露天礦山多邊界分段裝藥爆破應(yīng)用

覃建順林超明梁玲慧

(1華潤水泥（武宣）有限公司 2來賓市地質(zhì)勘察院 廣西來賓 545900)

露天礦山多邊界分段裝藥爆破應(yīng)用

覃建順1林超明1梁玲慧2

(1華潤水泥（武宣）有限公司 2來賓市地質(zhì)勘察院 廣西來賓 545900)

目前，國內(nèi)外各種工程爆破都是以建立在平坦地形上的經(jīng)驗公式、物理力學(xué)模型為指導(dǎo)，至今還未形成系統(tǒng)的、因地制宜的爆破理論。傳統(tǒng)爆破應(yīng)用在進行多邊界爆破時，常因富余爆能而造成各種不利影響。采用分段裝藥，可避免爆破能量分布不均，從而保證多邊界爆破的爆破效果和安全穩(wěn)定性。

1 多邊界爆破技術(shù)

多邊界條件是指微地形邊界條件，即相對于簡單、單一水平邊界的條件。多邊界爆破時，巖體物理過程極不相同，爆炸能量在巖體內(nèi)部的分布、巖石的破碎和拋擲規(guī)律受到影響不盡相同。多邊界爆破體系特點是：爆破作用需同時考慮各種地形、地質(zhì)變化的條件；爆破理論以爆炸能量和介質(zhì)中潛在的位能共同作用為基礎(chǔ)，控制不同地形條件下的多余爆能；減少被介質(zhì)吸收或不做功的能量；建立因地制宜的，并與各類地形邊界條件相適應(yīng)的爆破設(shè)計方法。

多邊界藥量計算公式：

式中：Q為裝藥量（kg）；K為標準拋擲漏斗的炸藥單耗（kg／m ），與巖性有關(guān)；a為孔距（m）；h為鉆孔深度（m）；W為最小抵抗線（m）；α為自然地面坡度（°）；E為拋擲率（%）；F（E，α）為藥包性質(zhì)指數(shù)，按下式計算：

ψ（E）為拋擲率的函數(shù)，一般可按ψ（E）=0.45×100.0129E計算，對于拋擲爆破，取ψ（E）=1；f（α）為拋擲系數(shù)，可表示為：

2 分段裝藥技術(shù)

分段裝藥技術(shù)是在不改變爆破參數(shù)的條件下，通過改變炮孔內(nèi)裝藥結(jié)構(gòu)，將炮孔中的炸藥分成多段,使炸藥能量得以合理分配。

連續(xù)裝藥因炸藥集中在炮孔中下部 ,爆破后上部易產(chǎn)生大塊；下部易造成過粉碎，富余的爆能易形成不利影響。而分段裝藥爆破技術(shù),炸藥分布在炮孔的不同部位,藥量分布相對比較均勻,爆破能量得以合理分配。爆破時,爆炸初始壓力峰值相對較小，爆轟波集中效應(yīng)降低,孔內(nèi)壓力作用時間延長，有效提高了能量的有效利用率，巖體破碎也就較為均勻；產(chǎn)生的富余爆能較少，安全穩(wěn)定性提高。圖1為連續(xù)裝藥和分段裝藥壓力隨時間變化示意圖。

圖1 不同裝藥結(jié)構(gòu)孔壁壓力變化示意圖1- 連續(xù)裝藥； 2-分段裝藥

根據(jù)相關(guān)文獻，分段裝藥上下段藥量按40%、60%分布，超深較大可按照30%、70%分布。分段間隔長度按以下公式計算：

式中：l為分段間隔長度（m）；d為孔徑（m）；ρ為炸藥密度（kg/m3）；r為藥包作用半徑（m）；其它同上。

3 多邊界分段裝藥爆破

多邊界分段裝藥技術(shù)指的是，在山丘微地形條件下，綜合考慮地形地質(zhì)的影響，采用分段裝藥結(jié)構(gòu)以取得最優(yōu)爆破效果。

在多邊界條件下，拋擲一定量的介質(zhì)所需能量恒定。分層裝藥結(jié)構(gòu)通過改變能量分布及利用率，令巖體承受的爆能分布均勻、作用時間延長，能量即可發(fā)揮更大的威力，獲得最佳爆破效果。減少被介質(zhì)吸收或不做功的能量，可有效減少爆破震動、爆破噪音及沖擊波等。

多邊界分段裝藥爆破以公式（1）進行藥量計算、公式（4）預(yù)算分段間隔長度，根據(jù)不同充填料進行實驗，修正后定出合理范圍值。

4 工程應(yīng)用

華潤水泥（武宣）有限公司石灰石礦山基建工程，主要為山體削頂及運礦道路開拓。礦山陡峭狹長，兩面均為陡崖，類似直立刀型。原始地貌地形為波浪起伏的微地形，屬典型的多邊界爆破環(huán)境。爆破區(qū)域與辦公區(qū)、破碎系統(tǒng)距離僅為20m～300m，爆破環(huán)境復(fù)雜。

4.1 設(shè)計方案

（1）爆破方案

基建工程采用中深孔爆破為主、淺孔爆破為輔的施工方案。

（2）深孔爆破參數(shù)

① 鉆孔直徑Φ

選用開山牌KQD100B型潛孔鉆機，鉆孔直徑Φ=90mm。

② 鉆孔深度h

根據(jù)地形條件布置鉆孔深度。由于鉆機作業(yè)能力，孔深控制在20m內(nèi)。

③ 孔網(wǎng)參數(shù)

根據(jù)巖性及地形地質(zhì)特點，設(shè)計取W=2.5～3m，則

a=（1.4～1.8）W，取a=3.5～5m

b=（0.6～1.0）W，取a=2～3m

鉆孔角度75°。對于臨近邊坡的緩沖孔，其與主炮孔的間距取0.7倍的b值。

④ 堵塞長度L

堵塞長度控制在（0.7～1.0）W。由于采用分段裝藥技術(shù)，設(shè)計取L=2～3m，同時加強堵塞質(zhì)量。

（3）藥量計算

本區(qū)域自然地面坡度65°～70°，取K=1.0～1.2kg/m3。計算得不同深度炮孔裝藥量，見下表

表1 深孔爆破參數(shù)表

4.2 起爆網(wǎng)絡(luò)

采用孔內(nèi)毫秒延期導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，排間延期時間50～75ms，上下兩個起爆藥包。地表采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，擊發(fā)針激發(fā)導(dǎo)爆管傳爆。

5 結(jié)語

多邊界爆破需同時考慮地形、地質(zhì)條件的變化，以控制不同地形下富余爆能的影響。分段裝藥是在不改變爆破參數(shù)的條件下，通過改變裝藥結(jié)構(gòu)，使炸藥能量得以合理分配，避免裝藥集中造成不良爆破后果。本文將兩種裝藥理論相結(jié)合，針對露天礦山微地形、復(fù)雜環(huán)境下中深孔爆破進行應(yīng)用實踐。通過合理分配炸藥爆炸能量，施工過程中爆破振動小、拋擲距離合理、塊度大小適中、未發(fā)生飛石事故。在距離破碎系統(tǒng)約20m處、單次爆破藥量約1.5噸未發(fā)生爆破事故。實踐證明，將多邊界爆破技術(shù)與分層裝藥技術(shù)相結(jié)合是一種合理的微地形爆破方案。

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