露天采矿边坡控制性爆破施工技术

刘建军

国能准能集团哈尔乌素露天煤矿 内蒙古 鄂尔多斯 010300

引言

控制性爆破指的是使用科学的技术手段，对爆炸的规模与能量加以控制，确保爆破的声量、飞溅的石块、倾倒方向、坍塌范围都符合预期，以此提升施工安全水平。当前露天采矿边坡爆破施工中，都存在一定的问题，需要采取更加科学合理的控制性爆破方式，提升边坡的稳定程度，提升露天采矿区边坡的爆破质量和效率。

1 常用的露天采矿边坡控制性爆破施工技术

1.1 预裂爆破技术

预裂爆破技术是目前广泛应用于露天采矿工程的边坡控制性爆破技术之一。该技术在进行爆破时，可以有效地减少填装药量和对边坡的破坏，提高了爆破的效果和安全性。针对不同的场地和边坡情况，应根据具体情况考虑预裂孔的数量、位置和深度等因素。通常每个爆破面的预裂孔数量应该控制在10个以内，孔间距一般控制在2～6m之间。孔径的大小也应根据边坡的高度和倾角来确定，一般控制在50～120mm之间。还需要确定台阶高度，保证爆破后边坡的稳定性。为了确保炸药能够均匀地分布在预裂孔中，并且能够达到预期的爆破效果，施工人员应当编制合理可行的炸药分装方案并加以执行。在填装炮眼时，还需要控制填充的量，避免未装药区域导致顶部裂缝形成。可以预留一定的空间，在炮眼深度五分之一的位置装填炸药[1]。在进行实际的爆破施工时，应当严格把控好爆破启动次序和延迟时间。此外，在选择炸药起爆方式时，可以考虑采用分离起爆的方式，将起爆范围控制在主爆孔周围60～80mm之内，确保爆破效果更加稳定和可靠。

1.2 斜孔爆破工艺

深孔爆破技术是一种在矿山采石、隧道建设和水电工程等领域中进行爆破作业的常用技术。在实际操作中，为了能够更好地控制爆破工程对边坡造成的影响和减少填装药量，人们尝试把斜孔爆破技术和深孔爆破技术结合起来加以应用。相较以往的垂直深孔爆破，斜孔爆破具有更高的安全性，可以避免因炸药爆炸产生的震动对周围环境引起的破坏，同时也可以减少喷射物和颗粒物对环境的污染。而且由于斜孔爆破技术能够均匀控制爆破块的尺寸，因而更适合进行大型的爆破工程。

1.3 爆破中降振技术

在深孔爆破的过程中，如何控制药卷量是一个问题，因为药卷量过大会导致对边坡造成的影响增大，从而对施工造成影响。而在爆破过程中使用降振技术可以有效解决这一问题。在深孔爆破中，采用降振技术能够获取到深孔爆破的关键参数，从而减少在边坡处的药卷量，同时确保爆破效果和固定边坡不会受到破坏。在具体使用过程中，边坡降振技术还要加以反复试验，结合发现的新问题，对此技术进行不断改进与优化[2]。

2 露天矿山爆破作业中存在的问题

2.1 露天矿山地理位置选择存在安全隐患

选取正确的地理位置对于矿山的安全运营至关重要，而不当的选择可能会带来一系列的安全风险与隐患。在确定矿山位置时必须考虑周边环境的情况，避免对附近社区造成不可预测的危害。若是选择在比较高位置或者土质比较疏松的地方进行矿山开采，爆破工程的震动力量可能会引起地质变动，导致山体产生崩塌、滑坡等不可预估的灾害，给周边环境和人员带来巨大危险。因此，在进行矿山爆破前，需要进行详细的地质与环境调查，特别是对砾石分布状况的准确掌握，以便采取相应的安全措施，确保周边村庄与居民的人身财产安全。

2.2 方案设计问题

边坡稳定性是影响矿山安全的重要因素之一，包括岩体强度、走向、完整性、节理发育等因素都应当在爆破方案的设计过程中充分考虑。但是，在实际设计中存在地质勘察工作落实不到位的情况，由于对边坡岩体的物理力学性质了解不够详细、完整，使得设计方案缺乏科学性和合理性。这种盲目性的设计可能会增加施工过程中的安全风险，甚至给工人和设备带来危险[3]。

