■王 凱 ■中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650000

在礦山開采中，中深孔爆破指的是使用孔深在5cm 以上，直徑在75mm 以上的中深孔裝藥爆破。相較于淺孔爆破，露天中深孔爆破一次可爆破方量較大，爆破作業(yè)次數(shù)少。并且可以在相對(duì)寬闊的平臺(tái)上進(jìn)行爆破、穿孔等施工作業(yè)。有效保證了生產(chǎn)的安全性，提升了施工效率。本文通過實(shí)際案例，對(duì)露天采礦中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 案例介紹

某礦山地層出露比較簡單，礦床為層狀為主的沉積型白云巖礦床。礦層表層土的覆蓋厚度比較薄。礦區(qū)巖石為堅(jiān)固系數(shù)f 為10 的堅(jiān)硬巖石。礦區(qū)結(jié)構(gòu)主要為斷裂結(jié)構(gòu)，斷層構(gòu)造發(fā)育度高。礦區(qū)中最大斷裂破碎帶的長度為2.1km。斷層下盤為白云灰?guī)r、礦體白云巖，上盤為砂頁巖。斷層巖體的穩(wěn)定性差。露天礦的最高作業(yè)水平為255m，最低開采水平為103m，每年的生產(chǎn)能力為25 萬t。

2 中深孔爆破技術(shù)的施工優(yōu)點(diǎn)

中深孔爆破技術(shù)和傳統(tǒng)的爆破技術(shù)相比，在作業(yè)效率、開采安全性等方面均有顯著的優(yōu)點(diǎn):(1)使用中深孔爆破技術(shù)可以規(guī)避安全事故。一般情況下，在露天礦采礦過程中出現(xiàn)的爆破事故主要是因?yàn)榈V山臺(tái)階不分產(chǎn)生的墜落、坍塌、飛石打擊事故，而使用中深孔爆破技術(shù)，可以進(jìn)行多孔微差爆破，并且可以分階、分段開采，提高了施工的安全效率。(2)采用深孔爆破可以使礦山的整體狀況發(fā)生改變。中深孔爆破技術(shù)相較于淺孔爆破技術(shù)，不存在多孔、多排、分臺(tái)階的技術(shù)難點(diǎn)。在整體上提高了露天礦山的安全性。(3)可以提高作業(yè)效率。使用中深孔爆破技術(shù)使常規(guī)的開采方式得到了改觀，可以更好的對(duì)礦山事故進(jìn)行預(yù)防［1］?？梢杂行Ы档妥鳂I(yè)強(qiáng)度，對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行整合，提升作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。此外，在環(huán)境保護(hù)方面也具有不錯(cuò)的效果。(4)可以有效保證作業(yè)人員的人身安全性。使用中深孔爆破技術(shù)，可以降低爆破振動(dòng)，作用力的均勻性更好，可以降低爆破后邊坡浮石的浮動(dòng)，提高了爆破的安全性以及爆破效果。

3 中深孔礦中爆破技術(shù)的運(yùn)用

3.1 穿孔

3.1.1 選擇孔網(wǎng)的參數(shù)

本礦場的臺(tái)階高度為10m，使用KQ150 型潛孔鉆機(jī)作為穿孔設(shè)備，然后結(jié)合礦巖的性質(zhì)來對(duì)孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行確定。

(1)孔距的確定?？拙嘀傅氖峭慌趴字袃蓚€(gè)鄰近深孔中心線之間的距離?？梢愿鶕?jù)下述公式來進(jìn)行計(jì)算:

為提高爆破質(zhì)量，可以對(duì)孔距進(jìn)行增加，降低排距。參考以往的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，本采場最終將孔距確定為5m。

(2)確定底盤抵抗線Wd。底盤抵抗線指的是首排炮孔中心線距離臺(tái)階坡底線的水平距離。底盤抵抗先作為一個(gè)非常重要的爆破參數(shù)，影響著爆破的質(zhì)量，如果Wd值過大，會(huì)導(dǎo)致根底殘留過大，出現(xiàn)嚴(yán)重的后沖情況［2］。如果Wd值過小，會(huì)導(dǎo)致穿孔的工作量增加，導(dǎo)致炸藥浪費(fèi)嚴(yán)重，爆堆過于分散。此外，還會(huì)導(dǎo)致前排穿孔設(shè)備和臺(tái)階坡頂先直接的距離過短，影響作業(yè)的安全性。結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn)，可以按照穿孔設(shè)備安全作業(yè)的條件來確定底板抵抗線。如下式所示:

