露天采礦中深孔爆破技術的應用

■王 凱 ■中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院，云南 昆明 650000

在礦山開采中，中深孔爆破指的是使用孔深在5cm 以上，直徑在75mm 以上的中深孔裝藥爆破。相較于淺孔爆破，露天中深孔爆破一次可爆破方量較大，爆破作業次數少。并且可以在相對寬闊的平臺上進行爆破、穿孔等施工作業。有效保證了生產的安全性，提升了施工效率。本文通過實際案例，對露天采礦中深孔爆破技術的應用進行探討。

1 案例介紹

某礦山地層出露比較簡單，礦床為層狀為主的沉積型白云巖礦床。礦層表層土的覆蓋厚度比較薄。礦區巖石為堅固系數f 為10 的堅硬巖石。礦區結構主要為斷裂結構，斷層構造發育度高。礦區中最大斷裂破碎帶的長度為2.1km。斷層下盤為白云灰巖、礦體白云巖，上盤為砂頁巖。斷層巖體的穩定性差。露天礦的最高作業水平為255m，最低開采水平為103m，每年的生產能力為25 萬t。

2 中深孔爆破技術的施工優點

中深孔爆破技術和傳統的爆破技術相比，在作業效率、開采安全性等方面均有顯著的優點:(1)使用中深孔爆破技術可以規避安全事故。一般情況下，在露天礦采礦過程中出現的爆破事故主要是因為礦山臺階不分產生的墜落、坍塌、飛石打擊事故，而使用中深孔爆破技術，可以進行多孔微差爆破，并且可以分階、分段開采，提高了施工的安全效率。(2)采用深孔爆破可以使礦山的整體狀況發生改變。中深孔爆破技術相較于淺孔爆破技術，不存在多孔、多排、分臺階的技術難點。在整體上提高了露天礦山的安全性。(3)可以提高作業效率。使用中深孔爆破技術使常規的開采方式得到了改觀，可以更好的對礦山事故進行預防［1］。可以有效降低作業強度，對相關資源進行整合，提升作業經濟效益。此外，在環境保護方面也具有不錯的效果。(4)可以有效保證作業人員的人身安全性。使用中深孔爆破技術，可以降低爆破振動，作用力的均勻性更好，可以降低爆破后邊坡浮石的浮動，提高了爆破的安全性以及爆破效果。

3 中深孔礦中爆破技術的運用

3.1 穿孔

3.1.1 選擇孔網的參數

本礦場的臺階高度為10m，使用KQ150 型潛孔鉆機作為穿孔設備，然后結合礦巖的性質來對孔網參數進行確定。

(1)孔距的確定?？拙嘀傅氖峭慌趴字袃蓚€鄰近深孔中心線之間的距離?？梢愿鶕率龉絹磉M行計算:

為提高爆破質量，可以對孔距進行增加，降低排距。參考以往的作業經驗，本采場最終將孔距確定為5m。

(2)確定底盤抵抗線Wd。底盤抵抗線指的是首排炮孔中心線距離臺階坡底線的水平距離。底盤抵抗先作為一個非常重要的爆破參數，影響著爆破的質量，如果Wd值過大，會導致根底殘留過大，出現嚴重的后沖情況［2］。如果Wd值過小，會導致穿孔的工作量增加，導致炸藥浪費嚴重，爆堆過于分散。此外，還會導致前排穿孔設備和臺階坡頂先直接的距離過短，影響作業的安全性。結合多年的施工經驗，可以按照穿孔設備安全作業的條件來確定底板抵抗線。如下式所示:

在公式中，采場臺階的高度為H，單位為m;臺階坡頂線和前排炮孔中心之間的安全距離為C，單位為m;采場工作幫臺階坡面角度為α=75°。

(3)超深h 的確定。超深指的是孔深大于臺階高度的深度，通過超深可以使裝藥的位置降低，可以將臺階底部產生阻力克服。降低根底。如下式所示:

一般按照巖石堅固系數f 的值來確定超深h 值的大小，隨著f 的增加，h 值也會隨之增加。需要注意的是，當臺階底部水平層理比較明顯或者臺階底部的巖層比較軟時，適當的超深可以有效的規避或減少爆破根底，但是如果超深值過大，會導致下一臺階頂盤的完整性被破壞，影響將來的穿孔作業。

(4)確定排距。在進行多排空爆破時，排距指的是臨近兩排之前的垂直距離，可以根據下述公式進行計算。

參考以往的施工經驗，本采場將排距值確定為3.7m。

3.1.2 開展穿孔施工

當最小平臺寬度達到40m 時，可以按照采場生產的基本要求以及中規劃的開采方向對穿孔區域進行確定。在進行穿孔前，首先要對場地進行平整，然后安排專業人員根據設計的要求，使用石塊記錄各個炮孔的位置，安排潛孔鉆司機根據確定石塊和孔位來鉆孔。將孔鉆好以后，將孔口蓋住。在鉆孔過程中，前排鉆孔至關重要，如果處理出現不合理，很容易導致底盤的抵抗線過大，致使爆孔失效。

