露天石灰石礦山使用預裂爆破法的經驗研究

龍永賢

（華潤水泥（田陽）有限公司，廣西百色 533000）

露天石灰石礦山對于預裂爆破法的應用，是非常常見的方式。對于預裂爆破技術的使用，不但要控制好留區巖體產生破壞范圍，還要確保完整形以及穩定性，進而使用最低的成本，對邊坡的穩定安全性給予保障。本文針對礦山開采設計及創建一級安全生產標準化示范礦山要求，針對350 平臺進行的預裂爆破，其中，平臺開采接近設計的終了邊坡，需預留一定寬度的保安平臺或清掃平臺，坡面角符合相關要求。

1 爆破概況

該爆區位于350 平臺處。礦區地層呈單斜層狀產出，產狀較穩定，0～33°∠22～30°，未見明顯的褶皺、斷裂構造。節理裂隙發育程度較低，以張性為主，部分為剪切。爆破點西南方向約680m 處為弄坡村，東北方向約631m 處為破碎平臺。

2 礦山基本情況

2.1 地質條件

礦區出露地層為石炭系上統、二疊系下統棲霞階和茅口階，地層呈單斜產出。礦層賦存于石炭系上統和二疊系下統棲霞階，CaO 平均含量53%、MgO 平均含量0.46%。礦區水文地質條件簡單，礦區內斷層、溶洞不發育，節理裂隙發育程度較低，以張性為主，部分為剪切。礦體呈層狀，單斜構造，礦體單一無夾層，形態簡單，礦層傾角較平緩，產狀較穩定，傾向 0°～33°，傾角 22°～30°，未見明顯的褶皺、斷裂構造[1]。

2.2 采場要素

①臺段有14m 的高度；②臺段終了坡面角。臺段終了坡面角的角度為60°。正常生產過程中的工作臺段坡面角為75°；③對于平臺的設置，需要有4m 的平臺寬度及7m 的清掃平臺寬度。其中，要交替設施保安平臺和清掃平臺；④最終邊坡角。北側邊坡最終邊坡角0°～49.7°；東側邊坡最終坡角47.2°；南側邊坡最終邊坡角48.4°；西側邊坡最終邊坡角49.6°。

2.3 鉆孔設備情況

在該項工程當中，應用的鉆機為阿特拉斯·科普柯ROC-L6型全液壓潛孔鉆機，該鉆機有154mm 的鉆孔直徑。其中，因為L6鉆機設備，在鉆孔方面存在局限性，且7m 的鉆機機身長度，所以在終了坡面角60°的角度中不能完成鉆孔工作，以至于終了坡面角不符合要求。

為了保護設備，減少磨損的發生，對鉆孔的角度進行了改進，其角度選擇在75°~90°為宜，橫著打能達到鉆孔角度60°的要求，但建議只打一根桿（5m），超過5m 就會出現一系列的問題[2]。

2.3.1 鉆孔孔徑

礦山350 平臺的永久邊坡預裂爆破鉆孔，對外包鉆孔的應用進行了嘗試，并結合小型履帶鉆機，鉆孔直徑為90mm。之后，一共開展了7 次預裂爆破，預裂邊坡線大概完成了300m。

2.3.2 鉆孔布置及設計參數

預裂孔間距2m，緩沖孔間距2m，主炮孔間距3m，預裂孔和緩沖孔排距2m，緩沖孔與主炮孔排距2.5～3m；預裂孔深度為17m，角度為 60°；緩沖孔深度為 13～14m，角度為 60°；主炮孔深度為 9m 或 6m，角度為 70°～75°。

預裂爆破參數選比：在378 平臺中，設置的預裂孔間排距為2.5m；在364 平臺中，設置的設置的預裂孔間排距為3m。350 平臺設置的第一炮和第二炮，應用的預裂孔間排距都是2.5m。但是，并沒有預期的爆破結果，有爆震裂隙產生。其中，還有些預裂孔因堵孔問題，不能將藥裝到底部，所以根底的出現比較多。對于出現的問題，經過反復的探究和分析，在設置第三炮的預裂孔間排距時，將其安排成2m，緩沖孔連續裝藥也有調整，采用間隔裝藥。預裂爆破后，裂隙沿著預裂孔中心線貫通，殘留的半孔壁面觀感十分理想。所以，之后的預裂爆破，對預裂孔間排距的設置，都采用 2m 的距離[3]。