2.3 爆破技术水平差异

相比于传统的非控制爆破方式，控制爆破技术能够更有效地提升爆破引起的边坡质量，降低边坡稳定风险。然而，控制爆破方案的成本较高，且可能导致生产工作不平衡。因此，如何在生产效益和安全稳定之间做出合理的取舍，是露天矿爆破管理中需要面对的挑战。一些矿山由于缺乏资金投入，或者由于种种原因，采用的机械设备落后，技术水平低下。这会导致边坡爆破技术水平存在较大差异，一些现有爆破方法应用不当，也可能造成爆破后的边坡质量差。

2.4 钻孔质量问题

钻孔质量的好坏，涉及钻孔位点和角度、炮孔长度、装药方式等多个因素。其中，台阶高度、炮孔长度和边坡角度等要素尤其重要，它们直接影响着爆破效果和爆破质量。例如，如果台阶高度太高，就容易出现爆破效果不佳的情况；而边坡角度愈小，则对于钻孔布置与装药方式的要求会越高。因此，在进行钻孔设计时，需要根据具体的矿山情况综合考虑这些因素，并严格按照施工流程操作，保证钻孔质量。若是边坡岩体具有裂隙、节理等情况，可能对爆破施工造成不利影响，导致钻孔易于偏离设计位置。

3 露天采矿边坡控制性爆破施工技术应用策略

3.1 完善相关准备

在进行爆破作业之前，需要对露天矿进行一系列的调查工作。首先要重点调查地质特征和地形地貌，了解矿区中的岩石种类、岩体构造和坚硬程度，以及矿床的分布情况[4]。其二，需要对矿区中的地质灾害隐患进行重点调查，同时要结合调查结果编制可靠的应对方案。比如在开展边坡附近的爆破作业时，应制定专门的安全控制措施，包括加强边坡支护，设置防护网等，确保爆破作业的安全进行。其三，在爆破作业中，要用到各类机械设备与爆炸物，如果这些机械设备和材料存在问题会给爆破作业带来很大的隐患。因此，要预先检查机械设备和材料的性能与质量，确保其符合爆破作业的具体需要，并确保其可靠性和安全性。其四，在进行露天矿爆破作业时，邻近边坡的安全是非常重要的。因为爆破作业会导致边坡岩体松动、破碎，可能会引起滑坡等安全事故。所以，需要在爆破作业前构建科学的爆破方案，并严控邻近边坡的爆破施工活动。同时要编制应急处理方案，准备好应对可能发生的不良后果，防止安全事故的发生。

3.2 科学选择爆破方案

在当前的露天采矿边坡控制性爆破施工中，选择合适的爆破方案是至关重要的。根据实际情况和需求，可将爆破方案分为主爆区调整方案和特殊控制的爆破方案两种类型。

主爆区调整方案的设计目标是减少主爆区对周边环境带来的影响。在进行设计时，应当特别注意下述几项问题。首先，要明确台阶工作面的推进方向，确保爆破作业临空方向的正确性，防止爆区背靠保护边坡，从而减少可能对边坡产生的不良影响。其次，需要把控好爆破的单响药量，将单响药量控制在安全范围内，以防止对外界环境造成负面影响。

特殊控制的爆破方案具有连续性强且施工成本低的优点，常见的包括预裂爆破、光面爆破与缓冲爆破等类型。这些方案能够有效地对边坡进行保护。例如，预裂爆破可以通过预先设置裂缝，使岩石在爆破时更容易断裂，减少岩石的破碎和破坏，从而控制边坡的失稳风险。缓冲爆破则通过减小爆破药量、采用缓慢爆燃药或延迟装药等方式，降低了爆破的冲击力，减少了对边坡的不利影响。

除了上述爆破方案，现代化设备的使用范围也在不断增加，例如大型挖掘机强挖刷坡是一种降低对边坡岩石影响的有效方式。此种方式通过使用大型挖掘机进行扫坡作业，可以减少爆破对边坡的影响，同时提高工作效率。

