预裂爆破技术在某露天矿山的应用

预裂爆破技术在某露天矿山的应用

胡新耀

        中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京 100161

摘要：近年来，矿山开采作业在安全、效率等方面提出较高要求，对于开采人员来说，应适当创新开采技术，以便满足低风险、高效率的生产需要。当前预裂爆破技术备受业内人士关注，此项技术在安全开采、科学爆破、岩体结构稳定等方面独具优势，能够促进矿山开采活动常态化进行，推动矿山事业良性发展。可见，该论题探究的现实性意义十分显著，具体探究如下。

关键词：预裂爆破技术；某露天矿山；应用；分析

1预裂爆破参数选择

正确地选择预矿山裂爆破参数，是取得良好的预裂爆破效果的前提。然而，预裂爆破的重要参数及其影响因素很多，如孔径、孔距、炸药性能、线装药密度、装药结构、岩体的组织及构造等，现就我国矿山840m水平顶板扩帮（6号勘查线附近），具体确定其参数，由于从矿山地质资料可知此矿山地质岩体段属于白云岩，而白云岩的抗压强度从《矿山岩石力学》查到〔B〕=78-245mpa，《根据露天矿爆破》总结的预裂破爆参数经验公式，可算出不耦合系数K=1+18.32〔B〕-0.26，则K=3.4-4.2，符合各矿采用的不耦合系数，一般为2.4~5的范围。根据此段矿山地质条件可取不耦合系数为4，确定预裂爆破参数如下：

（1）钻孔直径。由于矿山缺乏所需专用设备，只好采用生产钻孔机来钻预裂孔，而矿山工程采用KT7潜孔钻机，其孔径φ＝100mm。（2）钻孔间距a=19.5φ(k-1)-0.523，其中φ=100mm，K=4。a=19.5×100(4-1)-0.523=1866mm.符合孔间距为钻孔直径的10倍~13倍要求。并取钻孔间距a=1.8m。（3）线装药密度ρ=78.5φ2K-2ρ；其中φ=100mm，K=4，ρ炸药密度为0.933克/cm3，则ρ=1322.9克/m。预裂爆破装药密度变化范围为0.6Kg/m~3.5Kg/m，而ρ=1.3229Kg/m也满足需要。（4）预裂孔深。由于此地段台阶高度H=10m，根据矿山地质条件并确定预裂孔深度H=11.5m，其误差不能超过±0.3m。（5）预裂孔排列。由于受平台宽度的限制，预裂孔布置成垂直孔。（6）装药结构。预裂爆破要求炸药在孔内均匀分布，因此装药不耦合。由于底部夹持较大，不容易形成所需的裂纹。因此，通常有必要增加孔底的电荷密度。一般底加量2.5倍。（7）堵塞长度。为了保证高压爆炸气体，需要良好的孔口堵塞。堵塞长度较短，而装药太高，可能会导致孔变成漏斗。堵塞时间过长，充电过低，顶部很难形成完整的预裂。堵塞长度和炮孔直径有关，通常并取直径为12倍~20倍，因此，取为2.5m，并且孔口1.5m不装药，不堵塞。（8）起爆方式与起爆时差，采用导爆索起爆，预裂孔超前主爆孔的起爆时差为100ms。

2矿山开采中预裂爆破技术指标

2.1钻孔技术指标

炮孔直径一般为5cm～20cm，根据开挖工作面孔深情况适当缩小或扩大直径。孔径确定后，以此为依据调整炮孔距离，正常来说，炮孔距离是孔径大小的10倍大。当岩体质地柔韧，则炮孔距离适当扩大。例如，某矿山位于地质构造带转折区（断裂构造主要是逆断层），构造方向西南向，且褶皱平布。钻井机型号为XHR351，预裂孔直径为10cm，牙轮钻孔Φ20cm。开采台阶期间设置孔径10dm，主爆区孔距30dm~35dm，主爆孔排间距30dm。从整体爆破效果优化角度来看，控制爆破工作面炮孔直径/药卷直径约3.0，如果岩层结构松散，则不耦合系数适当扩大。

