露天采礦邊坡控制性爆破施工技術(shù)

劉建軍

國能準能集團哈爾烏素露天煤礦 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300

引言

控制性爆破指的是使用科學(xué)的技術(shù)手段，對爆炸的規(guī)模與能量加以控制，確保爆破的聲量、飛濺的石塊、傾倒方向、坍塌范圍都符合預(yù)期，以此提升施工安全水平。當(dāng)前露天采礦邊坡爆破施工中，都存在一定的問題，需要采取更加科學(xué)合理的控制性爆破方式，提升邊坡的穩(wěn)定程度，提升露天采礦區(qū)邊坡的爆破質(zhì)量和效率。

1 常用的露天采礦邊坡控制性爆破施工技術(shù)

1.1 預(yù)裂爆破技術(shù)

預(yù)裂爆破技術(shù)是目前廣泛應(yīng)用于露天采礦工程的邊坡控制性爆破技術(shù)之一。該技術(shù)在進行爆破時，可以有效地減少填裝藥量和對邊坡的破壞，提高了爆破的效果和安全性。針對不同的場地和邊坡情況，應(yīng)根據(jù)具體情況考慮預(yù)裂孔的數(shù)量、位置和深度等因素。通常每個爆破面的預(yù)裂孔數(shù)量應(yīng)該控制在10個以內(nèi)，孔間距一般控制在2～6m之間?？讖降拇笮∫矐?yīng)根據(jù)邊坡的高度和傾角來確定，一般控制在50～120mm之間。還需要確定臺階高度，保證爆破后邊坡的穩(wěn)定性。為了確保炸藥能夠均勻地分布在預(yù)裂孔中，并且能夠達到預(yù)期的爆破效果，施工人員應(yīng)當(dāng)編制合理可行的炸藥分裝方案并加以執(zhí)行。在填裝炮眼時，還需要控制填充的量，避免未裝藥區(qū)域?qū)е马敳苛芽p形成?？梢灶A(yù)留一定的空間，在炮眼深度五分之一的位置裝填炸藥[1]。在進行實際的爆破施工時，應(yīng)當(dāng)嚴格把控好爆破啟動次序和延遲時間。此外，在選擇炸藥起爆方式時，可以考慮采用分離起爆的方式，將起爆范圍控制在主爆孔周圍60～80mm之內(nèi)，確保爆破效果更加穩(wěn)定和可靠。

1.2 斜孔爆破工藝

深孔爆破技術(shù)是一種在礦山采石、隧道建設(shè)和水電工程等領(lǐng)域中進行爆破作業(yè)的常用技術(shù)。在實際操作中，為了能夠更好地控制爆破工程對邊坡造成的影響和減少填裝藥量，人們嘗試把斜孔爆破技術(shù)和深孔爆破技術(shù)結(jié)合起來加以應(yīng)用。相較以往的垂直深孔爆破，斜孔爆破具有更高的安全性，可以避免因炸藥爆炸產(chǎn)生的震動對周圍環(huán)境引起的破壞，同時也可以減少噴射物和顆粒物對環(huán)境的污染。而且由于斜孔爆破技術(shù)能夠均勻控制爆破塊的尺寸，因而更適合進行大型的爆破工程。

1.3 爆破中降振技術(shù)

在深孔爆破的過程中，如何控制藥卷量是一個問題，因為藥卷量過大會導(dǎo)致對邊坡造成的影響增大，從而對施工造成影響。而在爆破過程中使用降振技術(shù)可以有效解決這一問題。在深孔爆破中，采用降振技術(shù)能夠獲取到深孔爆破的關(guān)鍵參數(shù)，從而減少在邊坡處的藥卷量，同時確保爆破效果和固定邊坡不會受到破壞。在具體使用過程中，邊坡降振技術(shù)還要加以反復(fù)試驗，結(jié)合發(fā)現(xiàn)的新問題，對此技術(shù)進行不斷改進與優(yōu)化[2]。

