降低露天采礦臺階爆破大塊率的方法研究

【摘要】在露天礦開采中，大塊率是衡量臺階深孔爆破質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，大塊率較高不僅影響采裝作業(yè)，還會增加二次爆破和機(jī)械破碎的工作量，一定程度上增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。本文針對露天礦臺階深孔爆破中大塊率產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并針對主要大塊率較高的原因提出針對性的解決措施。

【關(guān)鍵詞】露天礦；臺階深孔爆破；大塊率；爆破參數(shù)

爆破大塊一直是影響露天礦生產(chǎn)的重要因素，雖然對其研究一直在進(jìn)行，但受限于礦山本省特性的影響，控制爆破大塊率的方法措施必須具有較強(qiáng)的針對性。通常來說影響大塊率的因素以及降低大塊率的措施是多方面的，并且諸多措施已經(jīng)在實(shí)踐中取得不錯(cuò)效果。因此對降低露天礦臺階爆破大塊率進(jìn)行深入研究，確定合適的爆破方法和參數(shù)，對露天礦臺階爆破開采具有積極的意義。

1.產(chǎn)生爆破大塊的主要因素

（1）巖性及巖體結(jié)構(gòu)的影響

在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，臺階深孔爆破大塊產(chǎn)生的主要位置分布在斷層、節(jié)理、層理、夾泥層等地質(zhì)條件較為復(fù)雜的部位，以及炮孔孔口部位和底盤抵抗線過大的臺階根部等。巖性與巖體結(jié)構(gòu)的因素方面，比較發(fā)育部位和軟硬銜接部位都容易產(chǎn)生大塊。另外，在巖體的裂隙比較發(fā)育部位受限于爆破不均衡或爆破力減小等因素的影響，同樣容易出現(xiàn)較高的大塊率。

（2）鉆爆參數(shù)的影響

在實(shí)踐爆破生產(chǎn)中，不良爆破很容易產(chǎn)生較高的大塊率，影響爆破質(zhì)量的因素很多，比如炮孔布置、鉆孔超深、裝藥量及結(jié)構(gòu)、底盤抵抗線、鉆孔質(zhì)量、微差間隔時(shí)間、爆破方法與順序等。

首先，在臺階爆破的炮孔布置方面，具體參數(shù)需要根據(jù)露天礦礦巖的特性來設(shè)置，炮孔直徑、炮孔間距、排距之間的參數(shù)具有相互性，不合理的炮孔參數(shù)設(shè)計(jì)將造成爆炸波與能量不均勻，失去對巖塊的擠壓和碰撞作用，從而產(chǎn)生大塊；其次，從底盤抵抗線方面來看，如果前次爆炸不良而形成爆破后沖與上翻現(xiàn)象，會造成臺階坡面減小，進(jìn)而是底盤抵抗線過大。一旦抵抗線過大，前排炮孔的部分爆區(qū)爆破發(fā)揮不了應(yīng)有的作用，是部分后排炮孔的巖體受到一定的夾制和阻滯作用，這樣的后果就是巖礦得不到足夠的爆破能量，進(jìn)而形成大塊；再次，鉆孔超深方面，如果鉆孔超深沒有或不足，都會導(dǎo)致臺階形成根底，進(jìn)而影響爆破大塊率；第四，臺階深孔爆破的裝藥結(jié)構(gòu)分為間隔裝藥結(jié)構(gòu)和連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)兩種，其中連續(xù)裝藥由于堵塞段較長，易導(dǎo)致炮孔上段部分巖石爆破后大塊率較高。相反，如果選用間隔裝藥方法，能夠使爆炸波與能力均勻的作用于巖石中，能夠大大降低大塊率；第五，單位炸藥消耗量的設(shè)置對大塊率具有顯著的影響，如果單耗量過小則得不到足夠的爆炸能量，容易形成大塊和根底，如果單耗量過大，則過多的爆炸能量容易導(dǎo)致飛石與地震效應(yīng)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。

