露天采矿边坡控制性爆破施工技术

＊姜 超

（中铁十九局集团矿业投资有限公司 北京 100000）

在露天采矿中，边坡稳定性会直接影响开矿的安全系数，但在实际采矿时，影响边坡稳定性的决定性因素较多，其中露天采矿中使用的爆破施工技术，更是会严重损坏边坡。为进一步降低爆破施工对边坡稳定性造成的负面影响，施工人员需要选择适宜的爆破施工技术，控制爆破施工对边坡造成的破坏。因此，各矿产企业需要加大对边坡控制性爆破施工技术的研究，提高矿山边坡的稳定性，确保露天采矿工程可顺利开展。

1.露天矿山爆破作业中存在的问题

（1）露天矿山地理位置选择存在安全隐患。部分露天矿山选择开矿的地理位置存在一定安全隐患。在正式采矿前，相关企业并未对周边的地理环境做出详细、完整的勘测，企业对周围的环境了解不足，随意选择采矿位置，而露天采矿时，必然会使用爆破技术开展爆破工程。若实际采矿位置临近采石场或居民居住地，极易引起飞石现象，或会影响周边居民的人身安全。在露天矿山爆破工程中，必须由专业的勘测人员对采矿周边的地理环境进行调查，选择特定位置进行爆破[1]。若矿山所处位置地形较高，周围土质结构相对松散，爆破不当，便会引发地质振动，或会产生山体滑坡等严重的灾害。

（2）方案设计问题。部分矿产企业在实际施工时不分情况，只一味地寻求更低的建设成本与更高的经济效益，仅根据过往的爆破经验进行施工，并未按照场地的实际情况，合理规划爆破方案、选择正确的爆破技术，无法保障爆破工程的安全。在爆破工程中，会影响边坡稳定性的因素包括岩体的强度、走向、节理等等。企业在制定爆破方案时，并未进行全面的现场勘测，对周边土质或岩体的力学特征了解不全面，设计出的爆破方案并不符合现场实际情况，后续爆破施工安全系数自然无法保障。

（3）爆破技术水平差异。部分露天矿采中的爆破工程，会选用多种坡面控制爆破法。该种方式可以有效减少爆破工程对坡面造成的负面影响，还能提高爆破工程形成的边坡质量及其稳定性。但实际上，边坡控制爆破施工技术成本较高。另外，在实践应用时，部分矿产企业的技术水平不达标，或施工现场所用的机械设备相对落后，也限制了边坡控制性爆破技术的应用效果。

（4）钻孔质量问题。在爆破工程中，施工人员必须在适宜的点位钻孔。钻孔质量的好坏，直接影响到爆破工程的实际效果。通常情况下，爆破工程是否能顺利进行，与台阶高度、爆孔长度、边坡角度等因素相关。结合爆破工程实践结果来看，台阶高度较高、爆孔长度较大、边坡角度较小时，对钻孔作业及装药作业的影响较大[2]。若在爆破工程中，边坡的岩体结构自身便存在缝隙或节理等问题，更是会严重影响爆破效果，现场也极易出现钻孔位移等情况，不利于爆破工程开展。

