論露天礦山無導爆索光面爆破技術應用

倫海強

【摘 要】在介紹露天礦山邊坡光面爆破的工作原理，無導爆索光面爆破主要參數的選擇和無導爆索裝藥的施工方法的基礎上，結合自身從事礦山爆破工程實踐經驗，針對露天礦山無導爆索光面爆破應用要點進行逐一分析，希望對全面提升露天礦山無導爆索光面爆破工藝水平有所幫助。

【關鍵詞】露天礦山，無導爆索光面爆破，礦山爆破，爆破技術

1 引言

光面爆破是一種通過采用密集布置炮孔、不禍合裝藥或其它特殊裝藥結構，利用光爆孔炸藥的同時起爆，以形成光滑平整開挖面的控制爆破技術。它的最大特點就是可以減少對周邊圍巖的破壞，保持邊坡的穩定性，保障礦區作業安全。同時光面爆破技術還可以減少超挖、欠挖，降低爆破振動效應及空氣沖擊波危害，在露天礦山邊坡控制爆破中有著廣泛的應用。

2光面爆破工作原理及特點

2.1光面爆破的實施步驟

沿露天礦山的開采邊界布置一排密集炮孔，采用線性不禍合裝藥結構，在主爆區起爆之后，通過導爆索實現光面爆破孔由孔口向孔底起爆。利用爆炸應力波的導向作用及爆生氣體的擴縫作用使爆破裂隙沿設計的開挖邊界形成平整坡面。

2.2光面爆破孔的形成

爆炸應力波由炮孔向四周傳播，在孔壁及炮孔連線方向出現裂縫，隨后在爆炸氣體作用下，使原裂縫延伸擴大，最后形成平整的開裂面。

2.3預裂成縫機理

預裂成縫包括應力波的作用過程和高壓氣體的作用過程，兩個過程有先后，但又連續不可分割。

（1）應力波作用過程

預裂成縫第一個過程是應力波的作用過程，當應力波從孔壁向四周傳開后，產生切向拉應力，當拉應力超過巖石的抗拉強度時巖石破裂。最初的裂縫出現在炮孔壁向外的短距離內，如果應力波在兩孔之間能夠發生疊加，那么，在此區段內，合成拉應力也能使巖石產生裂縫。這些裂縫給預裂面的形成創造了有利的導向條件。

（2）高壓氣體作用過程

爆炸高壓氣體緊接著應力波作用到孔壁上，它的作用時間比應力波要長得多。炮孔周圍形成準靜態的應力場，相鄰炮孔相互作用，并相互位于應力場中?？字羞B線方向產生很大的拉應力，孔壁兩側產生拉應力集中。如果孔的間距很近，則炮孔之間連線兩側全部是拉應力區，并達到足以拉斷巖石的程度。爆炸氣體作用是預裂縫最終形成的基本條件，起著主導的作用。

2.4光面爆破的主要特點

（1）巖石的抗拉強度比抗壓強度小得多，光面爆破利用巖石抗拉強度低的性質，充分發揮炸藥爆炸拉應力作用，使光爆層巖石產生一定程度的破碎。

（2）光面爆破炮孔為弱裝藥，其爆炸能量主要形成光爆面和抵抗線方向剪切面，不足以對光爆層巖石進行有效破碎。但由于底部夾制作用大，需在底部進行加強裝藥。

2.5導爆索作用

通過上述原理分析，光面爆破所使用的導爆索的作用主要是實現空氣間隔，控制藥量，實現孔內乳化炸藥逐節起爆，從而可實現應力波在孔內的不斷疊加。

基于此，在光面爆破作用機理下，在無導爆索的情況下，可以通過采用竹片綁扎乳化炸藥、孔內毫秒延期導爆管雷管起爆，實現光面控制爆破。

3 無導爆索光面爆破的主要參數選擇

無導爆索光面爆破技術相應的爆破參數與傳統的導爆索光面爆破參數的選擇基本一致，但仍需根據多次的爆破試驗不斷調整選定的參數，形成有效的PDCA循環，以保證光面爆破邊坡的成型質量，確保邊坡安全。本文僅針對無導爆索光面爆破的主要參數進行描述。

3.1最小抵抗線

3.2孔距

3.3 不藕合系數與裝藥量

（1）不藕合系數

光面爆破實施效果的好壞，影響因素為不藕合系數的選取。不禍合系數是指炮孔直徑與裝人炮孔的藥包直徑的比值，不藕合系數選取合理，則光面爆破效果好。當不藕合系數為1時，藥包的爆轟波可直接傳遞給巖石，且效率最大;當不藕合系數增大時，炮孔直徑大于藥包直徑，藥包四周存在空隙，從而降低了爆炸的峰壓，進而降低或避免了過度粉碎巖石，也使爆壓作用時間增長，提高了爆破能量利用率。光面爆破正是利用此規律而得以實現，光面爆破的不藕合系數一般取2-4，結合實際，一般采用120mm或140mm孔徑炮孔，配合使用32mm，5Omm，60mm乳化炸藥藥卷，使不禍合系數符合設計要求。

（2）裝藥量

石灰石礦山巖石堅固性系數戶8左右，光面爆破單耗q=0.19-.38kg/m3，通過光面爆破試驗，根據邊坡成型質量等因素選取具體的、合理的單耗值，從而計算出光面爆破單孔藥量。但光面爆破孔自孔底至孔口，由于各個區域所受的夾制作用有所區別，該作用自孔底至孔口逐步減少，因此光面爆破線裝藥密度分為藥量加強段、藥量減弱段。一般來說，線裝藥密度按照底部1-2m區域藥量加強，單耗是正常區域的2倍，在接近孔口區域，線裝藥密度是正常區域的1 /2-1 /3，具體長度根據爆破試驗效果調整。

需要說明的是，雖然采用無導爆索的裝藥結構，但其裝藥量的計算方式與采用導爆索的光面爆破裝藥量計算方式一致。

4 無導爆索裝藥施工方法

采用導爆索裝藥結構的光面爆破，其起爆方向為從孔口向孔底起爆的正向起爆方式;無導爆索光面爆破是反向起爆的方式，其施工方法如下：

根據上述計算的孔內藥量，將炸藥與提前加工好的竹片按照設計要求進行綁扎，并將導爆管雷管置于底部，實現孔內連續裝藥，如裝藥高度過低時，可采用空氣間隔裝藥。綁扎完畢后，兩人操作，將竹片與炸藥放人炮孔內，并在孔口固定，后與主爆區起爆網絡連接，實現起爆。

采用此種裝藥結構時，光爆孔內、光爆孔之間不宜再分段，宜采用同一段位，相鄰兩孔同時起爆后，不僅兩孔周圍各自形成一個應力場，而且在炮孔之間的連心面上，應力波發生疊加，形成應力加強帶。當巖石介質所受到的切向拉應力大于巖石的極限抗拉強度時，沿兩孔連心面形成貫穿裂縫，從而實現光面爆破。也正因為如此，需控制爆破規模，若同時起爆的光面爆破孔數過多，爆破振動過大，則巖體的破壞程度也會隨之增加，不利于邊坡保護。

5 結語

綜上所述，在不藕合裝藥的前提下，實行線性裝藥，選取合理的最小抵抗線，并增加適當的輔助孔，按照控制爆破的成縫機理，使用無導爆索光面爆破技術可以達到較好的爆破效果。

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