露天矿山爆破效果影响因素分析

摘要 ： 影响露天矿山爆破效果的技术因素主要有临空面的选择、布孔方式、炮孔倾角、孔深、装药量、起爆药包的位置、装药结构、堵塞质量、网络连接等。本文对各因素的影响进行了分析，并提出了改善爆破效果的措施。

关键词 ： 露天矿；爆破效果；因素

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

1 概述

在采用爆破技术进行露天矿山爆破过程中，对于探索爆破机理，正确掌握各种爆破技术，提高爆破效果，对加快工程进度，保证工程质量，降低开采成本具有十分重要的意义。一次成功的工程爆破表现在3个方面：一是爆破破坏范围小，边坡保留岩体完整，无超挖，且爆区底部根底少。二是爆破石渣的块度能满足挖掘机械要求，过度粉碎的石渣少。三是爆破过程中，地震效应和空气冲击波小，飞石少，对周边建筑物无破坏影响。

影响爆破效果的因素很多，如炸药性能、岩石特性、施工技术等。本文仅从施工技术角度对影响工程爆破效果的各种因素进行分析，以求不断提高爆破作业质量。

2临空面选取

临空面起到反射拉应力波和聚能作用。因此临空面的大小和数目对爆破效果有着明显影响。但临空面只有1个时，爆破作用受到岩石夹制作用大，爆破困难，单位岩石耗药量增大。因此，施工中临空面只有1个时要人为创造临空面，以改善爆破效果。比如在中深孔梯段爆破中，如临空面只有1个，可设计采用第1排为小孔距，并适当加大装药量，其后为正常孔距，采用微差爆破方案。这样第1排孔爆破结束后就形成一个较大的爆破漏斗，增加了1个临空面。此种方法能使岩石得到充分破碎，而对保留岩体的破坏也最小，爆破效果非常理想。

当然，还可利用现场地形形成的临空面，但要考虑爆破方法对抛掷方向、距离和爆堆形状的影响，以确保爆破后的挖装工作顺利进行。

但要注意，临空面太多也会影响爆破效果。这是因为当临空面超过4个时，爆破能量分散，临空面反而起不到聚能作用，导致大块率增多。比如施工过程中，有时需要对大块孤石进行爆破，但孤石爆破后往往被炸成大块，并非想象的那样出现大量碎石。

3布孔方式

布孔方式一般为方形、矩形、三角形（或称梅花形）3种，从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想。但随着毫秒塑料导爆管的采用，起爆技术不断发展，对方形和矩形也可通过改变起爆顺序和起爆时的炮孔密集系数，达到三角形布孔的效果。因此，布孔方式对爆破效果而言，影响不是太大，但必须注意，对于同一个工作面，当设计孔深不等时，其布孔的孔距也应做相应调整，不能取同一孔排拒。孔浅时取较小值，孔深时取较大值。如果孔深较浅，而孔排拒较大，那么在保证装药量的情况下，堵塞长度不能保证。孔深大，其孔排拒也不能取值过大，必须在一个合理的范围内。过大的孔排拒会造成根底多，大块率高，后冲作用大。

4钻孔形式

中深孔爆破的钻孔形式一般分为垂直孔和倾斜孔两种。倾斜孔爆破后不易产生大块和残留根底，且爆破后形成的爆堆形状好，彻底爆松，便于挖掘机挖装，对后一台阶面破坏小，后一台阶面稳固易保持，这对于后续钻孔施工非常有利。当然其不足也应注意，比如，其钻孔速度较垂直孔慢，钻孔时易发生卡钻事故，装药过程中药卷易发生堵孔现象。此外，由于斜孔孔深较垂直孔的深度计算复杂，钻孔深度误差较大，很易发生超、欠挖现象。另外，如果整个工作面钻孔斜度不能保持一致，不仅钻孔深度误差大，还会导致孔排拒在孔底部分大小不一，与工作面表面孔排拒不一致，这样爆破后就会产生很多大块和根底。

5钻孔深度

理想的钻孔都保持在一个平面上，起爆后不会出现炮坑和根底，从而形成平整的工作面，有利于下一步施工。钻孔深度大于设计值时，将不仅造成钻孔和炸药的浪费，而且增大对下一台阶顶盘的破坏，给下一次钻孔造成困难。如果小于设计孔深，则产生根底，影响挖装工作。

为避免产生根底，往往采用钻孔适当加深的办法，其目的是克服台阶底盘岩石的夹制作用。超深值的确定要考虑的因素很多，岩石松软时，其值较小，岩石坚硬时其值较大；采用高威力炸药时，其值可适当取小；钻孔孔径较大时，其超深值就应偏小。

