露天深孔爆破设计工作探讨Word格式.docx

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露天深孔爆破的超径大块主要是由前排和堵塞段产生的。

显然，台阶越高，堵塞段比例将越小。

大块的产出率也将相对降低。

增加台阶高度，能减少台阶分层，减少由这层台阶所带来的钻孔超深、施工道路建设等费用，增加台阶高度，也可以简化爆破操作．减少一次雷管用量。

因此，相对高一点的台阶高度都是期望的。

但实际可用的台阶高度又受到钻孔设备的经济钻孔深度和挖装设备的安全装载高度所制约。

一般工程上采用的履带钻机的经济钻孔深度约30m．但挖装设备的安全装载高度相对较低。

因此，矿山或工程实际使用的台阶高度就是矿山或工程所实际装备的挖装设备的最大安全装载高度。

当然，这个高度还必须小于政府安全部门规定的允许的最大台阶高度。

三、孔径D

合理的孔径选择，对爆破效果和爆破成本将产生最直接的影响。

随着钻孔直径的增加，炸药在岩体内的集中度也将随之增加。

在岩性和炸药单耗不变的前提下，也将使爆落岩体的不均匀度增加，增加大块产出率，增加二次破碎成本，降低挖装效率。

同时，在其他条件不变的前提下，爆破的钻孔成本将随钻孔直径的增加直线下降，这是由于采用大型高效钻孔设备所带来的必然结果。

一般情况下钻孔成本的降低远大于因为增加孔径而带来的其他成本的增加。

采用大孔径钻孔后，也将简化爆破操作，减少一次雷管的使用量。

显然，在对爆落岩石破碎度要求不高的前提下（例如：

一般工程的弃碴爆破、矿山的剥离爆破和水库大坝取料爆破、围海取料爆破等），采用相对大的钻孔直径较合理。

而对于破碎度要求较高的爆破工程（如公路建设的取料爆破），则应采用较小的钻孔直径，以便在炸药单耗不变的前提下，使炸药在岩体内的分布更加均匀，求得相对好的破碎效果。

当然，实际可采用的钻孔直径受到企业所拥有或市场所能合理提供的设备能力的影响。

四、超深h

事实上，在爆破设计阶段并不能准确预计超深值，通常的做法是采用最小抵抗线W值0.3倍作为施工前期爆破的超深值。

再根据清碴后实际形成的平整底部平盘的实际高程和预期高程的误差进行调整，使之符合设计的要求。

五、钻孔倾角a

垂直孔显然是最方便钻孔施工的。

但垂直孔的爆破效果较倾斜孔差，爆后的工作边坡面浮石多，清理困难，安全较难保证。

采用倾斜孔施工，可以消除垂直孔带来的诸多不利因素，特别在消除根底方面更能显示其优越性。

但钻孔质量要求较高，需要技术更好的操作人员。

而过分倾斜的钻孔，也将大大降低钻孔效率，增加装药操作难度，使爆破飞石危害变得难以控制。

因此，工程实际施工采用的钻孔倾角在70°

~80°

闭。

六、孔深L

L=（H+h）/sina

式中：

a一台阶坡面角

七、最小抵抗线W

对垂直钻孔，通常的爆破设计资料一般有三种计算方法：

1、根据钻孔作业的安全条件

W=Hctga+B

H—台阶高度

a—台阶坡面角

B—钻孔安全距离，大型钻机，B≥2.5～3.0m

2、按台阶高度计算

W=（0.6-0.9）H

3、按每孔装药条件（巴隆公式）

W=d√（7.85△τ/qm）

V 

qm

d—钻孔直径．dm

△—装药密度，g/ml

τ—装药系数。

τ=0.7～0.8

q—单位炸药消耗量，kg/m3

m—炮孔密集系数

假设需要爆破的台阶高15m，台阶坡面角75°

，超深1.5m，装药密度1.0g/ml，单位炸药消耗量0.34kg/m3，炮孔密集系数1.5，采用钻孔直径1.15dm．设堵塞为4m，则装药系数为0.76。

如此，按上述计算方法，可以求得的最小抵抗线为：

1、W=6.5～7m；

2、W=9～13.5m；

3、W=3.93m。

比较上述最小抵抗线值，显然，前二个数值明显偏大了．不可以应用于实际。

第三个值则与实际相符。

当爆破环境条件较差时，就可以直接使用；

当爆破环境条件良好时。

为了求得较好的爆破效果，则在乘以环境系数0.9后使用。

对于倾角大于70°

的倾斜钻孔，一般直接使用第3式计算的W值就可。

八、炮孔密集系数m

当我们在现场布设炮孔时，当然希望自己布设的炮孔是规则的。

有关的爆破理论告诉我们，大一点的炮孔密集系数，可以改善爆破效果。

