陳小偉，肖明輝，韓志龍

（1.克州公安局治安管理支隊(duì)，新疆阿圖什 845350；2.哈密市公安局治安管理支隊(duì)，新疆哈密 839000；3.新疆恒遠(yuǎn)爆破工程有限公司，新疆阿圖什 845350）

在露天礦山的邊坡分為臨時(shí)邊坡和最終邊坡，最終邊坡因?yàn)樾枰Ａ粼S多年，所以對(duì)邊坡的平整穩(wěn)定性要求較高。要求邊坡平整穩(wěn)定的主要目的是為了減少最終邊坡后續(xù)存在的落石滑坡等安全隱患。露天礦山最終邊坡絕大部分都是高陡邊坡，爆破開挖高陡邊坡時(shí)主要采用預(yù)裂爆破和毫秒延期分段起爆技術(shù)，這兩種技術(shù)既可確保邊坡平整穩(wěn)定也可減少爆破振動(dòng)對(duì)邊坡的影響。但在一些特大高陡邊坡或特殊地形情況下，難以沿坡面鉆鑿傾斜炮孔，致使預(yù)裂爆破技術(shù)難以應(yīng)用，需要采取其它爆破開挖方式確保永久邊坡平整穩(wěn)定。

木吉晉新鐵礦針對(duì)這種情況，探索采用了在邊坡坡面布置不同深度垂直炮孔，用非預(yù)裂爆破方法開挖的高陡邊坡，再結(jié)合液壓破碎錘對(duì)邊坡進(jìn)行“刷坡”處理，最后形成的高陡永久邊坡平整穩(wěn)定，邊坡質(zhì)量符合要求經(jīng)濟(jì)效果很好。由此可見，分析不同深度的垂直炮孔爆破處理高陡邊坡技術(shù)有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦山原設(shè)計(jì)最終邊坡爆破開挖方式存在的問題及解決方法

1.1 設(shè)計(jì)最終邊坡爆破開挖方式存在的問題

木吉晉新鐵礦位于新疆克州阿克陶縣，海拔約4000m，鐵礦石儲(chǔ)量豐富，礦石開采和廢石剝離均采用露天深孔臺(tái)階爆破，現(xiàn)開采臺(tái)階正面寬約200m。礦山原開采設(shè)計(jì)，每個(gè)臺(tái)階高10m、平臺(tái)寬4m，臺(tái)階坡面角70°，最終邊坡坡度53°。最終邊坡開挖采用預(yù)裂爆破。原最終邊坡爆破開挖方式及存在問題示意圖如圖1所示。

存在的主要問題：原開采設(shè)計(jì)20m高度需要兩個(gè)平臺(tái)，比20m高度需要一個(gè)平臺(tái)會(huì)多產(chǎn)生約8000m3的廢石剝離量，如圖1斷面圖所示的陰影部分為多產(chǎn)生的廢石面積。

1.2 初步優(yōu)化的開挖方案

在確保安全情況，為了提高采礦經(jīng)濟(jì)效益，礦山初步優(yōu)化開采設(shè)計(jì)是將原先兩個(gè)平臺(tái)合并為一個(gè)平臺(tái)，原上下兩個(gè)10.65m長(zhǎng)的最終邊坡變成一個(gè)長(zhǎng)21.3m的最終邊坡，但帶來施工問題是直接鉆鑿如此長(zhǎng)的預(yù)裂炮孔，鉆孔技術(shù)難度大效率差，而且高度20m的臺(tái)階一次爆破爆破到設(shè)計(jì)平臺(tái)，一次鉆孔20m以上，鉆孔效率很低，爆破后爆堆太高鏟裝既不方便也不安全。因此初步優(yōu)化后的方案是高度20m的臺(tái)階仍然分兩次爆破到設(shè)計(jì)平臺(tái)，每次爆破深度10m，其中上半部邊坡仍采取預(yù)裂爆破，下半部邊坡采用不同深度垂直炮孔爆破開挖，爆破后用液壓破碎錘對(duì)坡面進(jìn)行“刷坡”處理。初步優(yōu)化后的開挖方法處理的永久高陡邊坡，經(jīng)工程驗(yàn)收邊坡坡面平整穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)減少?gòu)U石開挖量。初步優(yōu)化后的最終邊坡開挖方式示意圖如圖2所示。

