淺析露天礦山高邊坡預裂控制爆破施工技術

【摘 要】本文結合西安藍田堯柏水泥有限公司藍田縣大理巖礦工程實踐，闡述預裂控制爆破技術在露天礦山高邊坡的處理上，在邊坡的穩定性、平整度、效益及安全等方面的優勢。重點介紹高邊坡預裂控制爆破技術參數的選取和施工技術要求，分析總結預裂控制爆破的爆破效果，為以后的類似露天礦山高邊坡處理提供技術參考。

【關鍵詞】露天礦山高邊坡；預裂控制爆破；施工技術

0 前言

預裂控制爆破技術是指提前沿設計輪廓線鉆鑿單排窄孔距、密集的平行預裂炮孔，通過采取減少裝藥量，不耦合裝藥等措施，在待爆區主炮孔爆破前，事先同時起爆預裂孔，使預先設計輪廓線形成一條平整的預裂縫，預裂縫形成后，再起爆主炮孔。

預裂控制爆破技術起源于20世紀50年代初期的瑞典，經過數年的生產實踐和逐步改善，目前，該技術已成為控制開挖輪廓線的主要爆破方法之一，鑒于該技術可降低爆炸應力波對圍巖的破壞，減少預留邊坡上的浮石、危石、坡面裂縫等次生危害的出現幾率等，利于后期安全生產，獲得平整光滑的巖石壁面，大大減少超欠挖量，節省裝運、回填、支護費用，節約工程總成本，可放寬對待爆區爆破規模的限制，提高功效，保持邊坡的穩定性等優勢，已被廣泛應用于露天礦高邊坡、水工建筑、交通路塹與船塢碼頭的施工中以提高預留區壁面的穩定、平整及安全。

1 工程概況

西安藍田堯柏水泥有限公司藍田縣大理巖礦位于陜西省藍田縣藍橋鎮大茂嘴，至藍田縣城直線距離約14km，隸屬藍田縣輞川鎮及藍橋鎮管轄。礦山屬露天礦床開采，礦山三級道路開拓運輸方式。主運礦道路里程為0K+000.00m～3K+219.50m，沿線山坡均需爆破施工，本工程主要的爆破施工難點集中在3K+113.30m～3K+219.50m路段。其中3K+113.30m～3K+219.50m路段爆破高度基本為20～30m，0K+000.00m ～3K+113.30m段爆破高度基本為0～10m。為給礦山基建采準施工盡快創造條件，3K+113.30m～3K+219.50m路段山坡爆破必須盡快完成。該路段山體為風化白色大理巖和灰色結晶灰巖，巖層節理、裂隙發育，破碎程度嚴重，原山體植被發育，坡度基本為45～60°，設計邊坡坡度為1：0.2。該爆破區路基北側約25m位置有一段已竣工路基，3K+067.94m處路基左側為運礦道路施工用空壓機站和設備管理員值班駐地，施工期絕對不允許破壞。

2 爆破方案選取

按照正常的爆破方法，此處爆破方案可選擇硐室松動控制爆破、淺眼爆破及深孔松動控制爆破。因該路段路塹開挖高度均在20～30m范圍，山高坡陡，考慮硐室爆破不能有效控制開挖邊坡且人工作業根本無法在半山坡上進行，顯然硐室爆破不合適。淺眼爆破雖能有效控制飛石，減少邊坡超欠挖量，但施工時間太久且不經濟，起爆次數過多且該段山體表面覆蓋土基本在1.0m左右，機械根本無法爬到山坡上清理表層土，人工清理表層土耗工耗時。另該路段路塹挖方必須快速完成才能保證整個工程施工工期。經過認真分析并結合現場實際情況，最終確定選擇高邊坡預裂控制爆破技術，在路塹開挖輪廓線上布置一排預裂孔以有效控制邊坡坡度及超欠挖量。既可加快施工速度，又可保證爆碴粒徑以作路基填料用。

3 施工機具選擇

確定了采用高邊坡預裂控制爆破技術施工方法，根據現有設備情況，選用YQ-100型潛孔鉆機，鉆孔直徑100mm。鉆機平臺因機械無法上去直接清理，采用手持式小風鉆人工配合施工，潛孔鉆機架用人工抬至山上。

4 爆破設計

4.1 臺階高度的確定

根據選取的鉆機型號以及設計中要求的路基高程確定爆破時最上層的臺段高度為11～17m，再往下的一層臺段高度為10m。從3K+113.30m～3K+219.50m路段共分為2個臺段，施工時先進行最上層臺段的爆破作業。

4.2 爆破參數選取

高邊坡預裂控制爆破技術為在預留邊坡處采用預裂孔，先于主炮孔起爆，在預留邊坡處形成2～3cm的預裂縫，邊坡要求平滑、穩定。所以，為實現高邊坡一次性成型，爆破采用高邊坡預裂控制爆破方法，預裂炮孔采用一字形布置，主炮孔采用梅花形布置。

