对降低中深孔爆破大块率相关技术措施的探讨

摘要:在露天矿的开采中，经常会遇到深孔爆破大块的问题。穿孔爆破是开采施工中经常采用的一种技术，降低中深孔爆破大块率不仅是衡量爆破效果的重要指标，也会影响采矿的经济成本，从长远看对矿山的生产和安全具有重要意义。

关键词:露天采矿深孔爆破大块率技术措施

Abstract: in open pit mine, often encounter the problems of deep hole blasting large. Perforation of blasting is the technology often used in mining construction, reduce the blasting boulder yield is not only measured blasting the main index of the effect, it will also affect the mining economic cost, from long-term look for the mine production and safety has important sense.

Key words: surface mining; blasting boulder yield; technical measures;

  中图分类号：TB41文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）02-0020-02

    1工程概况

   连云港市江庄矿区矿床为沉积变质型，矿体呈层状分布，走向东西方向，向南倾斜，倾角35°～48°，岩石以碳质片岩、绿色片岩、绿色片麻岩、二长片麻岩和团块状浅粒岩为主，硬度f=10～16。其中团块状浅粒岩硬度大，解理特别发育，与其它岩石软硬相结合，属难爆岩石。并在矿层与矿层间，矿层与岩层间，岩层与岩层之间存在明显的沉积面。

    2产生大块的位置及原因

    2．1大块产生的位置

    矿山生产实践表明:大块易产生于台阶的坡面、炮孔孔口堵塞位置、软硬岩层的分界处、岩石节理裂隙发育地段、后方和侧方的拉裂处、孔网参数过大的中间位置、底盘抵抗线过大的台阶根部、以及“V型”起爆点和“V型”起爆通道处等。

    2．2大块产生的原因

    (1)为了克服底盘抵抗线的阻力，炸药主要置于炮孔的中、底部，使其沿炮孔轴线方向的炸药能量分布不均。孔口部分能量不足，岩石破坏不均匀。

    (2)台阶的前部，即邻近台阶坡面的一定范围内，岩石受前次爆破的破坏，原生弱面胀裂，甚至被切割成“块体”，爆破时这部分“块体”易整体震落，形成大块。

    (3)同一爆区岩层与岩层(特别是硬岩与软岩)分界部分，有时从爆区表面就可看到大块条带，易于震落。

    (4)爆区的后部与未爆岩石相交处(沿爆破塌落线)也会产生一些因爆破而震落的大块。

    (5)地质断层以及节理裂隙的存在，使单孔承担的面积，以及抵抗线发生了变化，同时断层和节理裂隙又有泄能的作用，这就会使爆破时该位置形成大块。

    (6)岩层倾向与爆破自由面相反或者相同时，易产生大块。

    (7)孔网参数以及起爆点选择的不合理。当孔网参数过大时，中心部位往往会产生大块;起爆点如果选择在自由面的凹进去的位置或者地质构造复杂的地方，往往容易产生大块。

    3降低大块率的措施

    因为每个矿山的地质情况不尽相同，所以解决大块率的技术措施也不尽相同。因此，针对连云港市江庄矿区的现场实际情况，从以下几个方面采取措施，改善爆破效果，降低大块率。

    3．1正确合理的设计

    合理的设计需要详细的调查爆区的地质特征，熟悉了解爆区主要岩石的力学性质，如岩石的抗拉强度、抗压强度，岩石的密度、硬度、波阻抗及地质构造等，根据实际情况，利用经验公式确定爆区的爆破参数。主要参数包括底盘抵抗线、孔距、排距以及堵塞长度。经反复计算，实践优化，爆区参数设置如下:

    (1)底盘抵抗线:根据钻孔作业的安全条件计算公式Wd≤H cotα+B以及台阶高度和孔径计算公式Wd=(0．6～0．9)H、Wd=Kd等经验公式计算，并经现场实践验证，Wd取4 m。

    (2)炮孔孔距和排距:a=m Wd，本设计取a=5 m。按正三角形梅花布孔b=a sin 60，b取3．5～4 m。

    (3)堵塞长度:Ld=(0．7～1．0) Wd垂直深孔取(0．7～0．8) Wd;倾斜深孔取(0．9～1．0) Wd;Ld取2．8～3 m。

    3．2因地制宜的孔网布置

    孔网布置是爆破施工的一个重要环节，合理与否直接影响爆破效果的好坏。孔网布置由于受到地质条件、开采条件等一些因素的影响，因此因地制宜的布孔方法相当重要。

    (1)孔网布置与岩层倾向和台阶坡面的关系有关。

    1)当岩层的倾向与台阶坡面夹角α为0°～45°或135°～180°时，布孔应按照原设计进行调整，适当减小前排抵抗线以及孔距和排距。

    2)当岩层的倾向与台阶坡面夹角α为45°～135°时，可按照设计正常布孔。

    (2)孔网布置与岩石的可爆性有关。对于该矿山易爆的岩石，如石英云母片岩，在布孔时可以适当的扩大排距与孔距，依据现场试验，孔网参数调整为6 m×4 m，是既经济又合理的;对于中等的岩石，如石英片岩、绿色片麻岩，在布孔是严格按照设计进行，即孔网布置为5 m×3．5 m;对于难爆的岩石，如团块状浅粒岩，在布孔时应缩小前排抵抗线以及孔距与排距，同时对于前排孔应进行加密处理，前排孔孔距调整为3．5～4 m，孔网参数调整为4．5 m×3．5 m。