6装药量

装药量可根据炸药单耗和孔排拒计算，炸药单耗的确定是非常复杂的。对于每一种岩石，在一定的炸药与爆破参数下，只有一个合格的单耗。实践表明，单纯的增加单耗对提高爆破效果是徒劳的，有时甚至是有害的，这样做只能是把能量消耗在岩石的过度粉碎和增加爆破的有害效应上。影响炸药单耗的因素很多，主要有岩石的可爆破性，炸药种类，临空面条件，起爆方式和块度要求等。选取合理的炸药单耗往往根据实践经验或爆破实验来确定。

对单孔装药量也必须以保证必要的堵塞长度为前提，如装药量满足设计要求，而堵塞长度不够，很容易形成冲天炮，爆破效果不理想。

7起爆药包的位置

当采用柱状装药时，起爆药包的位置决定着炸药起爆后爆炸应力波的传播方向和爆轰气体的作用时间，对爆破效果的影响不容忽视。根据起爆药包在炮孔中放置的位置不同，有3种不同的起爆方式：反向起爆、正向起爆和中间（双向）起爆。

过去考虑施工操作方便，多用正向起爆，实践证明，反向起爆能提高炮孔利用率，减小岩石破碎块度，增大抛渣距离，降低炸药消耗量。这是因为反向起爆时，爆轰波的传播方向和岩石向临空面运动的方向一致，有利于在临空面附近形成反射拉伸应力波，从而提高了临空面附近岩石的破碎效果。药包距离临空面较远，爆轰气体不会立即从孔口冲出，因而爆炸能量得到了充分利用，增大了孔眼底部爆炸作用能力和作用时间，避免了根底的产生。当然，这种方法需要较长脚线，装药很不方便。因此装药过程中应注意炮孔外脚线不能拉得太紧，应使其始终处于松弛状态，避免雷管从药包脱落产生拒爆。

8药包与孔壁的耦合

钻孔直径大于药包直径时，属于不耦合装药。不耦合将会使炸药在炮孔中爆炸时爆轰波能量受到一定损失，在岩体中由它激发的爆炸应力波的强度也会降低，从而使岩石的破碎效果大大降低，实际上也浪费了部分钻孔量。

不耦合装药也有可利用的一面，此时药包爆炸时的爆轰波对孔壁的冲击效应减缓，孔壁上的最大切向应力急剧下降，有利于提高岩石破碎的均匀性。因此在新鲜坚硬岩石中，可采用耦合装药；在松软、裂隙发育的岩石中，可采用不耦合装药；而在接近基面的保护层开挖中，以及为保护边坡而采用的预裂爆破中，必须采用不耦合装药，这样可缓解炸药对炮孔底部及周壁岩石的破坏。

9堵塞

封孔堵塞是容易被忽视的环节。爆破施工中，堵塞有时用炮孔边上的岩粉、块石随意填充，不考虑堵塞长度是否满足，堵塞质量是否保证。这样爆破后就会产生较强的空气冲击波、噪声和大量飞石，炮孔下部岩石破碎效果很差，根底很多，因此对堵塞的作用要有足够重视。

良好的堵塞可以保证在岩石爆破破碎之前，阻止高压的爆轰气体对岩石的加压作用，提高爆炸能量的利用率。

10网络连接

现在已经广泛采用微差爆破技术，这种方法具有降低地震效应，改善爆破质量，爆堆比较集中等优点。当然微差爆破对设计和施工的要求较高，某一处传爆器材或联接出现问题，必将影响后续爆破质量。因此，在网络设计时，必须考虑以下几个问题：

10.1控制最大一次起爆药量，可最大限度降低对周边建筑物的爆破振动影响。

10.2微差爆破间隔时间的确定；间隔时间的长短对爆破效果的影响极大。时间过短则后爆孔可能因先爆孔未形成新的临空面而起不到微差的目的，且易产生强烈的地震效应；而时间过长先爆孔飞石则可能将后爆孔的起爆网络破坏。间隔时间的确定主要依据岩石特性、孔网参数、岩石破碎要求等因素。

10.3分段数目；每次爆破，其分段越多，爆破振动越小，对周围建筑物的影响越小。但是如果分段数过多，整个爆破持续时间过长，那么先爆孔一旦产生飞石，便会在最后爆破孔起爆之前，将爆破网络砸断而产生瞎炮。因此当爆破范围大，分段多时，应适当压缩微差爆破间隔时间。

11结束语

影响爆破效果的因素还有很多，不再一一列举，对每一施工环节，都必须严格按设计要求实施，如果某一环节出现差错，即使其他工序操作正确，对爆破效果也会产生不利影响。因此，只有全面提高施工质量，并在实践中不断总结经验教训，才能取得满意的爆破效果。

参考文献

[1] 汪旭光等. 爆破设计与施工[M]. 北京：冶金工业出版社，2012.

[2] 王运敏等. 现代采矿手册[M].北京：冶金工业出版社，2011.