4.2.1 預裂孔

預裂孔炮孔傾角為1：0.2，不耦合裝藥結構。

孔距a=（8～12）d=0.8m～1.20m，取a=1.0m。

線裝藥密度Qx=0.188δ0.5a=0.188kg/m。

式中δ—巖石極限抗壓強度，取100MPa；

a—炮孔間距，cm；

鉆孔超深：鉆孔超深是為了克服底板阻力（即巖層的夾制作用），使爆破后不留根坎。在一般情況下，臺段高度越大，坡面角越小，底板抵抗線越大，巖石越堅硬，則需要的超鉆深度越大。

超鉆深度并不是一個很嚴格的參數，但要保證各臺段爆破孔底應落在同一高程上。如此才能保證爆破底部巖面基本平整，有利于下一層爆破。據實際情況：h可在0.5m～2m間取值，孔深取大值，反之取小。

藥包直徑：采用直徑32mm，長度為200mm，重量為150g的管狀乳化炸藥。

不耦合系數：K=D/d=100/32=3.1

堵塞長度：堵塞長度通常為炮孔直徑的12～20倍，即L=1.2m～2.0m，取L=2.0m。

4.2.2 主爆孔

5 施工過程控制及措施

施工過程控制是工程施工技術管理的關鍵，嚴格細致的過程控制，行之有效的施工措施是施工安全的可靠保證。炮孔的深度、傾角、間距、排距等爆破參數必須嚴格按爆破設計施行。施工必須遵照《爆破安全規程》（GB6722-2011）中相關條款操作以確保施工作業安全。

5.1 測量定位

由測量員、當班組長按測量設置的中、腰線引至工作面，嚴格按照設計圖紙確定開挖輪廓線和預裂爆破炮孔位置，炮孔前后移位偏差不應大于20～30cm。

5.2 鉆孔

預裂爆破是否成功一多半是由炮孔質量決定的，因此鉆孔的過程尤為重要。

以下是一些鉆孔過程中需注意的問題：

（1）臺段平面須做的平整，盡量做到橫向平整，縱向平緩，以致使鉆機工作期間更穩當，不至于發生移動。

（2）每打完一孔需重新對鉆機進行角度調整，為了方便調整角度，可用鐵管做一個固定的角度，方便做參考，這樣可以快速的調好鉆機角度。

（3）打鉆中，鉆機的故障嚴重造成預裂孔角度的變化，其故障主要是指鉆機的4個調平千斤卸油、調平水平泡移位。經常保持平整清潔，不要讓物件碰撞水平器，若發現水平泡松動，應及時粘牢；調節彈環生銹或已壞時應及時更換。

（4）在鉆頭接觸地面時，水平方向阻力和豎直方向相比較小，所以水平方向的移動會大點，所以在調節鉆機的角度時可適當調大1～2度。

（5）鉆孔完畢的時候應該注意炮孔孔口的堵塞，防止雨水和碎石落入炮孔中。

5.3 裝藥與起爆

預裂炮孔采用間隔不耦合裝藥結構，施工中，藥包應盡可能的放置在炮孔中心，根據藥包的間隔距離，將藥包均勻的捆綁在導爆索上，加工成串狀裝藥結構。中間段藥包間距為25cm，孔口段的藥包間距為50cm，底部2m采用耦合裝藥，裝藥量應增加1～3倍。裝藥前需對炮孔進行查驗，處理盡炮孔內殘渣和積水，排不干積水的爆破器材須有防水措施。

預裂孔和主爆炮孔間隔100毫秒，主爆炮孔排間間隔25毫秒。

6 爆破效果分析

采用預裂爆破后，從現場看，整個臺段輪廓線整齊，裂縫貫通性好，形成了平順、整齊的臺階坡面，傾斜坡面超欠挖中部以上在10cm以內，坡面底部最大超欠挖小于15cm。

總體上，此次爆破較成功。不僅改善了爆破質量，降低了工程的總成本。而且爆破時減少了后沖、后裂和側裂、降低了爆破地震、噪聲、沖擊波和飛石的危害，沒有出現盲炮和不耦合裝藥的斷爆現象；預留邊坡穩定，平整，半孔殘留率好，邊坡無散巖，無掛石，爆破的效果基本達到了預期的目的。

7 結語

采用預裂控制爆破方案，將路塹一次爆破成型，嚴格控制了超欠挖量，保持邊坡平順穩定，有效的解決了邊坡失穩問題，同時降低了單位用藥量，提高了經濟效益。采用孔內孔外微差爆破，降低了爆破地震效應，有效的保護了周圍的施工設施，實現了最佳的爆破效果。

【參考文獻】

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[責任編輯：周娜]