学文网[摘要]在露天矿山开采中，台阶爆破是露天采矿生产作业中的重要环节，其成本在露天矿生产成本中占有较大的比例。爆破参数设计的合理性直接决定着爆破效果和爆破作业成本。如何提高露天爆破设计的科学化水平，合理选择露天中深孔爆破参数，对于我公司水泥用石灰岩矿控制爆破生产效果与成本，提高矿山的经济效益，均具有极其重要的意义。
[关键词]优化爆破 爆破成本 装药结构
[中***分类号] P633.2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-275-2
1多年穿孔爆破中存在的问题
1.1原采用的直径150mm的冲击器，与钻杆的直径相同，造成钻杆磨损严重和夹钻、卡钻等故障，严重影响穿孔作业进度、穿孔质量和穿孔费用。
1.2爆破中出现底盘根底及大块的现象经常发生，造成爆破质量差，致使采装设备磨损严重，采装效率降低，造成设备的维修及保养费用的增大。
1.3由于爆破参数选择的不合理，爆破抛掷较远，飞石增多，形成的爆堆效果差，增大铲装费用。
1.4由于爆破出现底盘根底及爆破参数的不合理，致使中深孔微差爆破带来的爆破振动效应大，给附近民宅的安全带来严重隐患，引发民事纠纷，影响矿山的正常生产。
2原因分析
2.1由于YQ-150型潜孔钻配套的冲击器和主、副钻杆直径相同（Ф150mm），造成穿孔过程中孔壁同时磨损冲击器和主、副钻杆，同时潜孔钻工作时有大量经破碎的岩粉从钻杆与孔壁之间的环形排至孔外，造成严重磨损主、副钻杆。由于我矿石灰岩是泥质石灰岩，夹层多，节理、裂隙发育，矿区内有三条规模较大的断层，地质结构较复杂，因此在凿岩过程中经常造成夹钻、卡钻现象发生，影响穿孔作业和穿孔质量，增加穿孔费用。
2.2底盘根底及大块产生的原因
（1）地质结构原因。
由于我矿地质结构较复杂，矿区内有三条规模较大的断层，F1断层位于矿区东侧，F2断层位于矿区南部，F3断层位于矿区北部。矿区石灰岩节理、裂隙均较发育，规模较大的裂隙中常被（白垩系）泥、砂质物及石灰岩碎块所充填。岩石的破碎是炸药产生的爆炸应力波和爆炸气体压力共同作用的结果，对于地质结构复杂的岩体，如断层、裂隙，泥夹层等比较发育的地段，部分爆炸能量沿裂隙逸出和应力波在传播过程中被断层带、裂隙带和泥夹层衰减，大部分的岩体只能在爆生气体膨胀的作用下，只能沿本身的裂隙而分离，形成自然块度，从而导致大块的产生。在爆炸能量不足的情况下，岩体的原始裂隙发育程度决定了爆炸块度的大小。
（2）装药结构的原因
孔内通常采用连续装药结构，这种装药结构势必造成炸药重心偏低，炸药过分集中在炮孔底部，使炸药在炮孔内分布极不合理，使炸岩石整体破碎效果不佳，台阶上部极易产生大块。
（3）爆破网孔参数选择不合理
爆破孔网（排距×孔距）面积偏大或选择排距、孔距不合理，炸药爆炸后中间位置的岩体获得的能量不足致使岩石难以形成合格的块度；底盘抵抗线过大，爆破后台阶根部容易出现大块或根底。钻孔超深选择不合理，容易产生底盘根底或产生的爆破振动效应大。
（4）炮孔检查验收不到位
验孔时，对炮孔的孔深、孔距、排距、方位角、倾角、孔内杂物及水等不按标准进行验收或对不合格孔未按要求进行处理，造成炮孔最小抵抗线发生变化，以及因孔底岩渣和水排不尽，炸药装不到底，或者未采用防水炸药，而使炸药在孔底吸水失效，致使孔底装药密度过小等，造成爆破作用相对减弱，爆后产生过多的非规格大块和根底。
3改善中深孔爆破质量的措施
3.1扩大深孔的孔径
选用直径为170mm的冲击器，钻杆的直径不变，深孔直径由150mm变成170mm。这样孔壁与钻杆之间的间隙变大，减少了钻杆磨损和夹钻、卡钻等故障，保障孔内出渣的畅通，提高穿孔效率。
3.2加强矿山地质测量工作，在爆破设计之前，搞清楚爆区地质特征。针对这些地质特征选择爆破孔网参数、装药结构、炸药单耗、起爆装药位置及微差爆破作业方式。
3.3合理选择炮位，炮孔的位置、方向和深度直接影响爆破的效果，不宜在层理和裂缝处凿孔，以防爆炸时气体由裂缝泄出，降低爆破效果。炮位宜选在临空面较多的方位。
3.4选择合理的参数
3.4.1底盘抵抗线
底盘抵抗线过大是造成根底的主要原因，抵抗线过小则容易产生飞石并且炸药总消耗量的增加。参照有关资料和同类型矿山的底盘抵抗线，结合我矿山多年的经验，我矿的底盘抵抗线确定在4.5～5.0m之间。爆区地质结构完整，没有地质弱面，底盘抵抗线选择偏大；反之，底盘抵抗线选择偏小。