在公式中，采場臺(tái)階的高度為H，單位為m;臺(tái)階坡頂線和前排炮孔中心之間的安全距離為C，單位為m;采場工作幫臺(tái)階坡面角度為α=75°。

(3)超深h 的確定。超深指的是孔深大于臺(tái)階高度的深度，通過超深可以使裝藥的位置降低，可以將臺(tái)階底部產(chǎn)生阻力克服。降低根底。如下式所示:

一般按照巖石堅(jiān)固系數(shù)f 的值來確定超深h 值的大小，隨著f 的增加，h 值也會(huì)隨之增加。需要注意的是，當(dāng)臺(tái)階底部水平層理比較明顯或者臺(tái)階底部的巖層比較軟時(shí)，適當(dāng)?shù)某羁梢杂行У囊?guī)避或減少爆破根底，但是如果超深值過大，會(huì)導(dǎo)致下一臺(tái)階頂盤的完整性被破壞，影響將來的穿孔作業(yè)。

(4)確定排距。在進(jìn)行多排空爆破時(shí)，排距指的是臨近兩排之前的垂直距離，可以根據(jù)下述公式進(jìn)行計(jì)算。

參考以往的施工經(jīng)驗(yàn)，本采場將排距值確定為3.7m。

3.1.2 開展穿孔施工

當(dāng)最小平臺(tái)寬度達(dá)到40m 時(shí)，可以按照采場生產(chǎn)的基本要求以及中規(guī)劃的開采方向?qū)Υ┛讌^(qū)域進(jìn)行確定。在進(jìn)行穿孔前，首先要對(duì)場地進(jìn)行平整，然后安排專業(yè)人員根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，使用石塊記錄各個(gè)炮孔的位置，安排潛孔鉆司機(jī)根據(jù)確定石塊和孔位來鉆孔。將孔鉆好以后，將孔口蓋住。在鉆孔過程中，前排鉆孔至關(guān)重要，如果處理出現(xiàn)不合理，很容易導(dǎo)致底盤的抵抗線過大，致使爆孔失效。

3.2 爆破作業(yè)

在進(jìn)行爆破之前，首先測量鉆孔，當(dāng)爆孔深度過大時(shí)，可以使用鉆孔四周的石粉填塞鉆孔。對(duì)于一些深度不達(dá)標(biāo)或者堵塞的鉆孔，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加深和疏通。在允許的情況下，可以重新打孔。

(1)設(shè)計(jì)爆破。一般使用下述公式計(jì)算首排鉆孔各孔的裝藥量:

在公式中，首排各孔的裝藥量為Q1，單位為kg;炸藥的單耗量為q，單位為kg/m3，按照本采場驗(yàn)收的堅(jiān)固系數(shù)10，確定炸藥的單耗量為0.53kg/m3;

使用下述公式計(jì)算后排各孔的裝藥量:

在公式中，第二排和后排各孔中的裝藥量為Q2，單位為kg;巖石阻力夾制系數(shù)為K，使用微差爆破時(shí)，K=1～1.2;以下限值作為第二排孔的阻力夾制系數(shù);以上限值作為排孔的上限值。

(2)確定裝藥結(jié)構(gòu)。通常情況下，裝藥結(jié)構(gòu)為連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，當(dāng)沿臺(tái)階高度的炮孔上下巖石的硬度不均勻、礦巖性質(zhì)出現(xiàn)變化、底盤抵抗線過低、坡面角度過大時(shí)時(shí)，為了保證爆破質(zhì)量，可以使用分段裝藥的方式進(jìn)行作業(yè)。

