大面积露天深孔爆破技术控制

摘要：露天深孔爆破效果的好坏主要取决于爆破安全控制程度、能否预防根底和降低大块率，边坡是否稳定，就如何解决以上三个方面的问题，有针对性的就露天深孔爆破技术进行了探讨，提出具体技术措施，从而达到有效的控制爆破安全、降低大块、预防根底，确保边坡安全及提高炸药使用率的目的。

关键词：露天深孔爆破 安全控制改造爆破技术方法

中图分类号：C35文献标识码： A

一、露天深孔爆破安全控制技术及设计

爆破的有害效应有地震波、飞石、冲击波、有毒气体、噪声和灰尘。作为露天深孔爆破, 必须对地震波、飞石、冲击波三项分别进行安全距离计算,保证符合要求,同时起爆网路的可靠起爆也是安全控制的重点。

1、 地震波安全距离计算及防护技术

(1)地震波安全距离计算

V=K・(Qm/R)α式中：K、α―系数,与地形地质条件有关; Q ―最大一段起爆药量,kg;R ―药包中心至被保护物的水平距离,m。计算的地震波速度应满足国家安全规程的要求。注意:①爆破地震波除和计算公式中的参数有关外,还和爆区与保护点的相对高度有关,当爆区位于保护点的上方时,计算值偏大;反之则偏小;②爆破地震波的大小还和保护区方位有关,当保护区位于爆区前方时,地震波最小,侧向次之,后方最大。③在特殊建筑物附近或爆破条件复杂地区进行爆破时,必须进行必要的爆破地震效应的监测或专门试验,以确定保护物的安全性。

(2)地震波的安全防护技术

露天深孔爆破,实践表明,降低爆破振动最经济、最有效的办法是增加分段数、减小最大单响药量。理论上露天深孔爆破采用非电导爆管起爆网路可实现无穷多段,当分段不超过30 段时,可用孔内非电导爆管微差、孔外电雷管延时来实现,超过30个段别后需用非电雷管接力延时。如果单靠减小单段炮数还不能够保证爆破振动安全,应采用预裂爆破方法,在最后排与未爆区之间形成一条裂缝,即可有效阻隔 40% 的振动波能量向外传播。其他方法还可采用如：选用低威力低爆速的炸药;限制一次爆破的最大药量;选用适当的炸药单耗;选择适当的装药结构;调整爆破传爆方向;改变与被保护物的方位关系;充分利用地形条件,如河沟、渠道、断层等,都有显著的隔震作用。

2、飞石安全距离计算及防护技术

(1)飞石安全距离计算 露天深孔爆破个别飞石的计算公式为:Rf=(40/2.54)× D 式中:D ―――炮孔直径,cm;Rf ―――为个别飞石最小距离,m。但在实际设计中,有的工程技术人员采用硐室爆破( 集中药包) 的公式Rf=20K × n2 × W,这是不正确的,对于计算出的 Rf 还应考虑爆破点的位置,安全保护区低于爆破点的位置,应增加距离,反之应减少。注意:无论计算结果如何,该距离均不得小于国家安全规程规定的最小200m 安全距离。

(2)飞石安全防护技术

露天深孔爆破的飞石主要产生于孔口和前排。造成孔口飞石有两个原因:一是堵塞不严,产生冲炮并带出孔口松动石块;二是装药过多,堵塞长度不够,使孔口石块飞出。造成前排飞石的原因主要是前排临空面不平,最小抵抗线差异太大,或结构面切割,甚至裂缝与炮孔贯通。对于孔口飞石,防护措施可在孔口加压砂包,就能够既消除冲炮隐患,又能限制孔口松动石块的飞出,同时又能有效降低大块率,因此,在孔口加压砂包是防止飞石操作方便、效果显著的有效办法。对前排飞石的防护,一方面可采用多排微差爆破,减少前排出现次数,另一方面,可根据前排抵抗线和结构面变化情况,在抵抗线太薄的位置堵塞岩粉作间隔装药。如果使用铵油炸药,必须防止过量的炸药流入前排裂缝, 否则必将造成大量飞石,发生重大事故。一旦发现炮孔与贯通裂缝或空洞相连,应将该段炮孔堵塞,分段装药。如果发现有过量铵油流入裂缝中,必须注水溶解,然后再回填石沫堵塞裂缝贯通段。个别飞石的飞散距离与爆破方法、爆破参数特别是最小抵抗线的大小、堵塞长度和堵塞质量、孔间或排间毫秒延期时间、地形地质构造(如节理、裂缝和软夹层等等)以及气象条 件有关。因此,为了防止飞石的产生,工程技术人员在爆破设计和施工时,一定要根据爆破条件的变化合理确定单位炸药消耗量和爆破参数,保证炮孔的堵塞长度和质量,以及采取以上种种措施。