2 露天礦山爆破作業(yè)中存在的問題

2.1 露天礦山地理位置選擇存在安全隱患

選取正確的地理位置對于礦山的安全運營至關(guān)重要，而不當(dāng)?shù)倪x擇可能會帶來一系列的安全風(fēng)險與隱患。在確定礦山位置時必須考慮周邊環(huán)境的情況，避免對附近社區(qū)造成不可預(yù)測的危害。若是選擇在比較高位置或者土質(zhì)比較疏松的地方進行礦山開采，爆破工程的震動力量可能會引起地質(zhì)變動，導(dǎo)致山體產(chǎn)生崩塌、滑坡等不可預(yù)估的災(zāi)害，給周邊環(huán)境和人員帶來巨大危險。因此，在進行礦山爆破前，需要進行詳細的地質(zhì)與環(huán)境調(diào)查，特別是對礫石分布狀況的準確掌握，以便采取相應(yīng)的安全措施，確保周邊村莊與居民的人身財產(chǎn)安全。

2.2 方案設(shè)計問題

邊坡穩(wěn)定性是影響礦山安全的重要因素之一，包括巖體強度、走向、完整性、節(jié)理發(fā)育等因素都應(yīng)當(dāng)在爆破方案的設(shè)計過程中充分考慮。但是，在實際設(shè)計中存在地質(zhì)勘察工作落實不到位的情況，由于對邊坡巖體的物理力學(xué)性質(zhì)了解不夠詳細、完整，使得設(shè)計方案缺乏科學(xué)性和合理性。這種盲目性的設(shè)計可能會增加施工過程中的安全風(fēng)險，甚至給工人和設(shè)備帶來危險[3]。

2.3 爆破技術(shù)水平差異

相比于傳統(tǒng)的非控制爆破方式，控制爆破技術(shù)能夠更有效地提升爆破引起的邊坡質(zhì)量，降低邊坡穩(wěn)定風(fēng)險。然而，控制爆破方案的成本較高，且可能導(dǎo)致生產(chǎn)工作不平衡。因此，如何在生產(chǎn)效益和安全穩(wěn)定之間做出合理的取舍，是露天礦爆破管理中需要面對的挑戰(zhàn)。一些礦山由于缺乏資金投入，或者由于種種原因，采用的機械設(shè)備落后，技術(shù)水平低下。這會導(dǎo)致邊坡爆破技術(shù)水平存在較大差異，一些現(xiàn)有爆破方法應(yīng)用不當(dāng)，也可能造成爆破后的邊坡質(zhì)量差。

2.4 鉆孔質(zhì)量問題

鉆孔質(zhì)量的好壞，涉及鉆孔位點和角度、炮孔長度、裝藥方式等多個因素。其中，臺階高度、炮孔長度和邊坡角度等要素尤其重要，它們直接影響著爆破效果和爆破質(zhì)量。例如，如果臺階高度太高，就容易出現(xiàn)爆破效果不佳的情況；而邊坡角度愈小，則對于鉆孔布置與裝藥方式的要求會越高。因此，在進行鉆孔設(shè)計時，需要根據(jù)具體的礦山情況綜合考慮這些因素，并嚴格按照施工流程操作，保證鉆孔質(zhì)量。若是邊坡巖體具有裂隙、節(jié)理等情況，可能對爆破施工造成不利影響，導(dǎo)致鉆孔易于偏離設(shè)計位置。

3 露天采礦邊坡控制性爆破施工技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 完善相關(guān)準備