3.3 优化穿孔作业

优化穿孔作业对于爆破施工来说至关重要，因为它直接影响到炮孔的质量和效果。通过科学的方法确定合适的孔网密度和间距，可确保爆破炮孔的分布均匀、布局合理。同时，在实施穿孔施工时，必须严格监督工作人员依照设计标准加以操作，确保每个炮孔的质量符合要求。不合格的炮孔可能会对爆破作业产生负面影响，甚至引发安全问题。因此，工作人员需要仔细检查每个炮孔的尺寸、方位、位置等参数，与设计要求进行比对。如果发现有不合格的炮孔，必须及时予以整改，直到其满足所有标准和要求为止[5]。

3.4 优化装药结构

为了确定合适的炸药用量，需要采取科学的计算方式，并综合考虑多个因素。首先，岩石体积是计算炸药用量的基础，需要准确测量或估算。其次，岩石的硬度也是一个重要因素，硬度越大，所需的炸药用量通常也越大。此外，地质条件也应该加以考虑，例如地层的稳定性、存在的裂隙等。在计算和确定炸药用量时，必须采用精确的方法和数据，避免误差的产生，以确保爆破作业的效果和安全性。为了保证炸药在炮孔内的均匀分布，可采取分段装药的方式。即将炸药分成若干段，依次放入炮孔中，从而有效地避免炸药集中在炮孔底部的情况发生，提高爆破效果。同时，在装药过程中，还需要注意装药的紧实程度，以确保装药的质量和稳定性。不同类型的炸药具有不同的特性和价格，因此需要按照具体情况来确定使用哪种炸药。一般情况下，可采取混合装药的方法，即在一个爆破孔中同时使用多种炸药，这样可以充分利用各种炸药的特点，达到更好的爆破效果。为了提高爆破效果，在爆孔装药时可以在爆孔底端放置威力较强的炸药，而在上层放置普通炸药。这样做的目的是让底部的炸药产生强大的冲击力，能够迅速破碎岩石，形成更好的爆破效果。而在上层放置的普通炸药主要起到扩展爆破范围和加大破碎程度的作用。通过合理的装药结构安排，可以充分发挥不同炸药的优势，提高爆破的效果和效率。在实际操作中，需要根据具体情况来确定装药结构，确保其在安全性和效果上的可行性。

3.5 优化起爆网络

在爆破施工中，优化起爆网络是至关重要的环节。起爆网的设计和炮眼起爆顺序选择直接决定了爆破效果。针对不同的爆破区域，应该结合具体情况选取最佳的起爆方式，以确保施工的高效性和安全性。

对于风化岩与泥岩环境，一排一排孔的起爆方法被广泛采用。此种方式施工操作简便方便，适用于岩石产生巨大石块较少的情况。通过将炮孔依次设置成一排，可以有效控制岩石的破碎范围，减少杂散破碎并提高挤压能力。同时，这种起爆方法对工人而言易于操作，减少了施工难度。

对于碳酸锰矿区，由于矿石结构硬度较高，爆破之后容易形成体积较大的石块。为了提高破碎效果，可采取斜线连续引爆法。此种方式通过设置倾斜的炮孔，并规定其具体爆破顺序和时间间隔，使得岩石的破碎更为彻底。斜线连续引爆法能够提升炮孔接近度，强化对岩石的破碎效果，从而达成方便开采与安装的目标。

针对露天边坡的爆破作业，预裂控制爆破是一种常用的方法。通过先实行预裂孔起爆，再开展排孔爆破，可以有效减小爆破施工给边坡稳定性带来的影响。这种方法能够精准控制爆破范围，避免过度破坏边坡结构，最大限度地保持边坡的稳定性。预裂控制爆破不仅有利于减少振动和冲击对周边环境的影响，同时也保护了爆破区域的工作人员安全。

4 结束语

在进行露天采矿边坡爆破施工时，所制定的爆破方案决定着现场作业人员的人身财产安全以及采矿区的生产效率，因此，在设计中必须要全面清除各方面干扰要素。施工过程中，要采用合理的斜孔爆破和装药结构，设计可行性、安全性高的爆破计划，实现对露天采矿区边坡的有效控制，提升爆破质量和效率，保证采矿作业的高效率、有序实施，促进采矿场经济效益的不断提高。