3.4.2孔距a和排距b及密集系数m的选取
孔距a和排距b的布置中采用宽孔距小底抗线的技术。就是在单孔担负爆破面积基本不变的情况下，适当扩大孔距，减小抵抗线的布孔方式，即在ab乘积基本保持不变的情况下，把密集系数m=a/b变大。根据我矿实际经验，密集系数m选择3～4，一般能取得较好的爆破效果。
3.4.3超深的确定
深孔超深选择合理即可减少底盘根底，又可降低爆破的震动。超深过大，能有效的克服台阶底部阻力，减小根底。但过大的超深，容易使装药的高度太低，使孔口处产生大块，同时由于克服过多的底部阻力造成增大爆破震动效应，引发民事纠纷，影响矿山的正常生产。根据多年经验，我矿中深孔超深h选1.2m。
3.5采用合理的装药结构
装药结构采用间隔装药结构。由于中深孔底部的抵抗较大，岩石的夹制作用大，装药时孔底部分采用威力大、爆速高的炸药，特别是雨季，炮孔中有水时，经吹水处理后，孔底还
会残存0.5～1.0m的水柱，选用防水炸药；上部采用威力小、爆速低的炸药。根据我矿实际，中深孔底部选用防水的***化炸药，装药量占深孔总装药量的三分之二；中部有1.0m的堵塞物；上部选用硝铵炸药，占深孔总装药量的三分之一，每层装药均采用双发雷管起爆以提高起爆的可靠性当。这样可以改变炸药沿炮孔长度方向上的分布，使之与炮孔不同区段的抵抗线大小更相适应，有助于爆堆岩体的破碎更为均匀。
3.6合理控制最大一段起爆炸药量
为防止爆破振动对周边环境可能造成损害，严格控制单段起爆药量。按照《爆破安全规程》GB6722-2003提供的爆破震动计算公式
Q=（R・（u/K）1/α）3
式中 Q―同段起爆的最大药量，kg；
R―爆源至计算点之间的距离，m；
α―同地质条件有关的地震波的衰减系数，α=1～2；
K―同岩石性质、爆破方法等因素有关的系数，一般取K值为50～300，岩土松软时取大值。
我矿设计时，R为400m；u按一般砖房取1cm/s，α选用1.6；K选用250；确定的最大单段起爆药量为2000kg。
3.7选用合理的起爆方式
根据控制最大一段起爆炸药量，减少中深孔微差爆破带来的爆破振动效应，选择合理的起爆方式。我矿建矿初期，采用逐排起爆爆破法进行中深孔爆破，由于瞬间起爆炸药量大造成爆破振动效应大，引发民事纠纷。后改用 “V”形起爆，反向起爆方式，有效控制了单段最大起爆炸药量。
3.8严格炮孔的检查验收
验孔时，应将孔口周围1m范围内的矿石、杂物清除干净，孔内岩壁不稳定者，应进行维护。深孔验收的标准是：孔深为±0.5m，间距为±0.3m，方位角和倾角为10，孔内无杂物、水等。验孔时，发现不合格，应酌情采取补孔、补钻、清孔、堵塞孔等处理措施。对第一排各钻孔的最小抵抗线进行测定，对形成反坡或有大的裂隙的部位应考虑调整药量或间隔装药堵塞。底抵抗线过大的部位应进行处理，使其符合设计要求。
3.9加强爆破物品管理
从事爆破工作的人员素质不一，水平参差不齐，爆破作业操作过程中，个别爆破工存在着随意处置剩余爆破器材的现象，如将多余的药卷、 导爆管等扔进炮孔中，造成爆炸物品浪费，单耗上升。针对此现象，我公司石灰岩矿山加强了监督管理工作，每天统计作业面有效炮孔数，初步计算出所需爆炸物品数量。进一步完善爆炸物品的领取、使用、回收、登记、签名制度，同时进行现场巡检，监督管理取得良好效果。
4结论
4.1通过选用直径为170mm的冲击器，每年可节约钻杆、钻头约50%；提高穿孔效率约30%。
4.2通过选取合理的爆破网孔参数、最大装药量、装药结构和起爆方式，炸药单耗由原来的0.55kg/m3降为现在的0.50 kg/m3；大块率由原来的4%降为现在的不足1%；底盘根底由原来的每次有到现在的几乎不出现。同时有效控制了爆破振动、空气冲击波及飞石等次生灾害，减少了与周边农民的纠纷，保证了矿山正常的生产。
4.3由于我矿不断优化中深孔爆破技术，初步计算可降低5% 炸药消耗量，降低露天矿生产成本，只要在工艺技术与管理上挖掘潜力，深化改革，从爆破工序的各个环节抓起，改善爆破质量、控制爆破成本降低爆破费用并使爆破与采装总体经济效益最佳，是可以达到目的的。
参考文献
[1]刘殿中，杨仕春主编的《工程爆破实用手册》（第二版）.
[2]刘峰，张家权，段代刚.提高中深孔爆破质量的技术措施.露天爆破技术，2007，（3）：36-37.
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