3.2 爆破作業

在進行爆破之前，首先測量鉆孔，當爆孔深度過大時，可以使用鉆孔四周的石粉填塞鉆孔。對于一些深度不達標或者堵塞的鉆孔，要根據實際情況進行加深和疏通。在允許的情況下，可以重新打孔。

(1)設計爆破。一般使用下述公式計算首排鉆孔各孔的裝藥量:

在公式中，首排各孔的裝藥量為Q1，單位為kg;炸藥的單耗量為q，單位為kg/m3，按照本采場驗收的堅固系數10，確定炸藥的單耗量為0.53kg/m3;

使用下述公式計算后排各孔的裝藥量:

在公式中，第二排和后排各孔中的裝藥量為Q2，單位為kg;巖石阻力夾制系數為K，使用微差爆破時，K=1～1.2;以下限值作為第二排孔的阻力夾制系數;以上限值作為排孔的上限值。

(2)確定裝藥結構。通常情況下，裝藥結構為連續裝藥結構，當沿臺階高度的炮孔上下巖石的硬度不均勻、礦巖性質出現變化、底盤抵抗線過低、坡面角度過大時時，為了保證爆破質量，可以使用分段裝藥的方式進行作業。

(3)起爆網絡的設計。微差爆破方式可以使用向側前拋的斜向分段微差和向前拋的排間分段微差的方式，常用的爆破網絡方式有非電導爆網絡、微差電雷管起爆網絡以及導爆索網絡。根據起爆順序的不同，將起爆方式分為逐排起爆、V 型起爆、中間掏槽橫向起爆、波浪式起爆、斜線起爆五種方式。在上述爆破方式中，波浪型起爆方式、斜線型起爆方式和V 型起爆方式要更好的在心自由面上進行擴展，并且可以使爆破作業的方向發生改變，使最小抵抗線縮短。提高礦巖之間互相碰撞的機會，從而使爆破效果得以改善。此外，在進行爆破作業時，要將裝藥作業、填塞作業、聯線作業、起爆作業和爆破后的檢查作業做好。

3.3 分析和控制不良爆破效果

在作業過程中，由于框巖的賦存條件存在差異、礦巖的性質也有一定的差異。在爆破設計、設備條件和施工因素的影響下，還是有可能出現根底、傘檐、大塊和后沖的情況。

3.3.1 爆破根底的控制

爆破根底主要是因為底盤的超深不夠、底板的抗線過大等因素造成的。對于這種情況，要在爆破前拉根底或者提高鉆孔的超深。

3.3.2 傘檐、大塊不良效果的控制

當巖體中炸藥的分布均勻性差或者炸藥在臺階底部集中時，會出現大塊、傘檐的情況。為了避免出現傘檐、大塊的情況，可以使用分段裝藥的方式來進行施工，從而增加炮孔中炸藥分布的均勻性，然后根據各分段炸藥的能量來充分破碎巖石。此外，炸藥的充填量和炸藥量要進行分段填充。

3.3.3 后沖不良效果的控制

當出現爆破后沖時，會導致未爆破臺階上有裂隙出現，影響下次鉆孔作業。對下次中深孔的爆破效果造成影響。對于這種情況，一般使用下述方法來進行控制:(1)首先，在爆破前要將清底工作做好，降低首排孔的根部阻力;(2)布孔要合理。對后排孔的裝藥高度和裝藥結構進行控制，確保填塞質量和填塞高度達到規定要求;(3)根據巖石的性質，使用最佳的微差間隔時間;(4)使用傾斜深孔進行爆破作業。

4 采場的最終爆破結果

本文主要從以下幾個方面來評價深孔爆破效果:(1)分析爆破巖堆的寬度和高度是否可以達到采裝機械的施工要求;(2)礦巖破碎后的大小要合適，要求大塊率要在5%以內;(3)要保證建筑設備、建筑人員和建筑物的安全性不受影響;(4)要求臺階規整，不能留下傘檐和根底，爆破后沖所產生的后沖要小;(5)要節省材料的使用量和炸藥的使用量，降低爆破成本，延米炮孔崩巖量高;經過評測，本采場的各項指標均達到了規定要求，爆破效果良好。

5 結論

綜上所述，在露天采礦中使用中深孔爆破技術除了作業效率高以外，并且可以使安全生產條件得到改善。在施工過程中，要注意使用合適的起爆網絡和爆破參數，提升爆破施工質量，使得爆破效果得到改善。

［1］李鐘，卿玉國.緩傾斜露天臺階深孔爆破的改進實踐［J］.山東冶金，2008(04):98 -99.

［2］王春毅，程建勇.露天中深孔爆破處理地下采空區的實踐［J］.采礦技術，2008(03):78 -79.