露天礦山工程邊坡控制性爆破施工技術(shù)研究

摘要：隨著礦山工程的不斷發(fā)展和深化，露天礦山的開(kāi)采已成為重要的資源開(kāi)發(fā)方式之一，然而，露天礦山工程面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中之一就是邊坡穩(wěn)定性的保障。在邊坡控制性爆破施工技術(shù)的引入下，為更好的解決邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題，提高開(kāi)采效率和安全性，系統(tǒng)總結(jié)和分析露天礦山工程邊坡控制性爆破施工技術(shù)的理論與實(shí)踐，為相關(guān)研究和工程實(shí)踐提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：露天礦山；邊坡控制性爆破施工；技術(shù)研究

在露天礦山工程中，邊坡穩(wěn)定性一直是一個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題，邊坡穩(wěn)定性直接影響到采場(chǎng)開(kāi)采過(guò)程中的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。控制性爆破作為一種常用的邊坡處理技術(shù)，在提高邊坡穩(wěn)定性、減少爆破震動(dòng)、降低成本等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但由于控爆設(shè)計(jì)不合理及現(xiàn)場(chǎng)施工不當(dāng)?shù)仍颍鶗?huì)導(dǎo)致一些邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生，為了有效地解決邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，需要對(duì)控制爆破作用下邊坡破壞機(jī)理進(jìn)行深入研究。

1邊坡控制性爆破施工技術(shù)原理

邊坡控制性爆破施工技術(shù)是一種在巖石或土體中通過(guò)精確控制爆破能量和方向，以實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性、形態(tài)控制和安全開(kāi)挖的技術(shù)。其技術(shù)主要基于爆破力學(xué)、巖石力學(xué)和工程爆破學(xué)的原理，通過(guò)合理的爆破設(shè)計(jì)和施工，達(dá)到維護(hù)邊坡穩(wěn)定、減小爆破震動(dòng)和飛石危害、提高施工效率的目的。在邊坡控制性爆破中，需要對(duì)邊坡的巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力場(chǎng)等進(jìn)行詳細(xì)勘察和分析，確定爆破參數(shù)和爆破方式，一般來(lái)說(shuō)，控制性爆破采用毫秒延時(shí)爆破技術(shù)，通過(guò)精確控制各炮孔的爆破時(shí)間差，實(shí)現(xiàn)爆破能量的有序釋放和傳遞，從而減少爆破對(duì)邊坡的破壞。在爆破參數(shù)設(shè)計(jì)方面，會(huì)根據(jù)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、邊坡的高度和坡度、安全距離等因素，合理確定炮孔直徑、孔深、裝藥量、藥包形狀和起爆方式等參數(shù)，同時(shí)，考慮爆破震動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境的影響，通過(guò)控制單響藥量和優(yōu)化爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)，降低爆破震動(dòng)強(qiáng)度［1］。

施工過(guò)程中，一般會(huì)采用先進(jìn)的測(cè)量和監(jiān)控技術(shù)，對(duì)邊坡的變形和位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)和施工方法，確保邊坡的穩(wěn)定性和施工安全。此外，邊坡控制性爆破施工技術(shù)還需要遵循相關(guān)的安全規(guī)范和操作規(guī)程，確保施工人員和周邊居民的安全。在施工前，應(yīng)進(jìn)行充分的安全教育和培訓(xùn)，增強(qiáng)施工人員的安全意識(shí)和操作技能。在施工過(guò)程中，采取必要的安全防護(hù)措施，如設(shè)置警戒線、配備防爆器材等。總之，邊坡控制性爆破施工技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜而精細(xì)的工程技術(shù)，需要綜合考慮地質(zhì)條件、爆破參數(shù)、施工方法和安全因素等多個(gè)方面。通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)和施工，可實(shí)現(xiàn)邊坡的穩(wěn)定開(kāi)挖和安全施工，為工程建設(shè)提供有力保障。

2露天礦山工程邊坡控制性爆破施工技術(shù)研究

2.1制定爆破方案

在露天礦山開(kāi)采過(guò)程中，邊坡控制性爆破施工技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵性的工程技術(shù)，直接關(guān)系到礦山開(kāi)采的安全、效率以及邊坡的穩(wěn)定性，因此需要對(duì)其進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。在制定爆破方案時(shí)，需要遵循以下原則：安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和高效，其中經(jīng)濟(jì)和環(huán)保為最重要的兩項(xiàng)指標(biāo)。這就要求相關(guān)技術(shù)人員要從工程實(shí)際出發(fā)，結(jié)合不同區(qū)域的地質(zhì)條件選擇合理有效的爆破作業(yè)方式，從而達(dá)到優(yōu)化爆破效果，降低炸藥消耗量及環(huán)境污染程度的目的［2］。

