露天采礦邊坡控制爆破施工技術分析

宋士博

（貴州久遠祥和爆破工程有限責任公司，貴州 貴陽 550025）

露天采礦爆破施工過程中，邊坡的穩定性會受到爆破的重大影響。如果邊坡本身的穩定性不好，就會出現一定的危險，甚至會導致采礦人員的生命安全受到威脅，因此，需要對邊坡穩定性進行嚴格的控制，同時，邊坡高度和質量也要隨著不斷增加的采礦深度進一步提高。現階段露天采礦施工過程中在施工方案方面存在著諸多不合理的問題，例如：設計的爆破方案并不合理、不能充分的保證鉆孔質量、不合理設置爆破參數等，這些問題對露天采礦施工效率都有一定的影響，因此，在實施爆破工作之前，需要有效的控制邊坡穩定性，這樣才能有效的降低意外事件發生的機率，才能順利的實施露天采礦邊坡控制性爆破施工。

1 現階段我國露天礦山爆破工作中存在的諸多問題

分析我國現階段露天礦山爆破工作的現狀，結合礦山的實際情況分析爆破過程中可能出現的實際問題，并且制定科學合理、有效的解決方法。如果不能及時有效的解決露天礦山爆破過程中存在的諸多問題，就極有可能對爆破四周的地質情況產生重大的影響，甚至會造成爆破周圍區域產生嚴重的污染問題。

1.1 選擇露天礦山的地理位置上存在著一定程度的安全隱患

首先，如果選擇的露天礦山地理位置不恰當，就會在一定程度上存在諸多的安全隱患。如果沒有事先對礦山四周的地理環境進行詳細的調研，所選擇的露天礦山地質就不能滿足實際要求。現階段我國很多礦山在開采之前，并沒有對四周的地質環境進行詳細的了解和勘察，例如有些露山礦山甚至建立在村莊或是采石場等附近，這些區域的露天礦山在進行爆破的過程中，若出現大規模飛石現象會直接危害到周圍的環境[1]。開采露天礦山的爆破施工，要結合露天礦山實際的選擇地址對具體的施工方案進行確定。例如：露天礦山的地址如果處于地形位置很高的地方或是四周的土地相對稀松，在爆破的過程中就會導致四周地質出現松動的現象，甚至出現泥石流等重大地質危害，因此，需要對露天礦山四周的自然環境詳細的、全面的調研和把控，才能制定相應的爆破方案和確定相應的爆破措施。現階段我國有很多的露天礦山企業為了對成本費用進一步降低，對礦山四周的地質環境沒有進行具體的分析，只是依據以往的爆破經驗實施爆破施工，這樣導致不能對爆破施工的安全性進行有效的控制。因此，露天礦山爆破管理的一個重要內容是詳細的、全面的調研露天礦山四周的地質和自然環境，特別是要針對碎石的分布情況進行詳細的把握，這樣才能最大程度的避免出現由于爆破的巨大威力導致碎石亂飛問題，對四周村莊和居民的生命財產安全造成威脅的現象[2]。

1.2 不重視后期爆破工作管理，整體工程不具備系統性

露天礦山的整個爆破過程中不僅包括前期調研礦山四周的環境，還包括選擇施工過程中使用到的爆破技術，以及后期爆破工作管理，這些工作形成一個完整的爆破系統。后期的爆破工作主要是對工程的牢固情況進一步檢查，例如確定在多少米范圍內進行爆破，多少米安全距離之外才不會受到爆破飛石損害。另外，爆破作業時還需要進行爆破地震波的監測，明確爆破振動的安全距離。為了進一步降低露天礦山存在的安全隱患，可以在爆破以后定期在礦山安全距離內對地質波動情況進行檢測，如果檢測結果顯示穩定即為安全狀態。