    (3)孔网布置与地形有关

    对于临空面比较整齐的工作面，布孔可以按照设计进行，而对于地形复杂的工作面，孔网布置需要作适当调整。

    1)对于爆区台阶坡面凹凸不平的工作面，布孔时应在台阶坡面总体比较整齐处布置第1排孔，对于凸出面，进行加孔处理，对于凹进面，调整第1排该位置的孔位置，以免抵抗线过小。后面几排孔正常布置应确保最后一排孔在一条直线上，才能使爆破后获得较好的爆破面。

    2)对于存在2个或者3个自由面的爆区，除了需要考虑主爆方向的自由面外，还要注意侧方的自由面，若侧方自由面的坡度较缓，就要在该方向加打倾斜孔。

    (4)孔网布置与起爆方式有关

    当起爆方式为斜线起爆时，布孔应布置成雁行列，可以减小侧方拉裂产生的大块;当起爆方式为“V型”起爆时，布孔应布置成倒八字形，减小侧方拉裂产生的大块。

    3．3起爆方式

    露天台阶爆破起爆顺序有很多种，如排间顺序起爆，排间奇偶式顺序起爆，波浪式顺序起爆，V字形顺序起爆，对角线顺序起爆等等。针对该矿山的现场实际情况，对于存在2个或者3个自由面爆区采用斜线起爆方式，可以减少临空面的大块率;对于只有1个自由面爆区采用“V型”起爆方式，增加挤压，碰撞破碎的效果，使悬浮在爆破自由面的大块，在挤压、碰撞过程中被破碎，从而减低大块率。

对于中等、难爆爆区的“V型”起爆处，应作出适当的调整，起爆时2个起爆点同时起爆，并且要缩小“V型”起爆通道处的孔网参数，可以降低起爆点处的大块率，这种起爆方式称作“U型”起爆(如图1所示)。起爆点的选择应使起爆方向与层状节理走向方向正交。

3．4采用多排孔毫秒微差逐孔起爆技术毫秒微差爆破是利用毫秒雷管或其他毫秒延期引爆装置，将同一网络的装药分组，以毫秒级的时间间隔进行顺序起爆的方法。从理论上讲，软岩应采用低猛度、低爆速的炸药并采用长微差时间以增加应力波及爆炸气体在岩体中的作用时间;硬岩及软弱夹层、裂隙较发育的岩石应采用高猛度、高爆速的炸药，并采用短微差时间使爆破能量依次迅速释放避免爆破气体泄漏及应力波迅速衰弱。

根据矿山实践经验，孔间最佳延期时间为3～8 ms/m，排间最佳延期时间时间为8～15 ms/m。孔间延期采用奥瑞凯17 ms、25 ms组合搭配使用，排间使用42 ms、65 ms搭配使用。同时根据起爆方式以及爆区的不同，网络连接也要适当的调整。当2个自由面斜线起爆时，为减小侧方拉裂，在第1排孔边个孔间连接用65 ms，增加延期时间(如图2所示)。当“V型”起爆时，起爆点两侧要用2个段位分开，同时边孔和最后一排要增加延期时间，减小拉裂和后冲的大块，形成比较完好的临空面(如图3所示)。

使用多排孔毫秒微差爆破时，每次起爆的排数至少要大于4排，如果排数过少，后冲作用很大，大块率会提高。网络连接过程中，孔间与排间的传爆方向的夹角要大于90°，如果小于90°，增加两孔间的夹制作用，大块率随之增大。

    3．5严格的施工

    施工的好坏直接影响爆破效果的好坏。在施工工程中，应做到以下几点:(1)孔网参数和孔位的确定有爆破技术人员标定，孔位的确定方法是使用卷尺测定孔网参数并核对炮孔，炮孔定位准确度控制在0．2 m以内;(2)穿孔作业人员要严格按照爆破技术人员指定位置和深度进行作业;(3)炸药车装药过程中，如遇水孔，操作人员必须把输送炸药管放置到孔底之后进行装药;(4)炮孔堵塞要严格按照设计长度进行，技术人员现场检查;(5)网路连接必须严格按照设计进行联接，技术人员现场监督，并在联接好后进行严格检查。

    4改进后的爆破效果

    通过以上的技术措施，在施工现场进行多次试验，结果表明:采场爆破效果差，大块率高的问题得到了很大的改善。大块率基本控制在1%～2%之间，这样就减少了二次破碎量，提高了铲装和运输的效率，降低了矿山开采的综合成本，矿山的经济效益得到明显提高。

    5结语

    降低露天爆破大块率几乎是所有露天矿山有待解决的问题。针对连云港市江庄矿区的实际情况，详细的阐述了降低露天台阶中深孔爆破大块率的措施。但由于每个矿山地质情况不尽相同，应针对矿山实际情况，找出产生大块率的原因，从而采取相应技术措施，改善爆破效果，降低大块率。同时在工程实践中不断学习，总结经验，在不断的学习实践改进中达到爆破的最优效果。

    参考文献:

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    ［2］王玉杰．爆破工程［M］．武汉:武汉理工大学出版社，2007．

    ［3］沈兴玉，崔光峰．露天爆破大块率高及根底产生的原因及降低措施［J］．现代矿业，2010(7):96-97．

    ［4］袁向全．露天深孔爆破中减低大块率的技术措施［J］．矿冶，2005(3):13-15．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。