2.降低大塊率的措施

（1）采用大孔距小抵抗線的爆破方法

大孔距小抵抗線的爆破方法對降低高硬度巖石爆破大塊率具有顯著的效果，其爆破作用原理主要為三個(gè)方面。其一，大孔距小抵抗線的爆破方式能夠使爆破產(chǎn)生的反射拉力作用大大增強(qiáng)，對巖石破碎程度與裂隙網(wǎng)絡(luò)形成據(jù)具有重要的作用。當(dāng)?shù)挚咕€足夠小時(shí)，反射拉力波達(dá)到最大值，此時(shí)反射拉力波作用于巖石破碎與裂隙網(wǎng)絡(luò)形成中的效果就越發(fā)明顯，能夠大大的降低大塊率。其二，大孔距小抵抗線的爆破方法能夠使爆生氣體的推力作用大大增強(qiáng)，爆炸產(chǎn)生的爆炸氣體再向裂隙延伸的過程中，抵抗小越小，氣體膨脹能就越小，作用于巖石破碎的爆炸能就越大，那么爆破大塊率就越小。其三，在深孔爆破中，炸藥在炮孔中爆炸產(chǎn)生的爆炸能使局部巖石以炮孔為中心，形成放射狀裂隙。當(dāng)處于大孔距小抵抗線狀態(tài)下的爆破發(fā)生時(shí)，爆炸產(chǎn)生的反射能量增強(qiáng)，有利于長裂隙的形成，并且較大的孔距也減弱了應(yīng)力釋放的影響，徑向裂隙得到充分發(fā)育。

（2）采用微差爆破

在露天礦的臺階爆破中，采用微差爆破一方面可以形成更多新的自由面，另一方面應(yīng)力波的疊加輔助了巖石的爆碎作用。在巖石爆破工程中，巖石的自由面越多，爆破的效果越好，爆破大塊率就越小。在連續(xù)的露天深孔爆破中，當(dāng)?shù)谝慌疟茣r(shí)，爆炸能將巖石推向開挖方向，給第二排炮孔形成了新的自由面，減輕了爆破阻力，以此類推，形成良好的爆破效果。合理設(shè)置微差爆破情況下，第一排炮孔爆破時(shí)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)立波作用區(qū)，并且不斷向外延伸。當(dāng)多排炮孔按設(shè)計(jì)好的時(shí)間與次序逐一爆破后，會形成應(yīng)立波疊加，應(yīng)立波作用大大增強(qiáng)，增強(qiáng)了巖石破碎效果。

（3）選擇合理的炸藥單耗和裝藥結(jié)構(gòu)

炸藥單耗是控制爆破效果的重要參數(shù)，當(dāng)炸藥單耗設(shè)置較小時(shí)，爆炸能量較小，對巖石的破碎作用較小，容易形成爆破后塊度大、留根底的現(xiàn)象；而當(dāng)摘要單耗較大時(shí)，產(chǎn)生的爆炸能量較大，作用范圍也大，容易造成飛石等危險(xiǎn)。單位炸藥消耗量的選擇主要取決于礦石爆破性和具體的爆破條件。通常第一排孔的裝藥量為：，從第二排起炮孔裝藥量為：。裝藥結(jié)構(gòu)采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，在鉆孔中把炸藥分成數(shù)段，是炸藥的爆炸能量均勻的作用于巖石中。

在微差間隔時(shí)間選擇方面，為保證破碎質(zhì)量，可選用小抵抗線正三角形布孔、V型微差起爆的方式。確定微差時(shí)間是保證微差爆破質(zhì)量的前提，影響微差時(shí)間的因素較多，比如抵抗線、巖石硬度等。合理微差時(shí)間的確定可從三個(gè)方面入手，一是按照殘余應(yīng)力作用機(jī)理確定：；二是按照經(jīng)驗(yàn)公式確定：；三是根據(jù)瑞典蘭格富爾公式確定：；最終選擇哪種方式一方面要參考國產(chǎn)雷管的誤差，另一方面還要參考露天礦巖石的特性。

3.結(jié)束語

露天礦開采多采用臺階深孔微差爆破的方法。目前爆破大塊產(chǎn)生的因素主要集中在礦床地質(zhì)特征和爆破參數(shù)與方法方面，因此從這幾個(gè)方面入手研究，對改善爆破效果，降低爆破大塊率具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。在爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)方面，必須根據(jù)實(shí)際的礦山情況對爆破參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，進(jìn)而確定裝藥方法。另外，就目前我國大多數(shù)露天礦開采中，采用微差起爆技術(shù)多數(shù)能夠取得較好的效果，對降低大塊率有較好的效果。

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作者簡介

楊凡（1985-），男，2007年畢業(yè)于山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事露天采礦方面的工作。