制定爆破方案前，首先需對(duì)礦山的地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的勘查，通過(guò)鉆探、取樣等手段，獲取礦山的巖石類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、節(jié)理發(fā)育情況等數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，初步判斷巖石的堅(jiān)固程度、爆破難易程度等。根據(jù)地質(zhì)勘查的結(jié)果，確定爆破的主要參數(shù)，包括炮孔直徑、炮孔深度、炸藥單耗、裝藥結(jié)構(gòu)等。例如，假設(shè)炮孔直徑為90 mm，炮孔深度為5 m，炸藥單耗為0.4 kg/m3，裝藥結(jié)構(gòu)采用連續(xù)裝藥方式，計(jì)算出每根炮孔內(nèi)所需起爆藥包數(shù)量、每根爆轟單元長(zhǎng)度及其相應(yīng)位置處的最小抵抗線寬度。隨后，結(jié)合爆破參數(shù)，計(jì)算每個(gè)炮孔所需的炸藥量，按照礦山的地形地貌和巖石分布情況，確定合理的布孔方式。布孔方式的選擇應(yīng)遵循“均勻分布、合理間距、充分利用炸藥能量”的原則，將相鄰炮孔間的距離控制在一定范圍內(nèi)。對(duì)于具有較大坡度或破碎帶較多的巖體，可采取臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖。

為了更精確地預(yù)測(cè)爆破效果，可以建立數(shù)學(xué)模型。常用的數(shù)學(xué)模型有薩道夫斯基公式、經(jīng)驗(yàn)公式等。通過(guò)這些公式，可以預(yù)測(cè)爆破產(chǎn)生的震動(dòng)、飛石距離、破碎范圍等。例如，使用薩道夫斯基公式計(jì)算振動(dòng)速度：（V=K ＼＼left（＼＼frac{＼＼sqrt［3］{Q}}{R} ＼＼right）∧{＼＼alpha}），其中（V）是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，（K）和（＼＼alpha）是與爆破條件、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)，（Q）是炸藥量，（R）是爆心距。通過(guò)分析研究得到如下結(jié)論：應(yīng)用薩道夫斯基計(jì)算公式，可有效地預(yù)測(cè)出爆破后產(chǎn)生的震動(dòng)速度，而該方法僅適用于有堅(jiān)硬巖層存在的場(chǎng)合；通過(guò)薩道夫斯基公式可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出爆破引起的振動(dòng)強(qiáng)度；若沒(méi)有特殊因素的影響，（v）與（T）之間呈線性關(guān)系。

2.2采用斜孔進(jìn)行爆破

在露天礦山工程的邊坡控制性爆破施工技術(shù)中，斜孔爆破技術(shù)因其高效、安全和精準(zhǔn)的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。該技術(shù)通過(guò)精確控制爆破參數(shù)和孔深、孔距、裝藥量等關(guān)鍵因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡形態(tài)和穩(wěn)定性的有效控制。斜孔爆破是在邊坡上沿設(shè)計(jì)好的斜向孔道進(jìn)行裝藥爆破的一種技術(shù)，通過(guò)調(diào)整炮孔的傾斜角度、深度和裝藥量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破范圍的精確控制，減少對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。斜孔爆破的主要參數(shù)包括炮孔直徑（d）、孔深（L）、孔距（E）和裝藥量（Q）等。

（1） 炮孔直徑（d）的確定

炮孔直徑是影響爆破效果的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)理論，炮孔直徑一般選擇在80～150 mm之間，過(guò)小的直徑可能導(dǎo)致裝藥困難，過(guò)大的直徑則可能增加爆破成本和對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響［3］。

（2） 孔深（L）的計(jì)算

孔深是斜孔爆破中的重要參數(shù)，它直接影響到爆破效果和邊坡穩(wěn)定性。孔深的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)邊坡的高度、巖石性質(zhì)、炸藥性能等因素綜合考慮。一般來(lái)說(shuō)，孔深可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：L=H/sinθ其中，L為孔深，H為邊坡高度，θ為炮孔的傾斜角度。

（3） 孔距（E）的確定

孔距是指相鄰炮孔之間的距離。孔距的大小直接影響到爆破效果和巖石的破碎程度。孔距的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：在保證巖石充分破碎的同時(shí)，盡量減小對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。一般來(lái)說(shuō)，孔距可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：E=（0.8～1.2）×d其中，E為孔徑，d為炮孔直徑。