而首排孔又要求我们必须保证最小抵抗线的值。

因此，一般控制m值在1.5左右。

实施中更大的m值则通过起爆顺序的调整来求得。

当直接通过布孔来求得更大的W值时，由于前排孔最小抵抗线的制约，必然使首排孔和二排孔之间的布孔不均匀。

即可能使局部岩石过粉碎．而又有大量局部大块产出，影响总体效果。

九、孔距和排距a、b

在同时起爆孔数少于4排的前提下，一般在设计中不需要考虑后排加强问题，即：

b=W 

a=mW

十、堵塞i2

钻孔的目的是装药，而不合格大块又主要由堵塞段产生。

因此，减少堵塞长度是希望的。

通过实践我们知道，当实际堵塞长度小于0.7W时，爆破时的孔口飞石将失去控制。

当实际堵塞长度达到1.2W时．则基本杜绝了孔口飞石的产生。

因此，实施中的合理堵塞长度，实际上是由爆破环境条件所决定。

当爆破环境条件良好，允许有一定量的飞石产生时，取i2=（0.7～1.0）W。

否则，取i2=（1.0～1.2）W。

当然良好的堵塞质量也同样重要。

十一、装药结构

对一个具体的炮孔来说，爆破阻力自上而下逐渐增大。

这是因为钻孔下部爆炸作用相对于上段需要克服更多的岩体重力。

对前排孔来说，由于台阶自然坡面的原因，炮孔下部将比上段有更大的抵抗线。

因此．自上而下逐渐增大装药量是理想的装药结构。

而一个钻孔由上而下直径是不变的，因此只有通过线装药密度的调节来达到自上而下逐渐增大装药量的目的。

以本文“七”中的假设为例：

每个炮孔理论需要的装药量为：

Ql=abHq=3.93×

3.93×

1.5×

15~0.34=1.18kg

当炸药体密度为l时，每个炮孔可能的装药量为：

Q2=（L-i2）×

3.14×

（D÷

2）2×

10=（16.5-4）×

（1.15÷

10=130kg

显然．每个炮孔可能的装药量大于理论需要的装药量（当计算的每个炮孔可能的装药量小于理论需要的装药量时，则需要调整孔间距、排间距使之符合），过量装药会造成浪费，而增加堵塞长度会增加大块率也不可取。

因此，实际操作中，在保证堵塞长度的前提下，通过降低炮孔上段线装药密度的方式使炮孔的实际装药量与理论需要的装药量相符，从而达到自上而下逐渐增大装药量的目的。

十二、结言

爆破施工设计作为工程实施工程中的指导性文件．其重要性是不言而喻的。

因此，爆破设计工作如何最大限度地满足施工实践的需要，从而完成其应该完成的使命，是每一个爆破从业人员所追求的完美结果。

参考文献：

[1]中国力学学会工程爆破专业委员会爆破工程冶金工业出版社1992.3

[2]中国工程爆破协会，于亚伦工程爆破理论与技术冶金工业出版社2004.2

复杂环境下露天深孔大爆破管理技术

露天采场临近边坡控制爆破试验及应用[J];

矿冶;

2007年01期

安太堡露天煤矿降低爆破根底及大块的技术措施《露天采矿技术》2007年05期降低中深孔爆破大块根底的实践《中国矿山工程》2009年03期露天爆破大块率高及根底产生的原因及降低措施《现代矿业》2010年07期露天采场降低大块率和根底产出率的措施《中国水泥》2010年04期露天矿中深孔大抵抵抗线爆区的爆破《本钢技术》2002年02期降低深孔台阶爆破中大块率和根底的措施《煤矿爆破》2010年01期减少根底和大块率提高爆破质量《矿业工程》2005年04期浅析露天矿爆破大块和根底产生的原因及对策《矿业快报》2006年09期北洺河铁矿降低大块率的生产实践《现代矿业》2009年04期台阶爆破产生根底原因分析《露天采煤技术》1997年03期改善露天矿山爆破质量的有效方法《中国集体经济》2011年22期露天矿深孔爆破减少根底大块的技术措施《露天采矿技术》2003年05期南芬露天矿爆破根底产生的原因及对策《矿业快报》2003年01期露天石灰石矿根底产生的原因及预防措施《西部探矿工程》2002年01期提高中深孔爆破质量的技术措施《露天采矿技术》2007年03期降低爆破大块率技术方案的探讨《矿业工程》2007年05期露天矿不良爆破现象产生的原因与对策《露天采矿技术》2008年04期扇形中深孔爆破大块产生的原因及对策《现代矿业》2010年08期台阶深孔爆破产生根底与大块原因分析及其控制措施探讨《露天采矿技术》2003年01期中深孔爆破技术在经山寺铁矿的应用《露天采矿技术》2010年02期