在進行爆破作業(yè)之前，需要對露天礦進行一系列的調(diào)查工作。首先要重點調(diào)查地質(zhì)特征和地形地貌，了解礦區(qū)中的巖石種類、巖體構(gòu)造和堅硬程度，以及礦床的分布情況[4]。其二，需要對礦區(qū)中的地質(zhì)災(zāi)害隱患進行重點調(diào)查，同時要結(jié)合調(diào)查結(jié)果編制可靠的應(yīng)對方案。比如在開展邊坡附近的爆破作業(yè)時，應(yīng)制定專門的安全控制措施，包括加強邊坡支護，設(shè)置防護網(wǎng)等，確保爆破作業(yè)的安全進行。其三，在爆破作業(yè)中，要用到各類機械設(shè)備與爆炸物，如果這些機械設(shè)備和材料存在問題會給爆破作業(yè)帶來很大的隱患。因此，要預(yù)先檢查機械設(shè)備和材料的性能與質(zhì)量，確保其符合爆破作業(yè)的具體需要，并確保其可靠性和安全性。其四，在進行露天礦爆破作業(yè)時，鄰近邊坡的安全是非常重要的。因為爆破作業(yè)會導(dǎo)致邊坡巖體松動、破碎，可能會引起滑坡等安全事故。所以，需要在爆破作業(yè)前構(gòu)建科學(xué)的爆破方案，并嚴控鄰近邊坡的爆破施工活動。同時要編制應(yīng)急處理方案，準備好應(yīng)對可能發(fā)生的不良后果，防止安全事故的發(fā)生。

3.2 科學(xué)選擇爆破方案

在當(dāng)前的露天采礦邊坡控制性爆破施工中，選擇合適的爆破方案是至關(guān)重要的。根據(jù)實際情況和需求，可將爆破方案分為主爆區(qū)調(diào)整方案和特殊控制的爆破方案兩種類型。

主爆區(qū)調(diào)整方案的設(shè)計目標是減少主爆區(qū)對周邊環(huán)境帶來的影響。在進行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)特別注意下述幾項問題。首先，要明確臺階工作面的推進方向，確保爆破作業(yè)臨空方向的正確性，防止爆區(qū)背靠保護邊坡，從而減少可能對邊坡產(chǎn)生的不良影響。其次，需要把控好爆破的單響藥量，將單響藥量控制在安全范圍內(nèi)，以防止對外界環(huán)境造成負面影響。

特殊控制的爆破方案具有連續(xù)性強且施工成本低的優(yōu)點，常見的包括預(yù)裂爆破、光面爆破與緩沖爆破等類型。這些方案能夠有效地對邊坡進行保護。例如，預(yù)裂爆破可以通過預(yù)先設(shè)置裂縫，使巖石在爆破時更容易斷裂，減少巖石的破碎和破壞，從而控制邊坡的失穩(wěn)風(fēng)險。緩沖爆破則通過減小爆破藥量、采用緩慢爆燃藥或延遲裝藥等方式，降低了爆破的沖擊力，減少了對邊坡的不利影響。

除了上述爆破方案，現(xiàn)代化設(shè)備的使用范圍也在不斷增加，例如大型挖掘機強挖刷坡是一種降低對邊坡巖石影響的有效方式。此種方式通過使用大型挖掘機進行掃坡作業(yè)，可以減少爆破對邊坡的影響，同時提高工作效率。

3.3 優(yōu)化穿孔作業(yè)

優(yōu)化穿孔作業(yè)對于爆破施工來說至關(guān)重要，因為它直接影響到炮孔的質(zhì)量和效果。通過科學(xué)的方法確定合適的孔網(wǎng)密度和間距，可確保爆破炮孔的分布均勻、布局合理。同時，在實施穿孔施工時，必須嚴格監(jiān)督工作人員依照設(shè)計標準加以操作，確保每個炮孔的質(zhì)量符合要求。不合格的炮孔可能會對爆破作業(yè)產(chǎn)生負面影響，甚至引發(fā)安全問題。因此，工作人員需要仔細檢查每個炮孔的尺寸、方位、位置等參數(shù)，與設(shè)計要求進行比對。如果發(fā)現(xiàn)有不合格的炮孔，必須及時予以整改，直到其滿足所有標準和要求為止[5]。

3.4 優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)

