露天采矿边坡控制性爆破施工技术探析
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摘 要：露天采矿是一种常见的采矿模式，随着采矿深度增加，边坡高度相应增加，对稳定性提出了较高要求。在露天采矿中所面临的因素众多，尤其需要对爆破加以重视，这关系到了采矿的可行性与科学性，其中控制性爆破施工技术的有效应用，能够保证爆破过程中各项指标符合基本要求，可提高安全性，减少各类安全事故的发生。该文首先指出露天采矿边坡爆破存在的问题，然后总结了控制性爆破施工的技术要点，最后结合工程案例进行分析，以供参考。
关键词：露天采矿;边坡;控制性爆破;技术要点
中图分类号：TP491 文献标志码：A
控制性爆破，指的是采用科学的技术措施，对爆炸规模和能量进行控制，确保爆破声响、飞石、倾倒方向、坍塌范围等满足预期目标，从而提高施工安全性。在露天采矿边坡爆破中，调查发现目前存在一些问题，制定科学合理的爆破施工方案，提高边坡稳定性，成为从业人员的关注重点。
1 露天采矿边坡爆破存在的问题
1.1 方案设计问题
边坡稳定性的影响因素，包括岩体强度、走向、完整性、节理发育等，爆破施工中必须考虑在内，将其作为爆破方案的设计依据。然而实际情况中，露天矿山开采期间，地质勘察工作不到位，对边坡岩体的物理力学性质掌握不全面，导致设计方案具有盲目性，从而影响爆破施工的安全性、合理性。
1.2 钻孔质量问题
钻孔是爆破施工的一个重要环节，爆破质量的好坏，会受到台阶高度、炮孔长度、边坡角度等因素的影响。结合以往实践，台阶高度过高、炮孔长度较大、边坡角度越小，对钻孔和装药的影响越明显。举例来说，如果边坡岩体存在裂隙、节理等现象，不利于爆破施工操作，容易出现钻孔位移、大块问题。
1.3 爆破参数问题
在控制性爆破施工中，主要的爆破参数有钻孔直径、炮孔间距、最小抵抗线等。一旦边坡表面凹凸不平，就会影响爆破参数的设置，继而降低了爆破质量。以盲炮现象为例，常出现在5个部位。1）底部抵抗线过大位置。2）台阶根部位置。3）废孔没有堵塞位置。4）孔网参数偏大位置。5）临空面位置。
2 露天采矿边坡控制性爆破施工技术要点
2.1 钻孔直径
爆破施工期间，为了减小边坡振动，宜选择φ140孔径的单孔装药量，此时对爆破产生的振动具有良好的控制效果。结合实际施工，φ140炮孔的间距、排距较小，爆破完成后的石料大小均匀，有利于机械开挖和车辆运输。在大规模矿山开采中，缓冲、预裂、主爆区钻孔，均可以采用φ140孔径，同时配合使用液压潜孔钻机。
2.2 孔网参数
孔网参数设置主要如下。1） 孔距。孔距大小既影响装药量，又影响预裂壁面的质量。以往施工显示，保证2孔之间裂开的前提下，小间距壁面的质量要优于大间距壁面。结合公式A预=（7～10）D，选择适宜倍数，且软岩取大值、硬岩取小值。2） 排距。炮孔排距的设计，主要参考炮孔深度，结合相似岩石位置实验，可以得到缓冲孔和预裂孔、主爆孔之间的排距。3） 钻孔倾角。预裂孔布设在台阶警戒线上，倾角设置为60°;缓冲孔、主炮孔的倾角则设置為90%。4） 孔深。结合采矿区的台阶高度、钻孔超深数据，可以得到预裂孔的孔深、主爆孔的孔深，经计算后得到预裂孔的超深。5） 堵塞。预裂孔的堵塞长度，一般按照台阶高度的10%控制，和孔径大小无关。6） 炸药。在炸药类型上，国内多使用岩石炸药、乳化炸药，在导爆索上间隔绑扎，形成炸药串。在装药密度上，主要参考兰格弗斯经验表，并结合现场实际情况进行调整。
2.3 装药结构