露天矿降低爆破震动的实践

宋全峰

（济南钢城矿业有限公司，山东济南250101）

摘　要：

为降低露天矿山爆破震动危害，保证周边建筑物、构筑物等保护对象的安全，莱钢集团鲁南矿业公司在上河采场的爆破中，采取控制药量、微差起爆、预裂爆破和水介质爆破等技术，取得了较好效果。

关键词：

露天矿；

爆破震动；

微差爆破；

予裂爆破

中图分类号：

TD235.4+1　　文献标识码：

B　　文章编号：

1004-4620（2006）04-0024-02

PracticeofReduceBlastingShakeinOpen-pitMine

SONGQuan-feng

（JinnanGangchengMiningCo.,Ltd.,Jinan250101,China）

Abstract：

Inordertoreducetheshakingharminopen-workblasting,ensurethesurroundingbuildings,structuresandotherobjectssafety,aseriesofmeasuressuchascontrollingtheexplosivequantity,short-delayblasting,presplitblastingandaqueousmediumblastingetcareadoptedbyLunanMiningCompany,LaigangGroupinShanghestopeblast,acquiringbetterresults.

Keywords：

open-pitmine;

blastingshake;

short-delayblasting;

presplitblasting

1前言

　　在露天矿山生产发展中，随着微差爆破技术的应用和一次爆破量的增加，对提高爆破效率和矿山生产效率发挥了积极的作用，但同时由于过剩能量引起的爆破震动、爆破飞石等危害，对环境、生产带来的影响也更加突出。

特别是爆破震动危害，容易造成露天采场周围的建筑物、构筑物开裂和倒塌，在临近露天边坡爆破时，爆破震动过大还可能导致边坡滑落，以致影响生产或造成重大人身伤害及设备事故，有效控制爆破危害是矿山安全生产的重要保证。

以莱钢集团鲁南矿业公司上河采场的爆破为例，介绍降低爆破震动的情况。

2采场条件

2.1矿区地质概况

　　上河矿床矿体多产于前寒武纪片麻岩系中的鞍山式贫磁铁矿，开采区段43B～57勘探线间，全长约1300m，矿体走向317°

，倾向南西，倾角40°

～65°

。

区内构造简单，矿体与变质岩系以同一产状呈单斜产出，晚期花岗岩脉顺层侵入，局部穿插矿体，矿体上盘有－F1大断层于41～49线间斜交采坑。

矿体由层状、似层状和透镜状的矿层组成，矿石矿物主要有磁铁矿、石英和角闪石英类矿物组成。

围岩主要为伟晶花岗岩、角闪片岩、角闪斜长片麻岩、含铁角山石英片岩、黑云斜长片岩，岩石抗压强度77～136MPa，节理裂隙发育。

2.2采场参数

　　采场始建于1990年，年设计生产能力75万t。

采场主要设计参数为：

最终边坡角：

下盘39°

50′～40°

50′，上盘49°

～50°

；

阶段高度10m；

阶段坡面角：

上盘65°

，下盘60°

安全平台宽度3～5m；

清扫平台宽度8m；

运输平台宽度14m；

最终开采水平+90m；

上盘单折返公路运输开拓。

2.3矿区地理条件

　　采场上盘紧邻沂河，为减少沂河水沿第四系砂层渗入采场，减少采场排水量，在采场上盘和两端帮离开采境界约55m处采取了第四系砂砾层高喷板墙帷幕堵水措施，高压喷射灌浆堵水帷幕墙总长度1607m，平均高度8.99m。

采场下盘49线和54现有两条自然冲沟，为防止雨季大气降水进入采场，在采场下盘+180m水平建有拦截49线和54线自然冲沟洪水的排洪沟。

排洪沟总长度1173m，为毛石墙体，砼沟壁沟底，半嵌入式结构的排水沟；

采场下盘有两座空压机房，距采场开采境界最近为30m；

采场西北端距开采境界80m有民房，为砖石结构，采场东侧距境界125m有土坯、毛石结构的民房。

　　综上所述，该采场的地理环境较为特殊，使用常规爆破无法保障周围建筑物和构筑物的安全。

为此，在采场爆破中，不断采取先进爆破技术和有效的措施，降低爆破震动对周围建筑物、构筑物的影响，保证周围设施的安全和采场生产的正常运行。

3爆破设计和实践

3.1确定保护对象安全标准

　　根据周边建筑物、构筑物、设施的结构及稳固程度，参照有关规程和标准[1]，确定采场周边不同保护对象的安全震动速度（见表1）。

表1不同保护对象安全震动速度cm/s

保护对象

安全震动速度

采场东侧民房（毛石结构）

＜1.0

采场西北侧民房（砖石结构）

＜2.0

空压机房、上盘高喷堵水板墙

＜5.0

下盘排洪沟

＜10

边坡

稳定边坡

35～42

较稳定边坡

28～35

稳定性差的边坡

22～28

滑落体

10

3.2控制爆破药量

　　按照爆破震动速度的统计经验公式[2]：

　　爆破震动速度V主要与爆破震动的传播介质、与爆破中心的传播距离R和爆破药量Q有关（式中K为与岩石性质、爆破方法、爆破条件有关的系数，α表示地震波随距离衰减的规律）。

