降低露天爆破大塊率及控制根底產生的措施

李紹斌 呂增在

摘 要：對萬洞山礦段中深孔臺階爆破產生大塊及根底的原因進行分析，有地質構造、炸藥單耗、孔網參數、裝藥結構、微差時間、起爆方式、連線方式等，總結了爆破技術經驗，提出有效的技術措施及管理措施，包括合理的炸藥單耗、孔網參數、裝藥結構、填塞長度等。

關鍵詞：露天爆破；大塊率；根底；產生原因；降低措施

中圖分類號：TD235 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0136-02

Abstract： In this paper， the causes of large blocks and roots of medium and deep hole bench blasting in Wandongshan Mine are analyzed， including geological structure， explosive unit consumption， hole net parameters， charge structure， millisecond time， initiation mode， connection mode， etc.， and the experience of blasting technology is summarized. The effective technical measures and management measures are put forward， including reasonable explosive unit consumption， hole net parameters， charge structure， packing length and so on.

Keywords： open-pit blasting； bulk rate； foundation； cause； reduction measures

1 概況

萬洞山礦段需要爆破的有北衙組（T2b）灰巖，f=3～8，屬于中等難爆；石英正長斑巖，f=0.5～2.5，易爆破；全新統灰質角礫巖，f=4.4～7.8，難爆破；礦層f=1.7～6.6，中等難。

萬洞山礦段采用露天開采工藝，臺階高度10m，公路運輸開拓。JK590履帶式液壓潛孔鉆穿孔，孔徑為140mm，使用2#φ90的乳化炸藥爆破，毫秒導爆管雷管延時及聯網，磁電雷管起爆爆破網路。

爆破作業是露天采礦中最重要的一環，爆堆大塊率及根底數量是衡量爆破質量的重要指標，爆破質量的好壞直接影響礦山生產效率、生產成本及安全性，因此控制露天爆破大塊率及避免根底產生，是提高生產效率，節約生產成本，保證生產安全的重要舉措。

2 產生大塊的原因及解決措施

2.1 大塊產生部位

萬洞山礦段地質復雜多變，地表地質主要以灰質角礫巖為主，大塊發生率最高，通過兩年的觀察與統計發現，大塊主要集中在：孔網面積較大的兩孔之間；爆區前排孔；邊孔與坡面之間；炮孔堵塞段；節理裂隙發育等地質構造復雜多變處；軟硬巖層交界面部位等。

2.2 大塊產生原因

露天中深孔爆破大塊產生的原因很多，其中地質構造、布孔形式、孔網參數、鉆孔質量、裝藥結構、起爆方式、起爆順序等都是產生大塊的因素：（1）邊孔與坡面之間因沒有有效自由面，應力波對局部被爆巖體不能有效作用。（2）爆區前排孔因受前一炮影響，使被爆巖體形成裂隙，應力波衰減及氣體從裂隙中逸出，對巖體作用減弱；加之前排巖石沒有足夠的運動阻力，巖石互相作用減弱。（3）炮孔填塞段因炸藥集中于炮孔底部，致使炮孔上部巖石得不到足夠炸藥能量，使其充分破碎。（4）孔網參數較大或不均勻?？?、排距過大則孔網中間產生大塊，過小則孔網中間巖石過于粉碎；孔網參數不均勻致使炸藥能量分布不均勻，使被爆巖石得不到充分破碎。（5）地質構造復雜地帶由于裂隙存在，爆破應力波的衰減或阻斷，同時爆炸氣體過早的從裂隙中逸出，壓力迅速下降，致使炸藥未能給爆破巖石足夠的爆炸能量而產生大塊。（6）軟硬巖層交界面部位是由于能量主要作用于巖層軟弱面，硬巖面不能得到足夠的爆破能量而產生大塊。（7）不合理的炸藥單耗，用藥過小時，炸藥能量不足，大塊率增加。（8）穿孔質量差，炮孔偏斜率過大，間接導致孔、排距不均勻，而產生大塊。