采用不耦合装药模式，一方面可以减少孔壁与爆破药柱之间的接触，减轻爆破对边坡造成的影响;另一方面相邻孔壁岩石受到的振动小，不会形成明显的裂隙。在具体施工中，可采用轴向空气间隔分段装药技术，利用胶带在导火索上进行绑扎。随着孔洞深度增加，岩体的初始应力加大，此时要控制孔底的夹制作用，将炸药铺设在孔底1 cm～2 cm以上。
2.4 质量控制
2.4.1 精度控制
依据《爆破安全工程》，要求预裂孔布设在一个布孔面上，孔洞的倾斜误差在1%以内。对此，施工中可使用自动纠偏的钻孔设备，或使用GPS系统、测量工具等进行复核，步骤有3个。1）摆正开口位置，调整钻架斜度，辅助使用斜尺、重锤等控制钻孔状态。2）钻进0.5 m、1 m、2 m后，停钻并调整斜度。3）缓慢持续加压，根据岩体性质、钻进速度确定钻孔压力。
2.4.2 炸药安放
在钻孔内安放炸药时，应该和导火索绑扎牢固，避免出现滑落现象。如果使用竹片进行装药，将竹片放置在岩体一侧;堵塞时优先选用编织袋，确保堵塞密实。
2.4.3 减震措施
预裂孔爆破时，产生的震动效应比正常台阶要大，减震措施如下：假设正常台阶的爆破允许单响药量为Q1，预裂爆破的单响药量控制在Q1的33%～50%，并对预裂孔顺序分区，采用25 ms延迟起爆法。
2.4.4 预裂评价
评价预裂爆破效果，一般依据半孔径率、裂缝宽度2个指标，以后者为例，良好的裂缝是5 mm～10 mm。如果边坡是硬岩体，预裂爆破后顶部岩石应保持完好;如果边坡是软岩，预裂爆破后不应出现漏斗等严重破坏。
3 工程案例分析
3.1 工程概况
以国内某铜金矿山为例，矿山属于云英闪长斑岩、青盘岩化粉砂岩，节理发育，硬度属于中硬—较硬型。该矿床边坡主要是青盘岩化粉砂岩，密度为270 g/cm3，抗压强度为240 MPa，纵波波速为5 615 m/s，动弹性模量为71.5 GPa。考虑到开采作业面小，为了保证施工安全性，决定采用控制性爆破方案。 3.2 爆破参数设计
3.2.1 主爆孔
计算得出孔距为7 m，排距为6.3 m，单孔装药量为250 kg，孔深、超深为14 m、2 m，填塞长度为7 m～8 m。
3.2.2 缓冲孔
计算得出孔距为5 m，抵抗线为5 m，单孔装药量为150 kg，超深为1 m，和预裂孔之间相距2 m。
3.2.3 预裂孔
计算得出孔距为2 m，超深为0.5 m，装药密度为1.25 kg/m，一次爆破数量为60个以内。
3.3 爆破资料分析
3.3.1 炸药单耗
计算爆破漏斗时，孔内炸药分为集中药包、延长药包2种情况，并结合以往爆破数据。结果显示：采用集中药包方式，爆破漏斗偏大;采用延长药包，爆破漏斗和实际情况接近。先爆孔造成的自由面，决定了最小抵抗线，适当增加炸药单耗，可以减小后排孔的沖击力，对围岩产生保护作用。
3.3.2 起爆方式
总装药量和最大单段药量之间成正比，只有充分释放爆破能力，才能满足现场开采需求。对此，分别模拟逐排起爆、4孔起爆、斜线起爆3种起爆方式，结果显示：斜线起爆时，对于边坡的后冲力小，且将单段药量控制在600 kg，能获得良好的爆破效果。
3.3.3 爆破参数
缓冲爆破时，重点控制缓冲孔、预裂孔之间的距离，本工程按照2m控制比较合理。针对原预裂孔钻机作业效率低的问题，重新引入新型钻孔设备，并且进行参数计算和验证，得到干孔、水孔状态时的装药结构，作为爆破参数的重要依据。
4 结语
露天采矿是一种常见的采矿作业形式，边坡爆破施工中存在的问题主要是方案设计、钻孔质量和爆破参数等。该文从钻孔直径、孔网参数、装药结构和质量控制4个方面，介绍了控制性爆破施工技术要点，并结合工程案例进行分析。希望为类似工程提供经验借鉴，提高施工安全性。
参考文献
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