经过对上河采场各类岩石性质的分析、不同类型爆破的震动测试，计算确定采场范围内不同爆破地点同段起爆药量，然后确定控制的总药量。

（1）整个采场大中爆破总药量控制在4000kg以内。

（2）在采场53～57线爆破时，爆破中心距采场东侧民房135～200m范围内，爆破总药量控制在2400kg以内，单孔装药量最大不超过90kg。

（3）在采场西北端即44～45线爆破时，爆破中心距采场西北侧民房80～150m范围内，爆破总药量控制在2500kg以内，单孔装药量最大不超过90kg，超过90kg的要分段装药。

临近边坡爆破时，爆破中心到坡脚的距离大于10m小于18m时，爆破药量不能超过500kg；

爆破中心到坡脚的距离大于18m小于30m时，爆破药量不能超过1000kg；

爆破中心到坡脚的距离大于30m小于48m时，上盘爆破药量不能超过1500kg，下盘爆破药量不能超过3000kg；

爆破中心到坡脚的距离大于48m时，爆破药量控制在4000kg以内。

3.3选取最佳炸药单耗

　　炸药单耗低，爆破震动强度将会大幅度提高。

炸药单耗高，会增加爆破成本，空气冲击波增大，爆破的飞石距离增大。

采场最佳炸药单耗为0.17～0.20kg/t。

3.4采用微差爆破—孔排间双微差起爆方式

　　在爆破现场对爆破震动速度的测定结果表明：

在爆破药量和爆破距离相同的条件下，排间微差爆破震动速度最大，孔间顺序等微差爆破震动速度次之，孔排间双微差爆破的震动速度最小；

孔间微差时间为20ms，排间微差时间为18ms时多排微差爆破的震动速度最小。

　　在采场爆破中实际应用的起爆网络如图1所示。

图1 

爆破网络示意图

　　在实际应用的起爆网络中孔内起爆雷管均为四段毫秒雷管，延时时间为75ms，地表孔间联结雷管为二段毫秒雷管，延时时间为25ms，排间联结雷管为自制毫秒延时雷管，延时时间为15ms（30m导爆管）。

3.5临近边坡的爆破应用予裂爆破

　　临近边坡爆破时，采用予裂爆破降低爆破震动对边坡的影响。

主要参数：

炮孔直径150mm、孔间距1.5～1.7m、线装药密度0.6～0.9kg/m、药卷直径64mm、不偶合系数2.3、予裂孔超深0.5m、予裂孔超前主爆孔起爆时间75～110ms。

　　爆破采用导爆索起爆，孔口用草袋覆盖。

当予裂孔较多时，为降低同时起爆的予裂孔的炸药量，将4～6个孔分为一段，段间采用微差时间为25ms的微差顺序起爆。

为克服坡脚，在予裂孔的底部装入1个4～6kg的药包，另外予裂带比主爆区超前2～3m。

3.6距离民房较近地段采用水介质二次爆破

　　由于水的不可压缩性和传递能量的效率高，提高了炸药能量的利用率，降低爆破震动，同时减少空气冲击波和爆破噪声、爆破飞石的影响。

水介质爆破的主要参数：

炮孔直径38mm、装药直径20mm、不偶合系数1.9、炸药单耗0.05～0.07kg/m3，炮孔深度与最小抵抗线之比控制在1.1～1.3。

采用乳化油防水炸药，塑料导爆管非电起爆系统起爆。

3.7降震爆破的施工管理措施

（1）采场的二次爆破严禁使用裸露药包爆破。

（2）由于爆破地点地形条件和其他施工条件的影响，对于总药量超过控制爆破药量的爆破，分区进行，每一区的爆破药量在控制范围内，区间的微差时间在500～620ms之间。

（3）在爆破前清理好自由面，避免压碴爆破。

在底盘抵抗线过大的地方首先进行抽底处理，防止因抵抗线过大而造成爆破震动增加，而发生后冲现象。

（4）严格予裂孔的施工质量，保证予裂孔的间距在设计范围内，炮孔孔向一致，以提高予裂效果，降低爆破震动对边坡的破坏。

4效果

　　按照上述设计实施后，爆破时达到了降震的目的。

经长期爆破，周边的建筑物、构筑物和边坡，没有受到爆破震动损害，保证了周边设施的安全。

[1]GB6722—86，爆破安全规程[S].

[2]陶颂霖.爆破工程[M].北京：

冶金工业出版社，1982.6.