（4） 裝藥量（Q）的計(jì)算

裝藥量是斜孔爆破中的核心參數(shù)，它直接決定了爆破效果和邊坡穩(wěn)定性。裝藥量的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)、炸藥性能、孔深等因素綜合考慮。一般來(lái)說(shuō)，裝藥量可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：Q=q×V其中，Q為裝藥量，q為單位體積裝藥量（kg/m3），V為炮孔體積（m3）。

在實(shí)施該技術(shù)時(shí)應(yīng)注意炮孔的鉆進(jìn)應(yīng)遵循設(shè)計(jì)要求，確保孔深、孔徑和傾斜角度的準(zhǔn)確。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)注意防止孔壁坍塌和孔底積水，裝藥前應(yīng)對(duì)炮孔進(jìn)行檢查，確保孔內(nèi)無(wú)雜物和積水，裝藥時(shí)應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，避免過(guò)量或不足。填塞材料應(yīng)選用不燃性材料，填塞長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。起爆前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的警戒和人員疏散，確保起爆過(guò)程中無(wú)人員和設(shè)備在危險(xiǎn)范圍內(nèi)。

2.3優(yōu)化具體裝藥結(jié)構(gòu)

炸藥品種是影響爆破效果的首要因素，目前常用的炸藥有硝酸銨炸藥、乳化炸藥等，根據(jù)工程實(shí)際需要和現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇合適的炸藥品種十分重要，例如，硝酸銨炸藥具有較好的爆炸性能和穩(wěn)定性，適用于大多數(shù)露天礦山工程，而乳化炸藥由于其良好的抗水性能，適用于潮濕或水下爆破。裝藥量的計(jì)算是裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化的核心，直接影響到爆破的威力、破碎效果和成本。裝藥量的計(jì)算通常采用經(jīng)驗(yàn)公式或數(shù)值模擬方法進(jìn)行，經(jīng)驗(yàn)公式如下：［Q=＼＼frac{KV}{R}］，其中，（Q）為裝藥量（kg），（K）為炸藥單耗（kg/m3），（V）為爆破體積（m3），（R）為炸藥爆速（m/s）。通過(guò)調(diào)整炸藥單耗（K），可控制爆破效果和成本，一般來(lái)說(shuō)，炸藥單耗（K）的取值范圍在0.3～0.5 kg/m3［4］。

此外，裝藥方式包括連續(xù)裝藥、間隔裝藥和分層裝藥等，不同的裝藥方式適用于不同的爆破條件和要求。例如，連續(xù)裝藥適用于巖體較為均勻、爆破要求不高的情況；間隔裝藥和分層裝藥則適用于巖體較為復(fù)雜、需要更好控制爆破效果的情況。在實(shí)際施工中，可通過(guò)改變藥包間距、藥包直徑和裝藥長(zhǎng)度等參數(shù)來(lái)優(yōu)化裝藥方式。藥包間距的選擇應(yīng)根據(jù)巖體的節(jié)理、裂隙等特征進(jìn)行確定，一般取值范圍在0.5～1.5 m。與此同時(shí)，藥包的布置方式也是影響爆破效果的重要因素。常見(jiàn)的藥包布置方式有梅花形布置、方形布置和三角形布置等，不同的布置方式對(duì)于爆破能量的分布和巖體的破碎效果有不同的影響，工程實(shí)施中，應(yīng)調(diào)整藥包間距、藥包深度和藥包數(shù)量等參數(shù)來(lái)優(yōu)化藥包布置，藥包深度的選擇應(yīng)根據(jù)巖體的厚度和爆破要求進(jìn)行確定，一般取值范圍在1～3 m之間［5］。

3結(jié)語(yǔ)

露天礦山工程邊坡控制性爆破施工技術(shù)，是礦山生產(chǎn)安全的重要保證，在施工中要對(duì)整個(gè)巖體進(jìn)行全面的控制和管理，通過(guò)合理布置炮孔、裝藥結(jié)構(gòu)等方法來(lái)確保爆破作業(yè)順利進(jìn)行。同時(shí)，也應(yīng)注重采用科學(xué)有效的監(jiān)測(cè)手段及措施，及時(shí)了解和掌握圍巖變形情況并采取相應(yīng)的支護(hù)措施，并考慮影響巖石破碎效果因素，如地質(zhì)條件、巖性及風(fēng)化程度、地形地貌以及水文地質(zhì)情況等，避免由于爆破震動(dòng)引起的巖爆現(xiàn)象發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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