表1 常用边坡控制性爆破技术优缺点及使用条件

2.常用的露天采矿边坡控制性爆破施工技术

(1)预裂爆破技术

露天采矿工程中，预裂爆破技术是十分常用的一种边坡控制性爆破技术。该技术能够有效减少在钻孔内填装的药量，也可以有效控制爆破对边坡造成的破坏。在使用预裂爆破技术时，需要施工人员在提前安置好的预裂孔内填装炸药，并进行爆破，形成预裂缝后，再使用微差爆破技术，执行主爆破组的爆破工作。在实际应用中，预裂爆破技术需要考虑到钻孔和预裂孔的孔深、孔径与孔间距，同时确定台阶高度，选择适宜的孔径大小。通常情况下，预裂爆破技术的孔径控制在50～120mm，孔深控制在6～15m，孔间距控制在2～6m。其次，工作人员需要制定合理的炸药分装方案，确保炸药可以均匀分布在爆孔内。在填装炸药时，若爆孔底部夹紧度高，预裂缝便较难生成。此时，可以将爆孔底部的电荷密度提升两到三倍，便可有效解决上述问题。在爆破施工时，工作人员还需控制炮眼的填充，若爆破孔部分区域没有装药，那么很有可能会在其顶部形成裂缝。因此，在填装时应根据现场情况，提前预留出较大规模的空间，在炮眼深度20%处进行填装。在应用预裂爆破技术时，需要严格控制爆破的启动顺序及爆破延迟时间，起爆范围也要严格控制在主爆孔周边60～80mm的范围内。另外，如果预留孔的数量较多，可以选择分离起爆。

(2)斜孔爆破工艺

过去，许多露天采矿时选用的爆破技术相对简单，只是在爆破孔内安置药卷直接进行爆破。这种爆破方式的爆破效率较低，也会严重影响边坡的稳定性与矿山的安全系数。此时，将简单的爆破技术与其他先进技术有机融合，便能提高爆破质量。近些年来，深孔爆破技术的应用愈发普遍，工作人员可以将斜孔爆破与深孔爆破有机结合。相比于传统的垂直深孔爆破，斜孔爆破能够有效控制爆破工程对边坡造成的影响，爆破后，各爆破块的尺寸均匀，也能有效减少填装药量，以降低爆破工程的实际成本[3]。

(3)爆破中降振技术

降振技术主要用于深孔爆破矿山边坡处。该技术可以在深孔爆破工程中直接获取现场的主要参数，并适当降低边坡处装填的药卷数量，不仅能够达到有效稳定边坡的作用，还能够强化起爆效果。但目前，降振技术尚不完善，还需多次实验后，加以完善。

3.露天采矿边坡控制性爆破施工技术的应用

(1)工程概况

本工程位于青海省西部东昆仑山脉西段，柴达木盆地南缘，面积约4.236km2。矿区地处柴达木盆地南缘，属东昆仑山脉的分支，地形切割深，山势陡峻，除山间大滩及冲沟被第四系覆盖外，基岩出露良好。在夏日哈木铜镍矿HS26号异常区开展了槽探、钻探工程，施工钻孔工程间距基本一致，钻孔分布均匀，各剖面相互平行。本工程主要采取预裂爆破技术。

(2)制定爆破方案

各部门工作人员需要根据现场的实际情况，制定适宜的爆破方案，并在正式爆破前，开展爆破试验及预裂爆破工程。要求工作人员在确定要开采的矿山周边，选择处于边界位置的保护层，随后沿着边坡的轮廓线进行预裂爆破施工，先爆破出一条具有一定宽度的裂缝，降低后续大范围大规模爆破工程引发的地震波造成的负面影响。此时，沿矿山表面形成的地震波会汇集到提前爆破出的裂缝中。

在正式开展爆破工程前，工作人员提前松动爆破周边的土壤，或开展松动爆破，便可以减少大规模爆破时土质受力引发的松动等问题。为进一步降低地震波对边坡造成的破坏，工作人员制定爆破方案时，可以根据现场实际情况，在爆破孔与预裂孔间设置一个倾斜的缓冲孔，利用缓冲孔的缓冲作用，收集地震波，便可有效降低爆破对边坡造成的影响。另外，在正式爆破前，工作人员需要再次勘测现场地质条件，包括矿山周围的水文条件、土壤情况、气候条件等，对爆破方案进行最后调整，确保爆破方案完全符合现场要求[4]。