3 設計環節注意要點分析

在開展鉆孔施工的內容之前，需要先完成終了邊坡量測放線工作。首次測量的目標為定位鉆機操作平臺，在修好鉆機平臺后，進行第二次邊坡定位測量。邊樁點的設置距離為每間隔10m設置一個，邊樁點連線為鉆機輪廓線。鉆機平臺修筑要盡可能實現橫向平整、縱向平緩的預期目標。

每次以20 個預裂孔為一炮，利用人工的方式，制作藥串，會花費較長的時間，大概為20min。

預裂孔傾斜角度應完全一致于設計邊坡坡度，炮孔底一定要在同一高程上。

預裂孔的布孔界限要大于主體爆破區一些，具體數值為前延伸6～10m，但不裝藥。緩沖孔位于預裂孔和主炮區之間，可設1～2 排。

預裂孔的超深和間距設置，需要結合試炮和經驗值選取，間距一般為主炮孔的0.7 倍左右。對于預裂爆破主要參數的確定，可以使用的方式有三種：①理論計算法；②經驗公式計算法；③工程類比法。

4 爆破參數、裝藥量和填塞長度計算

4.1 前排最小抵抗線的確定

①按照巴隆公式體積法計算；②按照鉆孔直徑推算；③按照用最小抵抗線方向的f（n）值推算，綜合上述計算方法得出值即可。其中，本工程，孔間距=7.5m；排間距=4.5m；超深、填塞長度取=3m、4m。

4.2 單孔裝藥量的計算

可根據公式計算單孔的裝藥量，但是實際單孔裝藥量可根據爆破經驗數據和現場實際稍做調整。

4.3 段間微差間隔時間

裝藥方式：炸藥選用2 號巖石乳化炸藥作為起爆藥包，其中輔助孔使用電子雷管引爆，預裂孔使用導爆索引爆。

起爆方式：輔助孔采用孔內齊發、孔間微差起爆，預裂孔采用排間同時起爆的方式起爆。

起爆網路：采用導爆線傳爆，專用起爆器起爆網絡。

主要爆破技術參數參數，如表1 所示。

5 安全技術與防護措施

（1）依照我國的法律法規，針對炸藥、爆破器材搬運及裝藥操作過程要做好相應的保護措施，并開展嚴格的施工管理。

（2）在正式爆破工作開展之前，對于四周區域要詳細檢查，之后拉好的警戒線，以防止有安全事故出現。在所有設備以及人員安全撤離之后，再次確認好每個路口的警戒，給予信號，才可以正式起爆。

（3）深孔爆破在爆后，超過5min，檢查人員才可以進入到爆破區域內進行檢查，如不能歲有無盲炮進行處理，要在15min 之后，才能開展檢查工作。在露天爆破后，經過詳細檢查，確認沒有問題，當班爆破班長同意，其余作業人員才可以進入爆區開展相關工作。

（4）安全等待時間過后，在爆破警戒范圍內，檢查人員經過反復的檢查，以及確認安全，報請現場指揮同意，才能解除警戒信號。在該項工作結束之前，崗哨不得撤離，更不允許非檢查人員進入爆破警戒范圍。

表1 主要爆破技術參數

此外，如果現場存在盲炮，一定要撤離盲炮區域300m 后，用通訊工具向安全員、上級領導報告事故險情。之后結合具體情況開展處理工作，例如，導爆索起爆網路引發盲炮時，應檢查導爆索是否有破損或斷裂，切忌盲目接通起爆，嚴禁強行拉出炮孔中的起爆藥包和雷管。

6 結語

總之，對于預裂孔開炸法的應用，人為因素起到的作用十分關鍵，如打孔一定要非常精準，在開炸設計中有詳細的考量，精準裝藥等。盡管預裂孔開炸法取得的效果十分理想，但也有局限性，如在巖層過度破碎或含土層過高區無法成孔區，便沒有預期效果。針對露天石灰石礦山使用預裂爆破法的經驗，還需要進一步總結，以便增強爆破效果，保障好現場安全。