3 降低大塊率的措施

降低大塊率的措施需從調整裝藥結構、優化爆破參數、加強日常管理等方面入手。對于地質條件復雜節理裂隙發育的區域，據現場實際情況，選擇適合的爆破方法。

3.1 技術措施

3.1.1 選擇合理的孔網參數

布孔因根據臺階高度、巖石性質、地質構造等實際情況合理確定孔網參數。

（1）抵抗線。抵抗線是影響爆破效果的重要參數，抵抗線過大，大塊率偏高及產生根底；抵抗線過小，會造成飛炮，存在安全隱患。根據經驗本工程取3.0m～3.5m。（2）孔、排距。合理孔、排距是取得良好爆破效果的關鍵，巖石較硬，宜采用相對較小的孔、排距，巖石風化程度高但巖體完整性好的區域宜采用較大的孔、排距。為充分發揮炸藥的相對能量，采用縮小排距，加大孔距的布孔方式，能有效改善爆破效果，降低大塊率。據經驗取：b=w=（3.0～3.5）m，a=（1.2～1.5）b，h=（0.5～1.0）m。其中a為孔距；b為排距；w為抵抗線；h為超深。原因：大孔距爆破能使炮孔之間裂隙不過早貫通，炸藥能量在相鄰炮孔之間充分傳送；能增大爆破角，為下一排孔形成新抵抗自由面，使沿抵抗線方向應力均勻傳播，從而減少大塊。（3）合理布孔。根據經驗，宜選擇梅花形布孔，梅花形布孔爆破時能量在巖體內作用最為均勻。

3.1.2 合理的炸藥單耗

單耗過小時，爆破效果差，大塊率高，單耗過大時，爆破拋擲范圍大，易產生飛石危害，爆堆不集中，裝車效率下降，爆破成本浪費。因此選擇合理的炸藥單耗是必要的，根據單孔裝藥量經驗公式：Q=ahwq（式中：Q-單孔裝藥量，kg；a-排距，m；h-臺階高度，m；w-抵抗線，m；q-炸藥單耗，kg/m3）進行初步計算，再根據巖石性質和現場實際爆破條件進行適當調整。根據長期總結得出目前我礦山不同巖性的孔網參數及炸藥單耗如下：

3.1.3 合理的裝藥結構

根據巖石硬度、節理裂隙發育、礦巖夾層等情況選擇不同的裝藥結構。在堅硬礦巖中，底盤抵抗線較小時選擇間隔裝藥結構，把炸藥分成兩段，上下裝同一段雷管，同時起爆；地質條件復雜時，根據孔中地質變化情況選擇薄弱部分不裝藥；在多排孔爆破時，可采用孔間交錯間隔裝藥，使炮孔中裝藥位置互相錯開，改善炸藥在礦巖中的能量分布，使整個爆區有較好的爆破效果。

3.1.4 合理的填塞長度

炸藥爆炸能量以爆炸應力波和爆炸氣體來破壞周圍介質，其中爆炸氣體對巖石的破碎和移動有關鍵作用，良好的填塞長度能有效提高炸藥的能量做功。填塞長度過長，使爆破表面巖石破碎度不佳，同時降低延米爆破量；填塞長度過短，出現沖孔現象，爆破能量嚴重損失，產生大量的沖擊和飛石，且留下根底，增加爆破安全風險和爆破成本。萬硐山礦段填塞長度2.8～4.2m，礦石堵塞2.8m。

3.1.5 合理的起爆時間和起爆順序

延期時間的選擇關鍵是先爆孔為后爆孔補充自由面；其次是確保先爆炮孔不破壞爆破網路現象，一般每米抵抗線選5～10ms，軟巖取大值，硬巖取小值，據經驗排間延時50ms為宜；多排孔爆破時，采用梅花形布孔，V型起爆方式效果較為理想。V型起爆比排間起爆多增加了一個側向的自由面，并實現了寬孔距，小排距的起爆方式，使其多面臨空，同時V型起爆實現了后排孔逐孔起爆，減少對邊坡的破壞，使下一次爆破大塊相對減少。其次，V型起爆兩側同段炮孔對稱起爆（除前排），有利于巖石高速運動中的碰撞，大塊進一步減少。