2.2装药技术指标

基于工作面合理控制线装药密度和药包形式，一般来说密度在250g/m³～400g/m³之间；药包绑扎形式常见分散捆扎，即传爆线上药卷以5dm距离排列，孔底部药包受夹制影响，应进一步增强其结构，控制装药密度为常规密度的三倍或四倍。当装药位置为爆破开挖孔处，孔口10dm之内禁止装药，反而要用粗砂物填充，保证各塞段连接紧密性和整体性，并适当控制长度。实际上，装药人员根据现场爆破数据及经验公式（△线=0.36a0.6n0.2[σ压]0.6）准确计算装药密度，从矿山实际情况出发，适当修正爆破指数。

3预裂爆破技术应用

预裂爆破由主爆区、缓冲孔、预裂孔组成，预裂爆破参数的确定均为多类经验公式计算，为选取适用于该矿露天采场岩体的预裂爆破参数，根据岩体的地质特征，对预裂爆破参数先进行理论计算，然后进行试验对比分析，以确定合理的预裂爆破参数。

钻孔设备选用该矿现有QLGN-120型潜孔钻机，其外形尺寸较小，移动灵活，其钻孔直径D=115mm。预裂孔距参照瑞典兰格弗尔斯给出的公式a1=(8～12)D［3］，取1．0～1．5m进行试验;填塞长度参照l=(12～20)D［3］，取1．2～2．3m进行试验;线装药密度通过试验方法确定;装药结构采用分段间隔不耦合装药，不耦合系数以2～5为宜，不耦合系数k=炮孔直径D/药卷直径，预裂孔选用32mm乳化炸药，药卷直径为32mm，不耦合系数为3．6，由于炮孔底部夹制性较大，将孔底一段装药密度增大2～3倍;预裂孔采用导爆索捆绑药卷同时起爆、超前主炮孔起爆的方法，超前主炮孔起爆的间隔时间不少于100ms，缓冲孔与主爆区采用逐孔微差起爆方式进行起爆。

露天采场针对岩体地质特征进行了预裂爆破试验，根据经验公式计算，分别选取1．0、1．3、1．5m的预裂孔距进行试验，通过试验效果对比分析，终了靠帮边坡形成完整的轮廓面，预裂孔痕率80%以上，边坡顶部局部有裂缝，无散块挂帮现象，最终边坡稳定性好。与深孔台阶爆破相比，预裂爆破增加的成本较高，主要是钻孔增加、炸药单耗较大、人工费与材料费增大等。经测算，预裂孔距为1．0m的预裂爆破成本是孔距1．5m的1．5倍，显然，孔距越大，穿孔效率越高，预裂爆破成本越低，是降低成本的有效途径。经过多次现场试验与效果分析，综合选定预裂孔距为1．5m，确定了不同岩性部位的线装药密度，岩体裂隙不发育区域线装药密度为800～1000g/m，岩体裂隙发育或软弱岩层区域线装药密度为700g/m。

4技术问题及注意事项

（1）根据矿山的岩体类型，合理确定孔距和装药量是十分重要的。在预裂爆破方面，岩体的性质对爆破效果的影响要大于其他爆破方法。因此，预裂爆破的设计和施工在不同的地质条件下是不同的。（2）爆破后，岩体很容易沿裂隙方向展开。如果要求矿井预裂垂直于岩层，则必须采用孔距均匀的炮眼，使预裂沿预定方向出现。预裂爆破的裂缝沿井筒中心的轴线方向形成。（3）在矿山工程实践操作当中，预裂爆破可超前主爆区先行起爆，即在主爆区尚未爆破开挖之前，先沿设计轮廓实施预裂爆破，形成预裂缝，而后逐步进行主爆区的作业。（4）预裂爆破产生的危险飞石是不容忽视的，因此有必要对预裂孔进行封盖，且盖层材料不能离岩体太近。其原因是在矿山爆破工程中必须给爆炸气体提供膨胀空间。

5结语

矿山进行陡帮开采，终了靠帮边坡的稳定性至关重要，直接制约着矿山的安全生产，以及生产的延续性。预裂爆破技术的应用能有效减弱爆破震动对靠帮边坡的影响，能有效解决终了靠帮边坡面破碎、浮石与散块挂帮等问题，能保留完整的边坡面，确保终了靠帮边坡的稳定性，保障下部平台的作业安全。短期来看，预裂爆破成本较普通爆破成本有较大提高，从长远综合考虑，可减少终了靠帮边坡的管理与维护费用，且生产安全得到保障，故用预裂爆破技术进行露天矿山终了靠帮边坡控制是必要的。

参考文献

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