逐孔爆破技术在铜山口矿露天台阶爆破中的应用

余圣华

(大冶有色金属公司铜山口铜矿， 湖北大冶市 435122)

铜山口铜矿是大冶有色金属公司的主要矿山之一，1980年代中期建成投产。目前，该矿主要采用KY－250(D)型牙轮钻机进行钻孔，钻孔直径250 mm，台阶高度12m，孔深 13.5～15m，采用三角形和方形布孔两种方式，使用乳化炸药。

前期，铜山口铜矿露天中深孔爆破使用普通毫秒延时导爆管雷管，单孔串联后簇联形成“V”字形微差起爆网络，各孔延时情况如图1所示。

图1 “V”字形起爆网络

长期的生产实践表明，该矿采用的“V”字形微差爆破方法有明显的缺陷:爆破震动强度大，影响边坡稳定，强烈的震动及后冲力会使后排临爆区岩石原生弱面胀裂，甚至被切割成“块体”，下次爆破时“块体”易整体塌落，形成大块［1］;微差时间不合理，爆堆不够松散，降低了铲装效率。因此，对爆破危害和爆破效果进一步双重控制［2］成为爆破技术亟需解决的问题。

1 逐孔起爆的特点

逐孔起爆技术是目前采场台阶中深孔爆破最先进的方法。在保证爆破震动速度不超过国家爆破安全规程规定范围值的前提下，应尽量采用逐孔起爆方式，提高爆破震动的频率，从而减小引起周围建(构)筑物破坏的可能性［3］。

采用逐孔起爆技术，后排炮孔在起爆前，其前方和侧方的炮孔均已爆破，与“V”字形起爆相比，增加了一个自由面。根据爆破作用机理，自由面的增加有利于降低炸药单耗，减少因克服夹制力所需的炸药量，有利于节约爆破成本。另外，自由面的增加将提高爆炸产生的应力波达到自由面时的反射量，从而减少能量损失，提高爆破能量利用率，从而提高爆破效果。

理论研究和实践证明，在地质地形条件相同，岩性相同的条件下，同一测点位置的质点振动速度取决于同段起爆最大装药量的大小。因此，在不改变各孔装药量的情况下，采用逐孔起爆，同段药量大大降低，从而可大幅降低爆破震动。

2 微差间隔时间

微差间隔时间的选取是逐孔爆破技术的关键，是影响爆破效果的重要参数。合理的微差间隔时间，可以充分利用岩石破碎后的抛散能量，增加相临孔间岩石的碰撞，从而减小爆破块度，提高爆破质量。

2.1 孔间间隔时间

按长沙矿冶研究院在大冶铁矿进行试验研究所建立的半经验公式［4］，结合有关铜山口铜矿的文献［5］数据，计算孔间微差间隔时间:

式中，Δt为孔间微差间隔时间，ms;k为与地质地形等有关的系数，取1～2;Q为同排炮孔平均装药量，取Q=300 ～450kg;γe、γr为炸药和岩石的容重，g/cm3，分别取1.05 ～1.25 和2.80 ～2.93;Cd、Cr为孔内乳化炸药爆速和岩石纵波波速，m/s，分别取3500～5000和4780;S为岩石移动距离，取S=10 mm;ν为岩块平均移动速度，取 ν=2～5mm/ms。

计算得 Δt=15.5 ～42.9ms，药量大时取大值，反之取小值。

据经验，同一排炮孔间的最佳延期时间为3～8ms/m，孔距取a=7m，则孔间间隔时间为21～56 ms，对岩性较脆且硬度较高的岩石，孔间间隔时间取小值，反之取大值。

根据上述两种方法计算知，孔间间隔时间取21～ 42.9ms。

2.2 排间间隔时间

排与排之间的延期时间长短决定了爆堆的形状和松散度，当排间延期时间过小，后排孔与前排孔相互过度挤压松散度差;排间延期时间过长，前排孔爆破后的岩石被抛出并停止移动，后排孔再将爆破的岩石抛到静止的爆堆上，爆堆被挤实，松散度变差［6］。合理的排间延期时间与排距、装药高度、爆堆松散度等有关。