3、爆破冲击波安全距离的计算与防护技术

(1)爆破冲击波安全距离的计算

R = K × Q 1 / 3式中:R ―――为冲击波的安全距离,m;K ―――为系数,有掩体取 15,无掩体取 30;Q ―――为最大一段起爆药量,kg。

(2)爆破冲击波安全防护技术

为了减少爆破冲击波的破坏作用,可从两方面采取措施,一是防止产生强烈的空气冲击波;二是利用各种条件来削弱已经产生了的空气冲击波。通过合理确定爆破参数,避免采用过大的最小抵抗线,防止产生冲天炮;选择合理的微差起爆方案和微差间隔时间,保证岩石能充分松动,消除夹制爆破条件;保证填塞质量和采用反向起爆, 防止高压气体从孔口冲出;推广导爆管或电雷管起爆,尽量不用高能起爆索起爆。这些措施都能提高爆破时爆炸能量利用率,有效防止产生强烈空气冲击波。此外,尽量避免爆区正面朝向被保护物,无法避免时也应将建筑物的门窗打开,必要时搭设防护架,也可有效减小冲击波的危害。

4 、有毒有害气体的防护

对露天深孔爆破,前苏联学者建议露天大爆破的有毒气体按 R=K × W1/3 确定,但本公式对气象、地形因素考虑不够, 为防止炮烟中毒,应采取以下几个方面的防护措施:(1)不要使用过期变质的炸药;(2)加强炸药的质量管理定期检验炸药的质量;(3)加强炸药的防水防潮,保证质量,避免炸药产生不完全的爆炸反应;(4)人员应在上风方向;(5)一切人员必须等到有毒气体稀释至爆破安全规程中允许的浓度以下时,才准返回工作面。

三、改善爆破技术方法

1、合理选择实际的孔网参数

实际的孔网参数就是爆破工程技术人员在现场布设的孔网参数。实际证明，实际布设的孔网参数是关系到一个炮区爆破效果的重要因素。孔网过稀，会造成大块率、根底率高，爆渣松散性差，底板不平，挖装十分困难；孔网过密，会造成矿岩破碎不均匀，粉矿率高，爆破成本高，若单孔药量未控制好，还会引起爆破飞石事故。在现场确定合理的孔网参数可以从如下几个方面来考虑：

（1）岩体特性：包括岩石特性和节理裂缝发育程度等。一般来讲，岩石性脆，微小节理裂隙发育，实际孔网参数可以按正常孔网布设，甚至可以加大10%。反之，岩石呈塑性，节理裂缝间距较大，实际孔网就不应按正常情况下的孔网去布设，而应适当加密。

（2）孔深：对某一固定孔径而言，如果孔深及炸药种类和单耗确定了，那孔网面积就是唯一的，在现场施工中，炸药的种类和单耗都是事先确定了的，因此，一个炮区对孔深变化较大的地方，实际孔网面积也应作适当的调整，孔网面积确定后，再根据炮孔密集系数确定炮孔间距和排距。

（3）水文状况：现场布设实际孔网参数前应充有大量的水，就目前的条件只能采用条状乳化炸药来装药，为使炸药能顺利沉入孔底，所采用的条状炸药直径必须比炮孔直径小得多。

2、适当扩大爆区规模

爆区规模对大块率影响很大，因为一次爆破产生的大块绝大部分来自前排，其次是堵塞段、两侧的带炮和后排的后冲。实践证明，炮区排数越多大块率越低，但一次爆破进尺不应大于爆区宽的50%，否则容易造成膨胀不够，影响挖装。

3、选择合理的起爆模式

起爆模式对爆堆分布形态和爆堆块度的均匀程度有很大的影响，V型起爆、斜线起爆把实际孔距及实际抵抗线变得更加合适，实际上是实现宽孔距爆破，有利于改善岩石破碎效果，但V型起爆尖顶位置的炮孔可能先于同段位炮孔起爆（同段雷管误差），该孔受到极大的夹制作用并因此产生大块、根底，这种不足可以通过扩大V型张角来改善，也就是采用梯形起爆模式。

4、正确选定微差延时时间

前后排之间应保证前排爆岩已向前移动了1/3的抵抗线距离，后排才起爆；这样排间延时时间（毫秒数）应是抵抗线的10（硬岩）~30（软岩）倍，通常可取15倍抵抗线（ms）。延时过短会导致爆岩向上运动而非水平推出，延时过长会导致后排爆破出飞石，产生空气冲击波和大块。

5、减少钻孔偏差

钻孔偏差有孔倾角偏差和孔深偏差，它们都将导致孔间排距不规则，进而产生大块和根底。因此，钻孔前，技术人员应与钻机操作人员多交流，让钻机操作人员明前炮孔参数设计要求，钻孔过程中，要求钻机操作人员精心操作，认真负责，尽量减少钻孔偏差。

结束语：爆破已经广泛应用到公路、铁路、矿业建设等工程中，安全高效的爆破技术始终是爆破领域发展的动力和目标。因此，在工程建设中必须本着“百年大计、质量第一、安全至上”的原则，采取合理的爆破技术，以确保国家及个人财产的安全，达到良好的技术经济效果。

参考文献：

1.李忠、卿玉国：《缓倾斜露天台阶深孔爆破的改进实践》，《山东冶金》，2008年

2.刘殿中：工程爆破实用手册（第二版）， 冶金工业出版社，2003年