1.3 最終爆破開挖高陡邊坡方案

鑒于采用不同深度的垂直炮孔爆破開挖加液壓破碎錘“刷坡”施工方法處理的下坡面效果很好，木吉晉新鐵礦決定進(jìn)一步優(yōu)化礦山高陡邊坡爆破開挖方案，將不同深度的垂直炮孔爆破開挖加液壓破碎錘“刷坡”處理方法推廣到整個(gè)坡面，取消上坡面的預(yù)裂爆破施工工序。采用這種方案處理后的坡面經(jīng)工程驗(yàn)收邊坡坡面平整穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)要求，提高爆破施工效率明顯提高?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的最終邊坡開挖方式如圖3所示。

2 采用不同深度的垂直炮孔爆破開挖高陡邊坡的技術(shù)要點(diǎn)

采用不同深度的垂直炮孔爆破開挖加液壓破碎錘“刷坡”的施工方法處理永久高陡邊坡，與采用預(yù)裂爆破方法處理的永久高陡邊坡施工方法相比較具有邊坡質(zhì)量基本相同、邊坡均平整穩(wěn)定、爆破效率高的優(yōu)點(diǎn)，但如不掌握其中技術(shù)要點(diǎn)，其邊坡質(zhì)量會(huì)大打折扣，木吉晉新鐵礦針對(duì)采用“不同深度的垂直炮孔爆破開挖高陡邊坡的施工方法”進(jìn)行許多有益探索，并總結(jié)出如下技術(shù)要點(diǎn)。

2.1 垂直炮孔的布孔方式要點(diǎn)

這種爆破開挖方式要求鉆鑿不同深度垂直炮孔，要點(diǎn)是炮孔位置設(shè)計(jì)、測(cè)量和鉆孔施工均要確?？椎滋幱谂c設(shè)計(jì)坡面平行的面上，中間有一定厚度30～40cm的墊層，避免炮孔孔底松動(dòng)爆破后出現(xiàn)超挖。

2.1.1 垂直炮孔的布置原則

選取合適的孔網(wǎng)參數(shù)，同時(shí)要確?？椎滓谠O(shè)計(jì)的坡面及臺(tái)階上，爆破后邊坡和平臺(tái)平整要符合設(shè)計(jì)要求?？紤]到露天礦山高陡邊坡臺(tái)階高度通常8～12m，坡面角通常在55°左右，作業(yè)面范圍較窄，采用孔徑?100mm潛孔鉆機(jī)鉆孔，通常只需布置2～3排炮孔，如圖4所示。

2.1.2 坡面垂直炮孔設(shè)計(jì)深度及實(shí)際布孔深度

由圖4可以得知，垂直炮孔1～3排設(shè)計(jì)深度分別是：

式中：θ——坡面角，（°）；

h——超深，m；

c——預(yù)留保護(hù)層厚度，m；

a1、a2、a3——孔間距，m。

現(xiàn)場(chǎng)布孔，如使用全站儀等光學(xué)儀器對(duì)每個(gè)炮孔進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，耗時(shí)長(zhǎng)、工作量大，如果使用RTK進(jìn)行測(cè)量，則簡(jiǎn)便高效。由于露天礦山的地形地貌復(fù)雜，爆區(qū)地形很難是平坦的，實(shí)際布孔深度是設(shè)計(jì)炮孔深度加上現(xiàn)場(chǎng)孔位與平臺(tái)設(shè)計(jì)高程的差值t。如使用RTK，這時(shí)現(xiàn)場(chǎng)孔位與該平臺(tái)設(shè)計(jì)高程差值t，即為炮孔位置RTK天線高度（T1）與該平臺(tái)RTK天線高度（T2）的差值，這時(shí)炮孔布置深度公式為：

