巖體構造對露天礦深孔爆破的影響

朱樂　朱允　郭鵬

（1中國地質大學長城學院河北保定071000；2河北建設集團河北保定071051）

巖體構造對露天礦深孔爆破的影響

朱樂1朱允2郭鵬1

（1中國地質大學長城學院河北保定071000；2河北建設集團河北保定071051）

本文通過對深孔爆破的要求的提出，簡單介紹了相關的安全防護技術，并通過對巖體構造對露天礦深孔爆破的影響的分析，對大塊巖體產生大塊的模式類型進行了總結。

巖體構造深孔爆破

深孔爆破法是一些大型的露天礦山回采、剝離等工程中常用的方法。深孔爆破法又稱為梯段爆破法。當孔徑在75mm以上時，一般炮孔的深度在8～15m。孔徑一般在150～300mm，最大時可達450mm。深孔爆破屬于松動爆破，爆破堆會在原處堆積。

1　深孔爆破的要求

（1）爆堆形狀合理：爆堆必須不埋鐵道，其空間尺寸要合理，從而使鏟裝設備的生產能力得到最大限度的發揮。

（2）爆破中盡量減少大塊的產生，盡量使爆破塊度均勻、減少二次破碎量。

（3）盡量降低爆破產生的地震效應以及減少飛石的產生，從而減少對周圍住房、廠房的影響。

（4）盡量增大出巖率。

（5）降低生產成本，從而響應國家建立新型節約型社會的號召。對露天礦山爆破成本造成影響的因素比較多，其成本主要由人員工資、炸藥車費、炸藥消耗以及雷管消耗四個部分組成,而在這四部分組成中，前兩項只要定員、定量合理基本上就沒有問題，而炸藥費是一定的，所以，炸藥單耗成為了成本控制的重點。

2　露天深孔爆破中的安全防護技術

爆破的有害效應包括：沖擊波、飛石、地震波、有毒氣體、噪聲以及粉塵。在進行露天礦深孔爆破時，必須對沖擊波、飛石以及地震波三項進行安全距離的控制，除此之外，起爆網絡的可靠起爆也是主要控制的參數之一。

在露天深孔爆破中，所涉及的安全控制技術包括：地震波安全距離以及防護技術、飛石安全距離計算以及防護技術、爆破沖擊波安全距離的計算與防護技術、起爆網絡安全起爆技術。

3　爆破效果的影響因素

3.1炸藥爆炸能量對巖石爆破的影響

炸藥爆炸產生的能量對巖石的作用是以應力波的形式，在它們的作用過程中，要對巖石以及炸藥的波阻比、炸藥的性能（爆熱、密度、煤速）進行考慮。當巖石屬于中等阻抗類別時，應力波的峰值不宜過高，但要對應力波的作用時間進行適當的延長；而當巖石阻抗較高時，應力波的峰值應該較高。

3.2爆破技術對巖石爆破的影響

爆破技術參數主要包括：起爆藥包位置、孔網參數、裝藥結構、起爆順序等。目前來說，國內外礦山在進行深孔爆破時，為了對爆破作用進行控制一般采用預裂爆破以及多排微差擠壓爆破。

3.3巖體的整體構造對巖石爆破的影響

巖體的構造是多種多樣的，我們本文選取了4種類型，來對巖體的整體構造對爆破作用的影響進行分析。

當臺階坡面與巖層傾向相反時，后沖較小，巖體的位移較小且爆堆高,臺階底部阻力大。

當臺階坡面傾向與巖層傾向一致時，后沖較大，巖體位移相對增加，且爆堆較低，不易產生“根底”。

當炮孔與巖層走向垂直或斜交布置時，沿臺階面的巖層較多，由于各巖層之間的力學性質存在較大的差別，這是十分不利于爆破的過程的。

當為水平巖層與臺階平面重合,可形成接近90°的臺階坡面角，這是較理想的爆破條件。其沿藥包長度向的抵抗線相等,這樣就使得產生的塊度更加均勻，即使沒有超深也不易產生“根底”。

4　巖體使深孔爆破中產生大塊原因分析

4.1炸藥爆炸過程分析

炸藥爆破巖體是一個瞬間的動力學過程，主要包括兩個階段：首先是爆炸沖擊波以及應力沖擊波的作用階段，它會造成巖體的初級破裂；然后是爆炸氣體的產物的膨脹作用階段,這個階段能夠在巖體中形成裂隙起動、擴展、貫通，并轉化為一定的能量使巖體進一步破碎和產生拋擲。在這個過程中，巖體的結構是影響應力波傳遞的重要影響因素，對其爆破結果也有直接的影響。

上文我們已經介紹了巖體的結構面在巖石爆破中的最佳效果模式：炮孔排列方向與弱面平行。弱面間距越大，應力波引起巖體內部層裂作用越弱；爆破作用阻力越大；當弱面間距中等或偏小時，巖體破碎受弱面的影響較大，此時若抵抗線>最大允許碎塊尺寸>弱面間距，則炸藥單耗較小，且可減少二次破碎。

4.2臺階坡面巖體

在臺階坡面一定區域內的巖體，由于受到前次的爆破沖擊會產生裂隙，巖石會被分為較大的塊兒，塊體脫落后會導致臺階坡面的凹凸不平。由于藥包與坡面部分的巖體距離較遠，爆破能量傳遞損失較大，不足以破壞巖體；同時裂縫的存在也減弱了炮轟氣體的作用。

4.3爆區兩側以及后側巖體

爆區兩側以及后側炮孔是無效自由面，炮孔炸藥的能量不足以產生足夠多的裂縫使巖體破碎，從而產生大塊。

4.4特殊地質地段巖石

堅硬而致密的巖體，所以存在不易破碎的難爆礦巖體。對于這種巖體在爆破過程中，爆轟氣體難以侵入，在爆破中容易產生大塊。

由于軟硬巖交界的介質變化，對應力波產生了卸載，從而使得碰撞破碎效應被消弱，因而產生大塊。

由于礦巖的節理、夾層、斷層以及裂隙發育地段的結構特殊，在這些區域破碎質量會比較差，從而使硬巖部分產生大塊。

5　結語

在對臺階的參數進行確定時，需要考慮的因素很多。鉆孔與爆破只是一部分，除此之外還要考慮：開采順序、生產平衡以及工作線推進方向等因素。對于爆破工作者來說，若從穿爆角度進行考慮時，在進行炮孔布置時要盡量使最小抵抗線避免朝向阻力最小的方向，減少沖擊波的早泄，從而使得炸藥能量的利用率得以提高，并且減少了飛石的發生。在多排微差爆破時,應調整起爆順序,改變最小抵抗線方向,以期達到理想的效果和塊度,盡量減少巖體構造對爆破帶來的不利因素。

[1]李曉杰，曲艷東.中深孔爆破分層裝藥分層填塞研究.巖石力學與工程學報.2006，25.1：3269～3275.

[2]楚立申.中深孔爆破在大冶鐵礦的應用.礦業工程.2008，6.2：39～40.

[3]白忠勝,潘長春等.中深孔爆破技術在邢東礦大斷面巖巷掘進中的應用.中國礦業. 2010，19.6：79～81.

TU45[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-2-1