為了確定合適的炸藥用量，需要采取科學(xué)的計算方式，并綜合考慮多個因素。首先，巖石體積是計算炸藥用量的基礎(chǔ)，需要準確測量或估算。其次，巖石的硬度也是一個重要因素，硬度越大，所需的炸藥用量通常也越大。此外，地質(zhì)條件也應(yīng)該加以考慮，例如地層的穩(wěn)定性、存在的裂隙等。在計算和確定炸藥用量時，必須采用精確的方法和數(shù)據(jù)，避免誤差的產(chǎn)生，以確保爆破作業(yè)的效果和安全性。為了保證炸藥在炮孔內(nèi)的均勻分布，可采取分段裝藥的方式。即將炸藥分成若干段，依次放入炮孔中，從而有效地避免炸藥集中在炮孔底部的情況發(fā)生，提高爆破效果。同時，在裝藥過程中，還需要注意裝藥的緊實程度，以確保裝藥的質(zhì)量和穩(wěn)定性。不同類型的炸藥具有不同的特性和價格，因此需要按照具體情況來確定使用哪種炸藥。一般情況下，可采取混合裝藥的方法，即在一個爆破孔中同時使用多種炸藥，這樣可以充分利用各種炸藥的特點，達到更好的爆破效果。為了提高爆破效果，在爆孔裝藥時可以在爆孔底端放置威力較強的炸藥，而在上層放置普通炸藥。這樣做的目的是讓底部的炸藥產(chǎn)生強大的沖擊力，能夠迅速破碎巖石，形成更好的爆破效果。而在上層放置的普通炸藥主要起到擴展爆破范圍和加大破碎程度的作用。通過合理的裝藥結(jié)構(gòu)安排，可以充分發(fā)揮不同炸藥的優(yōu)勢，提高爆破的效果和效率。在實際操作中，需要根據(jù)具體情況來確定裝藥結(jié)構(gòu)，確保其在安全性和效果上的可行性。

3.5 優(yōu)化起爆網(wǎng)絡(luò)

在爆破施工中，優(yōu)化起爆網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。起爆網(wǎng)的設(shè)計和炮眼起爆順序選擇直接決定了爆破效果。針對不同的爆破區(qū)域，應(yīng)該結(jié)合具體情況選取最佳的起爆方式，以確保施工的高效性和安全性。

對于風(fēng)化巖與泥巖環(huán)境，一排一排孔的起爆方法被廣泛采用。此種方式施工操作簡便方便，適用于巖石產(chǎn)生巨大石塊較少的情況。通過將炮孔依次設(shè)置成一排，可以有效控制巖石的破碎范圍，減少雜散破碎并提高擠壓能力。同時，這種起爆方法對工人而言易于操作，減少了施工難度。

對于碳酸錳礦區(qū)，由于礦石結(jié)構(gòu)硬度較高，爆破之后容易形成體積較大的石塊。為了提高破碎效果，可采取斜線連續(xù)引爆法。此種方式通過設(shè)置傾斜的炮孔，并規(guī)定其具體爆破順序和時間間隔，使得巖石的破碎更為徹底。斜線連續(xù)引爆法能夠提升炮孔接近度，強化對巖石的破碎效果，從而達成方便開采與安裝的目標。

針對露天邊坡的爆破作業(yè)，預(yù)裂控制爆破是一種常用的方法。通過先實行預(yù)裂孔起爆，再開展排孔爆破，可以有效減小爆破施工給邊坡穩(wěn)定性帶來的影響。這種方法能夠精準控制爆破范圍，避免過度破壞邊坡結(jié)構(gòu)，最大限度地保持邊坡的穩(wěn)定性。預(yù)裂控制爆破不僅有利于減少振動和沖擊對周邊環(huán)境的影響，同時也保護了爆破區(qū)域的工作人員安全。

4 結(jié)束語

在進行露天采礦邊坡爆破施工時，所制定的爆破方案決定著現(xiàn)場作業(yè)人員的人身財產(chǎn)安全以及采礦區(qū)的生產(chǎn)效率，因此，在設(shè)計中必須要全面清除各方面干擾要素。施工過程中，要采用合理的斜孔爆破和裝藥結(jié)構(gòu)，設(shè)計可行性、安全性高的爆破計劃，實現(xiàn)對露天采礦區(qū)邊坡的有效控制，提升爆破質(zhì)量和效率，保證采礦作業(yè)的高效率、有序?qū)嵤?，促進采礦場經(jīng)濟效益的不斷提高。