根据段海峰［7］的研究成果，可按式(2)、式(3)分别计算排间微差间隔时间的最小值和最大值。

铜山口铜矿中深孔爆破中，一般h1=5～8m;b=5m;为使透过波损失保持在尽可能低的水平，取ρ=1.15～1.4;为保证爆堆集中，取 s=10～ 20。根据式(2)、式(3)计算得，最小和最大的排间间隔时间，如表1所示。

据经验，最佳的排间间隔时间为8～15ms/m，爆堆松散系数大，延期时间取大值，反之取小值，排间取b=5m，则排间间隔时间为40～75ms。

综合上述，排间间隔时间取40～67.8ms。

2.3 孔内延期时间

为保证起爆网络不受爆破飞石的影响，孔内延期雷管须选择延期时间较长的高精度毫秒延期导爆管雷管，延时有 375，400，500ms 和 600ms，选择其中之一即可。铜山口铜矿露采一次爆破孔数较少，选择延期400ms的高精度导爆管雷管作为孔内引爆管可满足爆破需要。

表1 各种参数下的排间间隔时间

3 起爆网络

根据孔间间隔时间在21～42.9ms、排间间隔时间在40 ～67.8ms，可选择延期 17，25，42，65ms的高精度延期雷管搭建逐孔起爆网络，联接方式主要有2种，如图2(a)、(b)所示。

根据长期的爆破实践经验，为保证爆破效果，孔网参数随岩石爆破难度的增加而减小。由孔间、排间间隔时间的计算方法可知，间隔时间随孔网参数的增大而延长。因此，爆破难度与地表延期、高精度雷管、网络联接方式的选取有关，如表2所示。

图2 逐孔起爆延时网络

铜山口铜矿露天采场内的岩石主要有透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩、矽卡岩化白云岩及大理岩、花岗闪长斑岩。大部分岩性较脆，硬度在8～12，爆破难度不大。结合表2可知，地表可选用延期时间为25ms和42ms两种高精度毫秒延期导爆管雷管，采用直联或斜联，基本可满足该矿露天中深孔爆破的需要。

表2 爆破难度与延期时间/ms

经过长期的现场实验，通过与前期采用的“V”字形微差起爆对比发现，上述逐孔起爆网络更安全可靠，爆破效果明显改善，大块率降低30% ～60%，电铲铲装效率明显提高;爆破震动减小50% ～80%，大幅降低震动的不利影响。

4 结论

利用高精度毫秒延期导爆管雷管，为根据爆破区域的岩性、地质条件，采用不同的孔网参数及逐孔起爆网络创造了条件，有利于提高炸药爆破能量利用率，以便降低炸药单耗和控制爆破成本。另外，与“V”字形微差起爆技术相比，精确微差逐孔爆破技术的应用，极大程度地降低了爆破震动。

［1］ 白 龙，左 瑞.降低矿山爆破大块率的方法浅析［J］.现代矿业，2011，207(7):87-88.

［2］ 周志强，易建政，王 波，等.控制爆破技术研究现状及发展建议［J］.四川冶金，2009，31(6):59-64.

［3］ 张志宇，栾龙发，殷志强，等.起爆方式对台阶爆破振频能量分布的影响［J］.爆破，2008，25(2):21-25.

［4］ 罗开军.孔内孔间微差爆破间隔时间的合理选择［J］.金属矿山，2006，24(4):4-6.

［5］ 胡砚军.铜山口露天陡边坡爆破降震试验研究［J］.采矿技术，2001，1(2):59-63.

［6］ 王鹤年，张金刚，范文利.逐孔起爆技术在露天采场的应用［J］.矿业快报，2003，55(6):100-102.

［7］ 段海峰，侯运炳.露天矿微差爆破的机理及微差时间的选取［J］.有色金属(矿山部分)，2008，60(7):24-26.