1.3 有效的處理和控制露天采礦邊坡爆破工作中出現的盲炮問題

盲炮主要出現在露天采礦邊坡爆破的大塊位置，例如：盲炮部位的底部抵抗線過大、臺階根部、未堵塞廢孔四周和臨空面。根底是盲炮最容易出現的一個位置，例如：盲炮部位爆孔超深不足、臺階巖體底部、中間部位較大的孔網參數臺階底部、臺階根部偏大的底部抵抗線等[3]。

2 分析露天采礦邊坡控制爆破施工的具體策略

2.1 對露天采礦邊坡爆破方案進行科學合理的選擇

現階段對露天采礦工程中邊坡安全控制爆破大致分為兩大類的措施。第一大類，對主爆破區所使用的爆破方案進行調整，使得主爆破區的爆破對邊坡所產生的不良影響進一步降低。例如：對主爆破區從臨空面方向進行調整、對主爆破區的單響最大藥量進行調整、對起爆順序和時差進行調整、改用低爆速炸藥等。第二大類，采用具有特殊性的爆破控制措施如預裂、光面、緩沖爆破等，直接保護那些即將出現邊坡的巖體。

在實際露天采礦邊坡爆破施工中，第一大類的控制措施需要詳細的、全面的考慮到露天礦山整體施工進度的計劃安排。

（1）爆破工作在臨空面方向在一定程度上受到臺階工作面推進方向的影響，也就是說，爆破振動最大方向是臨空面的反方向，在實際爆破的過程中，要盡量避免所要保護的邊坡處于臨空面的背面。

（2）一次起爆所使用的炸藥量直接影響著爆破振動的大小，一般情況下所使用的單響炸藥量越大所造成的振動危害程度越高，因此，在爆破過程中必須嚴格進行爆破振動的安全驗算，使最大單響藥量控制在標準范圍內。

圖1 空氣間隔裝藥結構示意圖

（3）對起爆順序和時差進行調整的本質是對實際爆破過程中后響炮孔的臨空方向和最大起爆炸藥量進行合理的改變，從而達到進一步降低對邊坡的危害的目的。另外，從理論角度進行分析，爆破振動造成的危害是通過能量波的方式對邊坡上的巖體造成損害的，因此，對起爆順序和時差的合理控制，能夠把波干涉原理利用起來相互抵消能量波出現的波峰和波谷，從而達到進一步降低爆破振動的目。但是對起爆順序和時差的合理控制，需要通過專業的試驗和精準的計算才能完成設計，故在正式爆破施工前進行試爆是一個比較便捷的方式。

（4）在條件允許的情況下考慮使用振動危害相對較小的低爆速炸藥爆炸形式。

在鐵路、公路、水利等各類邊坡爆破施工中較多的使用到第二大類措施中的光面和預裂爆破。露天礦山邊坡和鐵路、公路、水利等工程相對比，在工程量方面有著較大的差距，且露天礦山邊坡一旦礦山閉坑就完成了自身的使命，和鐵路、公路、水利等各類邊坡相比服務年限短的多，尤其是隨著近些年來露天礦山普遍使用的分期、陡幫開采等開采方法，在一定程度上又大大的縮短了露天礦山邊坡所需要服務的年限，因此，露天礦山邊坡爆破利用第二類控制爆破的形式生成邊坡的時候又有不同的特點，主要是不會和其他工程一樣嚴苛的要求整體施工的進度和成本以及邊坡質量。大多數情況下，第一大類控制爆破的措施不會對施工成本進一步增加，但是卻對邊坡的整體穩定性有著直接的、不容忽視的影響，因此，在對露天礦山進行爆破的過程中要充分的給予重視，且應用必須到位。第二大類控制爆破的措施會大大的增加施工成本，特別是使用光面爆破，具有大難度、高要求、慢進度、高成本的特點，在實際露天礦山爆破中并不會廣泛的使用，大多數情況下只在爆破地段的地質條件極為特殊或是邊坡要求特殊的情況下使用；露天礦邊坡爆破施工中經常把預裂爆破和緩沖爆破聯合起來使用，這樣相對于光面爆破來說能夠顯著的降低施工成本，所形成的邊坡也能滿足一定的特殊要求；如果露天礦山所處區域基巖較穩定以及所需要不超過10年的邊坡服務年限，則使用緩沖爆破產生的邊坡就能是礦山對邊坡服務要求得到滿足。例如：河南平頂山某露天鐵礦的邊坡是采用緩沖爆破的形式產生的，已經使用了12年依然能夠滿足施工對邊坡穩定性和安全性的要求。緩沖爆破具有施工進度快、成本低的優勢，能夠廣泛的應用到具有服務年限短、巖體穩定性好特點的露天礦山邊坡實際施工中。

