岩体构造对露天矿深孔爆破的影响

朱乐　朱允　郭鹏

（1中国地质大学长城学院河北保定071000；2河北建设集团河北保定071051）

岩体构造对露天矿深孔爆破的影响

朱乐1朱允2郭鹏1

（1中国地质大学长城学院河北保定071000；2河北建设集团河北保定071051）

本文通过对深孔爆破的要求的提出，简单介绍了相关的安全防护技术，并通过对岩体构造对露天矿深孔爆破的影响的分析，对大块岩体产生大块的模式类型进行了总结。

岩体构造深孔爆破

深孔爆破法是一些大型的露天矿山回采、剥离等工程中常用的方法。深孔爆破法又称为梯段爆破法。当孔径在75mm以上时，一般炮孔的深度在8～15m。孔径一般在150～300mm，最大时可达450mm。深孔爆破属于松动爆破，爆破堆会在原处堆积。

1　深孔爆破的要求

（1）爆堆形状合理：爆堆必须不埋铁道，其空间尺寸要合理，从而使铲装设备的生产能力得到最大限度的发挥。

（2）爆破中尽量减少大块的产生，尽量使爆破块度均匀、减少二次破碎量。

（3）尽量降低爆破产生的地震效应以及减少飞石的产生，从而减少对周围住房、厂房的影响。

（4）尽量增大出岩率。

（5）降低生产成本，从而响应国家建立新型节约型社会的号召。对露天矿山爆破成本造成影响的因素比较多，其成本主要由人员工资、炸药车费、炸药消耗以及雷管消耗四个部分组成,而在这四部分组成中，前两项只要定员、定量合理基本上就没有问题，而炸药费是一定的，所以，炸药单耗成为了成本控制的重点。

2　露天深孔爆破中的安全防护技术

爆破的有害效应包括：冲击波、飞石、地震波、有毒气体、噪声以及粉尘。在进行露天矿深孔爆破时，必须对冲击波、飞石以及地震波三项进行安全距离的控制，除此之外，起爆网络的可靠起爆也是主要控制的参数之一。

在露天深孔爆破中，所涉及的安全控制技术包括：地震波安全距离以及防护技术、飞石安全距离计算以及防护技术、爆破冲击波安全距离的计算与防护技术、起爆网络安全起爆技术。

3　爆破效果的影响因素

3.1炸药爆炸能量对岩石爆破的影响

炸药爆炸产生的能量对岩石的作用是以应力波的形式，在它们的作用过程中，要对岩石以及炸药的波阻比、炸药的性能（爆热、密度、煤速）进行考虑。当岩石属于中等阻抗类别时，应力波的峰值不宜过高，但要对应力波的作用时间进行适当的延长；而当岩石阻抗较高时，应力波的峰值应该较高。

3.2爆破技术对岩石爆破的影响

爆破技术参数主要包括：起爆药包位置、孔网参数、装药结构、起爆顺序等。目前来说，国内外矿山在进行深孔爆破时，为了对爆破作用进行控制一般采用预裂爆破以及多排微差挤压爆破。

3.3岩体的整体构造对岩石爆破的影响

岩体的构造是多种多样的，我们本文选取了4种类型，来对岩体的整体构造对爆破作用的影响进行分析。

当台阶坡面与岩层倾向相反时，后冲较小，岩体的位移较小且爆堆高,台阶底部阻力大。

当台阶坡面倾向与岩层倾向一致时，后冲较大，岩体位移相对增加，且爆堆较低，不易产生“根底”。

当炮孔与岩层走向垂直或斜交布置时，沿台阶面的岩层较多，由于各岩层之间的力学性质存在较大的差别，这是十分不利于爆破的过程的。

当为水平岩层与台阶平面重合,可形成接近90°的台阶坡面角，这是较理想的爆破条件。其沿药包长度向的抵抗线相等,这样就使得产生的块度更加均匀，即使没有超深也不易产生“根底”。

4　岩体使深孔爆破中产生大块原因分析

4.1炸药爆炸过程分析

炸药爆破岩体是一个瞬间的动力学过程，主要包括两个阶段：首先是爆炸冲击波以及应力冲击波的作用阶段，它会造成岩体的初级破裂；然后是爆炸气体的产物的膨胀作用阶段,这个阶段能够在岩体中形成裂隙起动、扩展、贯通，并转化为一定的能量使岩体进一步破碎和产生抛掷。在这个过程中，岩体的结构是影响应力波传递的重要影响因素，对其爆破结果也有直接的影响。

上文我们已经介绍了岩体的结构面在岩石爆破中的最佳效果模式：炮孔排列方向与弱面平行。弱面间距越大，应力波引起岩体内部层裂作用越弱；爆破作用阻力越大；当弱面间距中等或偏小时，岩体破碎受弱面的影响较大，此时若抵抗线>最大允许碎块尺寸>弱面间距，则炸药单耗较小，且可减少二次破碎。

4.2台阶坡面岩体

在台阶坡面一定区域内的岩体，由于受到前次的爆破冲击会产生裂隙，岩石会被分为较大的块儿，块体脱落后会导致台阶坡面的凹凸不平。由于药包与坡面部分的岩体距离较远，爆破能量传递损失较大，不足以破坏岩体；同时裂缝的存在也减弱了炮轰气体的作用。

4.3爆区两侧以及后侧岩体

爆区两侧以及后侧炮孔是无效自由面，炮孔炸药的能量不足以产生足够多的裂缝使岩体破碎，从而产生大块。

4.4特殊地质地段岩石

坚硬而致密的岩体，所以存在不易破碎的难爆矿岩体。对于这种岩体在爆破过程中，爆轰气体难以侵入，在爆破中容易产生大块。

由于软硬岩交界的介质变化，对应力波产生了卸载，从而使得碰撞破碎效应被消弱，因而产生大块。

由于矿岩的节理、夹层、断层以及裂隙发育地段的结构特殊，在这些区域破碎质量会比较差，从而使硬岩部分产生大块。

5　结语

在对台阶的参数进行确定时，需要考虑的因素很多。钻孔与爆破只是一部分，除此之外还要考虑：开采顺序、生产平衡以及工作线推进方向等因素。对于爆破工作者来说，若从穿爆角度进行考虑时，在进行炮孔布置时要尽量使最小抵抗线避免朝向阻力最小的方向，减少冲击波的早泄，从而使得炸药能量的利用率得以提高，并且减少了飞石的发生。在多排微差爆破时,应调整起爆顺序,改变最小抵抗线方向,以期达到理想的效果和块度,尽量减少岩体构造对爆破带来的不利因素。

[1]李晓杰，曲艳东.中深孔爆破分层装药分层填塞研究.岩石力学与工程学报.2006，25.1：3269～3275.

[2]楚立申.中深孔爆破在大冶铁矿的应用.矿业工程.2008，6.2：39～40.

[3]白忠胜,潘长春等.中深孔爆破技术在邢东矿大断面岩巷掘进中的应用.中国矿业. 2010，19.6：79～81.

TU45[文献码]B

1000-405X（2015）-7-2-1