式中：T1——炮孔位置RTK天線高度；

T2——該平臺(tái)RTK天線高度。

2.2 爆破參數(shù)要不斷優(yōu)化

高陡邊坡爆破參數(shù)必須根據(jù)爆破圍巖結(jié)構(gòu)特性做針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能保證高陡邊坡處理效果。根據(jù)木吉晉新鐵礦不同深度垂直炮孔爆破處理高陡邊坡施工經(jīng)驗(yàn)，各爆破參數(shù)設(shè)計(jì)上需注意以下幾方面：一是鉆孔機(jī)具的孔徑選擇不宜大于120mm，否則，孔間距、排距取值就會(huì)變大，邊坡坡面平整度就會(huì)變差。二是孔深的設(shè)計(jì)既要考慮到超深又要考慮到保護(hù)層的厚度，同時(shí)鉆孔施工精度要高。三是設(shè)計(jì)的填塞長(zhǎng)度要略大于最小抵抗線，可降低裝藥重心，增加炮孔孔底間貫通力度，可有效提高高陡邊坡坡面平整度，減少爆后液壓破碎錘“刷坡”的工作量。四是孔間距排距的設(shè)計(jì)。因?yàn)椴捎貌煌疃鹊拇怪迸诳祝瑸楸ＷC足夠的填塞深度，各排炮孔間距排距顯然是不同的，孔間距排距設(shè)計(jì)上原則是“排距大致相同，間距相應(yīng)調(diào)整”，第一排炮孔間距小于第二排炮孔間距，第二排炮孔間距小于第三排炮孔間距。五是起爆網(wǎng)路宜采取同排多孔齊爆，這樣可增加炮孔孔底間爆破應(yīng)力疊加，有助于炮孔孔底間貫通，進(jìn)而提高高陡邊坡坡面平整度，但齊爆藥量不可過大，防止爆破振動(dòng)過大對(duì)邊坡的破壞。

3 木吉晉新鐵礦不同深度爆破開挖高陡邊坡設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 高陡邊坡平臺(tái)參數(shù)

經(jīng)過不斷優(yōu)化，最終木吉晉新鐵礦處理永久性高陡邊坡確定為采用不同深度的垂直炮孔爆破開挖加液壓破碎錘“刷坡”的施工方案確。其平臺(tái)參數(shù)如下：露天礦臺(tái)階高度為20m，平臺(tái)邊坡設(shè)計(jì)坡角為65°，預(yù)留保護(hù)層厚度0.4m，最終形成邊坡坡度56.5°

3.2 高陡邊坡爆破參數(shù)

木吉晉新鐵礦高陡邊坡及主爆孔爆破參數(shù)如下：①每次爆破進(jìn)尺深度10m；②鉆機(jī)孔徑100mm；③炸藥單耗（袋裝膨化硝銨）0.4kg/m3；其它爆破參數(shù)見表1。

表1 高陡邊坡爆破參數(shù)表

3.3 爆破網(wǎng)路

爆破網(wǎng)路使用導(dǎo)爆管雷管毫秒延期爆破，孔內(nèi)使用MS10雷管，孔外使用MS3雷管，為了提高高陡邊坡坡面平整度，高陡邊坡上的不同深度兩炮孔及緊鄰的一個(gè)主炮孔，這三個(gè)炮孔同段齊爆，提高孔底貫通力。

4 應(yīng)用效果分析

（1）采用不同深度的垂直炮孔爆破開挖高陡邊坡，起爆后現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，高陡邊坡的巖層破碎現(xiàn)象明顯,巖石的塊度不大，適宜后期挖裝處理。后期采用液壓破碎錘進(jìn)行“刷坡”修整，形成的坡面平整穩(wěn)定與常用的預(yù)裂爆破技術(shù)施工質(zhì)量基本相同，符合工程要求。

（2）綜合效益：每20m的平臺(tái)可節(jié)省爆破、挖裝、運(yùn)載費(fèi)用24萬余元，還可以節(jié)省廢石占用棄渣場(chǎng)的空間，經(jīng)濟(jì)效益綜合效益都很可觀。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于一些不宜采用預(yù)裂爆破處理的永久性高陡邊坡，可在坡面布置不同深度垂直炮孔進(jìn)行爆破處理，爆破施工中根據(jù)爆破圍巖結(jié)構(gòu)特性不斷優(yōu)化孔深、孔距、排距、填塞長(zhǎng)度、裝藥量等爆破參數(shù)，爆破后形成永久性高陡邊坡的坡面角度、平整度基本符合要求，再采用液壓碎錘對(duì)坡面進(jìn)行“刷坡”處理，處理后的永久性高陡邊坡平整穩(wěn)定，施工質(zhì)量完全符合永久性高陡邊坡質(zhì)量要求，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。