根據以往露天采礦邊坡爆破實際施工經驗，要對邊坡爆破工作的安全性和質量進一步管控，必須結合露天礦山施工現場的實際情況，堅持因地制宜的原則，對實際使用的爆破方法進行科學合理的選擇，然后對實際爆破方案進行不斷的完善和優化。大多數情況下，露天礦山邊坡需要遵循以下原則和步驟確定實際爆破方案[4]：

（1）對露天礦山所在區域的地質情況進行調查和研究，分區管理露天礦山各平臺的爆破工作，對爆破影響到的邊坡區域進行明確，邊坡需要滿足各影響區巖石穩定性、初步設計提出來的要求等。

（2）爆破規劃的制定要分區進行，規劃中要對推進爆破工程和采掘面的計劃進一步明確，要科學合理的制定控制邊坡爆破方案和備用方案。

（3）對爆破不同區域方案中涉及到的具體參數進一步明確，試爆的安排要盡早，這樣才能對爆破方案的實用性、爆破參數的合理性、需要改進的方面等進一步的控制。

（4）實施爆破方案的選擇和制定要遵循保守的原則，在對執行保守爆破方案的效果確認以后才能夠對沒有嚴格要求邊坡的邊角區進行其他方案的小規模試驗，試行效果只有通過專家評定以后才能在類似地質條件巖石的爆破中得以推廣使用。

（5）實施爆破工作之前，要對露天礦山爆破現場的地質條件進行詳細的調查，并對爆破施工的效果和振動情況進行嚴格的檢查，結合實際的巖土含水量和節理裂隙發育等地質實際情況對施工參數進行明確，并結合施工工程的實際情況，進行合理的調整。

2.2 邊坡爆破的裝藥結構

采用預裂爆破和光面爆破形式的時候，為了使爆破效果達到預期，需要在實際爆破工作中使用不耦合裝藥方式，不耦合裝藥方式能夠起到進一步降低爆破藥柱與孔壁的接觸、進一步減少不良影響的作用。巖體在部分震動波的作用影響下會受到拉力進一步影響，極易出現貫通劈裂縫隙。在實際施工過程中，可以利用空氣間隔裝藥技術減少這一現象。具體施工方法是：利用膠帶，采用間隔的形式，在導火索上綁扎預裂藥柱，然后吊入孔中。另外，持續增加的爆破炮孔深度會導致不斷增加炮孔深部巖石土體的初始應力，大幅度的增加孔底的夾制作用。實際爆破施工中，為了進一步降低夾制作用，要結合炸藥的實際特性在底部裝藥，合理的增加孔底炸藥的數量，且控制好裝藥長度[5]。

3 結束語

露天采礦施工過程中，離不開爆破施工技術的使用，邊坡的穩定性會受到爆破的重大影響，如果邊坡穩定性不好，就會出現一定的危險，為了把邊坡爆破施工技術的作用充分的發揮出來，維護好邊坡的穩定性，不僅需要科學合理的制定相應的爆破方案，還需要根據礦山的實際情況科學合理的制定裝藥方案，這樣才能確保爆破效果更好，才能為采礦工作的順利實施提供保障基礎，才能推動我國礦產事業的可持續性發展。