3.2 管理措施

3.2.1 穿孔質量

（1）爆破區域無大塊及松碴，嚴格按爆破設計進行布孔和穿孔作業，嚴禁私自移動布孔位置和炮孔斜度。（2）嚴格按照鉆孔設計進行驗收，未按設計要求穿孔作業的，要求其返工處理，確保位置、孔深、角度符合設計要求，如在穿孔過程中遇到特殊情況及時與技術人員溝通，征得技術人員同意后方可改變穿孔位置，同時技術人員對爆破設計進行相應調整。

3.2.2 裝藥、填塞、聯網質量

（1）嚴格按設計進行裝藥（包括裝藥結構、裝藥量、雷管段別、填塞長度等），如出現抵抗線變小或有巖層軟弱面時，作業人員及時與技術員溝通，并對炸藥量進行調整。（2）填塞炮孔時，嚴禁將塊徑大于4cm的石塊填入炮孔，防止產生飛石危害及劃壞導爆管而出現盲炮。（3）嚴格按設計進行聯網，確保每個炮孔的起爆順序符合設計要求，聯網結束后認真檢查網絡，防止漏聯、錯聯。

4 產生根底的原因及解決措施

4.1 產生根底的部位

底盤抵抗線過大的部位；底盤傾斜角過小的部位；鉆孔未超深部位；擠壓爆破抵抗線過大的部位；有盲炮的部位等，均易產生根底。

4.2 產生根底的原因

（1）底盤抵抗線過大，孔底爆破能量不足以克服巖石的夾持作用而產生根底。（2）局部區域因滑坡等原因致使底盤傾斜角過小，加大了底盤抵抗線而產生根底。（3）鉆孔深度不夠或未超深，孔底沒有足夠的爆破能量來克服巖石的夾持作用而產生根底。（4）擠壓爆破產生根底。從實踐中分析，自由面少，擠壓爆破直接影響爆破后沖，使臺階坡面角減小，造成底盤抵抗線過大，使前排部分區域的炮孔的炸藥能力得不到充分發揮，從而產生根底。（5）因盲炮而產生根底。

4.3 根底的控制措施

（1）合理的底盤抵抗線，通過計算及經驗選取合理的底盤抵抗線。（2）因出現滑坡，底盤傾斜角過小時，可采取加大超深或在底部適當補抬炮的形式進行處理，必要時還可以采取改變開采方向，防止臺階滑坡。（3）合理的炮孔超深，根據現場巖性，通過計算及現場經驗確定合理的超深，施工過程中嚴格按照超深要求進行穿孔，超深過小產生根底，超深過大會造成下一臺階破碎，挖掘時造成臺階不平，標高不符合設計要求。萬洞山礦段超深在0.5～1.0m。（4）避免因擠壓爆破產生根底。清理完掌子面爆堆后再進行爆破作業，使其有有效的自由面，當必須用擠壓爆破時，可以縮減孔網密度來避免此類根底的產生。（5）避免因盲炮而產生根底。用合格的爆破器材；選擇合適的起爆順序和延期時間；作業人員按章作業，規范操作。

5 結束語

露天爆破大塊率高及根底的產生原因很多，巖石性質和形態變化不一，對爆破方法的要求也不同。在現場操作過程中按照實際情況選擇合理的爆破方法，同時在實踐中不斷學習、總結操作經驗，在不斷改進中得到最優的爆破效果。

參考文獻：

[1]廖濤，蒲傳金，劉鋒，等.露天礦中深孔爆破大塊產生的原因及采取的措施[J].化工礦物與加工，2013，42（09）：37-42.

[2]李國明.扎哈淖爾露天煤礦巖層爆破參數優化研究[D].內蒙古科技大學，2015.