(3)优化装药结构

在爆破作业前，要求工作人员通过缜密的计算，严格遵循装药平衡原则，考虑到矿山周边岩石体积、硬度、地理环境、地貌特征等因素，精准计算出合适的炸药用量，尽量减少计算误差，提高爆破效率。在爆孔装药时，工作人员需要尽可能将炸药填装在爆孔底部。但此时，爆孔与炸药间距过大，也会影响爆破效果。为此，工作人员可以使用分段填充法，确保炸药在爆孔内均匀分布，以此提高爆破质量（装药绑扎示意图见图1）。另外，在炸药选择方面，应尽可能选择性价比较高的炸药类型。最后，考虑到爆孔底部具有夹紧性特征，工作人员可以选择在爆孔底部放置大威力炸药，上端放置普通炸药。

图1 预裂爆破装药绑扎示意图

(4)优化起爆网络

在爆破现场，炮眼的起爆顺序直接影响着爆破工作效果。因此，工作人员必须认真分析现场的实际情况，选择合适的起爆方式。如泥岩或风化岩在起爆后，几乎不会产生大尺寸的石块，因此这种环境的起爆工程相对简单，仅需按排孔起爆法规范施工即可。而碳酸锰矿区的岩石结构较硬，在爆破后极易出现大尺寸石块，应选用斜线连续引爆法，合理规划爆孔间距，提高爆孔接近度，确保大尺寸的石块可以在爆破中破碎。工作人员必须基于矿区的环境、条件、土质结构，选择适宜的起爆网络，科学、有序地完成排爆孔爆破工作，确保爆破工程既能达到预设目标，又不会损害边坡稳定性与安全性。

4.露天矿控制爆破技术的注意事项

(1)完善相关准备

在爆破作业前，工作人员需要充分调查露天矿区的基本条件，包括水文地质、地质条件、地形地貌特征等。随后，分析此前制定的爆破方案是否符合现场的实际情况，提高方案与现场情况的适切性。工作人员需要注意，若露天矿处于居民区附近，那么在爆破工程中就有可能会因边坡失稳等问题，造成土体滑坡或岩石滚动，从而引发严重的安全事故。因此，现场调查时，应重点考察周边是否存在居民区，起爆工程是否会对居民的正常生活造成影响[5]。

此外，在露天矿产开采过程中，不同区域的岩体存在较大的不确定性，贸然开展爆破工程，很可能会造成严重的自然灾害。因此，勘测人员还需重点分析当地的土质结构，并排查当地的地质灾害隐患。根据现场的调查结果，制定科学、可行的爆破方案。

在爆破作业时，需使用各类机械设备及爆破材料，因此工作人员还需加强对机械设备与施工材料的质量检验力度，方能保障爆破工程有序开展。严格检查材料质量、设备的运行性能，确保其符合爆破工程的需求后方可投入使用。若在质检过程中发现材料质量不合格或设备存在故障，应立即更换。以免此类质量问题成为安全事故的导火索。

最后，露天矿的爆破工程危险系数较高，边坡极易因爆破而破损或引起滑坡事故。因此，工作人员需要加大对边坡周边爆破作业的质量监管力度。并针对在爆破过程中可能存在的各类安全事故，制定针对性的应急处理预案，以免因边坡失稳造成不良后果。

(2)加强对边坡爆破震动的控制

露天矿开采的过程中，若边坡的稳定性极差，爆破工程又会引发强烈的震动，较大威力的炸药就有可能会形成破碎带，后续在风化作用或拉应力的影响下，破碎区内部的岩体会沿着间隙面滑动、变形或直接开裂。因此，在施工过程中，工作人员必须加强对边坡爆破振动的控制，根据对现场地质条件的勘测，在缜密的计算后，得出详细的深孔爆破参数，并合理规划炸药用料，尽量减少边坡附近的炸药量，便能达到控制边坡爆破振动的目的。

5.结束语

在露天矿开采的过程中，矿山边坡的稳定性直接关系到了矿山的安全系数。而采矿爆破工程会严重影响边坡稳定性，因此工作人员必须认真考察现场情况，选用适宜的边坡爆破技术，加强在爆破工程中对边坡质量的控制，在确保爆破工程可达到预设标准的基础上，尽可能减少爆破工程对边坡造成的负面影响。