(3)起爆網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。微差爆破方式可以使用向側(cè)前拋的斜向分段微差和向前拋的排間分段微差的方式，常用的爆破網(wǎng)絡(luò)方式有非電導(dǎo)爆網(wǎng)絡(luò)、微差電雷管起爆網(wǎng)絡(luò)以及導(dǎo)爆索網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)起爆順序的不同，將起爆方式分為逐排起爆、V 型起爆、中間掏槽橫向起爆、波浪式起爆、斜線起爆五種方式。在上述爆破方式中，波浪型起爆方式、斜線型起爆方式和V 型起爆方式要更好的在心自由面上進(jìn)行擴(kuò)展，并且可以使爆破作業(yè)的方向發(fā)生改變，使最小抵抗線縮短。提高礦巖之間互相碰撞的機(jī)會(huì)，從而使爆破效果得以改善。此外，在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，要將裝藥作業(yè)、填塞作業(yè)、聯(lián)線作業(yè)、起爆作業(yè)和爆破后的檢查作業(yè)做好。

3.3 分析和控制不良爆破效果

在作業(yè)過程中，由于框巖的賦存條件存在差異、礦巖的性質(zhì)也有一定的差異。在爆破設(shè)計(jì)、設(shè)備條件和施工因素的影響下，還是有可能出現(xiàn)根底、傘檐、大塊和后沖的情況。

3.3.1 爆破根底的控制

爆破根底主要是因?yàn)榈妆P的超深不夠、底板的抗線過大等因素造成的。對(duì)于這種情況，要在爆破前拉根底或者提高鉆孔的超深。

3.3.2 傘檐、大塊不良效果的控制

當(dāng)巖體中炸藥的分布均勻性差或者炸藥在臺(tái)階底部集中時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大塊、傘檐的情況。為了避免出現(xiàn)傘檐、大塊的情況，可以使用分段裝藥的方式來進(jìn)行施工，從而增加炮孔中炸藥分布的均勻性，然后根據(jù)各分段炸藥的能量來充分破碎巖石。此外，炸藥的充填量和炸藥量要進(jìn)行分段填充。

3.3.3 后沖不良效果的控制

當(dāng)出現(xiàn)爆破后沖時(shí)，會(huì)導(dǎo)致未爆破臺(tái)階上有裂隙出現(xiàn)，影響下次鉆孔作業(yè)。對(duì)下次中深孔的爆破效果造成影響。對(duì)于這種情況，一般使用下述方法來進(jìn)行控制:(1)首先，在爆破前要將清底工作做好，降低首排孔的根部阻力;(2)布孔要合理。對(duì)后排孔的裝藥高度和裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，確保填塞質(zhì)量和填塞高度達(dá)到規(guī)定要求;(3)根據(jù)巖石的性質(zhì)，使用最佳的微差間隔時(shí)間;(4)使用傾斜深孔進(jìn)行爆破作業(yè)。

4 采場的最終爆破結(jié)果

本文主要從以下幾個(gè)方面來評(píng)價(jià)深孔爆破效果:(1)分析爆破巖堆的寬度和高度是否可以達(dá)到采裝機(jī)械的施工要求;(2)礦巖破碎后的大小要合適，要求大塊率要在5%以內(nèi);(3)要保證建筑設(shè)備、建筑人員和建筑物的安全性不受影響;(4)要求臺(tái)階規(guī)整，不能留下傘檐和根底，爆破后沖所產(chǎn)生的后沖要小;(5)要節(jié)省材料的使用量和炸藥的使用量，降低爆破成本，延米炮孔崩巖量高;經(jīng)過評(píng)測，本采場的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了規(guī)定要求，爆破效果良好。

5 結(jié)論

綜上所述，在露天采礦中使用中深孔爆破技術(shù)除了作業(yè)效率高以外，并且可以使安全生產(chǎn)條件得到改善。在施工過程中，要注意使用合適的起爆網(wǎng)絡(luò)和爆破參數(shù)，提升爆破施工質(zhì)量，使得爆破效果得到改善。

［1］李鐘，卿玉國.緩傾斜露天臺(tái)階深孔爆破的改進(jìn)實(shí)踐［J］.山東冶金，2008(04):98 -99.

［2］王春毅，程建勇.露天中深孔爆破處理地下采空區(qū)的實(shí)踐［J］.采礦技術(shù)，2008(03):78 -79.