边坡预裂爆破技术应用探讨

边坡预裂爆破技术应用探讨

黄大伟  李建刚  陈骁

甘肃赛福特爆破工程有限公司   甘肃兰州  730050 

摘要：深孔预裂爆破技术在高陡边坡采矿中能够有效减缓爆破干扰，稳固边坡，减少剥离量，节省开支，提高经济效益。然而，实际应用中，由于矿山地质条件复杂，施工难度大，以及深孔钻探设备性能不足等问题，使得这一技术的实施受到了限制。因此，有必要深入研究露天矿山高陡边坡的地质结构特点，对深孔预裂爆破技术进行适当调整和改进，并将其运用于实际生产中，以保证边坡稳定性，为矿山开采提供坚实保障。

关键词：露天矿山；高陡边坡；超深孔；预裂爆破

预裂爆破技术作为一种可控爆破方式，能够在不产生抛掷现象的情况下，将矿山岩石加工为具有裂缝的体块。此技术在处理高陡边坡开采工作方面表现出色，通过采用超深孔预裂爆破技术提前破碎断层岩石，有助于提高边坡角度，减少剥采比，保障生产流程稳定性。然而，在实际应用中仍面临诸多难题，例如钻孔深度远胜于常规爆破，对精准度有着极高要求，从而影响到实施效果；装填及封堵阶段易引发炸药密度分布不均与密封强度欠佳的问题；此外，大规模的开采作业依赖于复杂装备并需面对高度地质风险，必须采取起爆措施来控制爆破振动，保证周边设备及人员安全。当前，超深孔预裂爆破技术在复杂高陡边坡应用中仍处于初始阶段，尤其面对需严格遵循技术规范及特定施工环境的露天矿山，常规作业方法已不足以满足实际需要。深入探讨并积极运用超深孔预裂爆破这一新兴技术，对提升露天矿山高峻险要边坡岩体的安全性以及采掘作业效率均有着至关重要的作用及深远影响。

1露天矿山地质结构特征

对于超深度孔预裂爆破技术在露天矿山作业中的应用，首要的措施便是对现场环境及地质构造特征进行全面深入的调查研究。以本次案例中所涉及到的露天矿山为例，其矿体高度陡峭的部分恰好坐落于矿区的北侧地区，整体呈近似于东西方向的走势，矿脉走向大体位于90°至100°之间，而倾角则朝向北方且倾斜角度较大，大约在75°至90°之间[1]。特别需要指出的是，矿带的走向呈现出中间宽阔两端狭窄的透镜状结构，同时在延伸方向上呈现出板状形态。具体而言，该矿带的长度约为1280米，宽度则在50米至170米之间，而其深度更是高达630米。在矿物质赋存的岩石性质方面，无论是围岩还是夹石，其岩性均与矿石保持了极高的一致性，主要由构造角砾岩构成，通过深入细致的研究和讨论，发现该矿带所产出的矿石具有显著的工业利用价值，属于中硫化物微细浸染型金矿石，依据矿石的自然属性，可以将其归类为原生矿石。

2超深孔预裂爆破技术调整

2.1设定起爆网络

在众多运用超深孔预裂爆破技术的大型工程项目中，电雷管往往通过并联的方式与引爆导爆索紧密结合，从而构建出独具特色的起爆网络系统。考虑到本研究区域内的露天矿山普遍面临着边坡高度较高且坡度较为陡峭的难题，为减少爆破震动对边坡稳定产生的不利效应，采用16 kg的预裂孔单响药量作为施工准则，在执行超深孔预裂爆破技术的过程中，必须严格把控预裂缝能否顺利贯通并在地表形成适当的开裂宽度。针对稳固性良好的岩石，预裂宽度应不小于1.0cm；而对于硬度更高的岩石，预裂缝的宽度则需要进一步提升至0.5cm。此外，药卷须均匀布设于导爆索，且相邻药卷间距务必控制在50cm以内，以避免超出现有药卷的殉爆范围。鉴于孔底束缚力较强，底部药包的强度也应有相应提升，约为线状药态密度的2~5倍[2]。在装药阶段，建议在距离孔口约3米的深度范围内避免装药，可用粗砂进行填充，但无需进行捣实处理。若填塞段过短，有可能引发漏斗现象；反之，若填充物长度过大，便会影响预裂缝的产生效果。

2.2确定参数

通过详尽的实地测量和充分研究，了解到本区域露天采矿钻孔直径为95mm。为此，选用具有高效风压的潜孔钻机进行钻孔工作。针对矿山高陡斜坡段高达24米阶梯的实际情况，将超深调整至0.8m。最佳钻孔倾角设定在60°至65°之间，孔间距设定为1.5米。基于边坡角度与倾斜角的精确数据分析，炮孔深度被准确确定为27.6m。为保证爆破效果，选用砂子、粘土和岩粉等材料作为堵塞物，并将堵塞长度设为3m。装药结构设计如下：底部加强段每米装药量为1.57公斤，中部正常段每米装药量为0.72公斤，上部减弱段每米装药量为0.48公斤，单孔总装药量为16公斤。

2.3装药准备

在采用超常规的预裂爆破技术进行深孔挖掘时，由于封堵期较普通爆破延长，岩体内最小抵抗线可能无法达到安全标准。这使得爆破能量被迫集中于岩体截面深处，凸显出正向装药与反向装药在此种情况下的相似性。然而，需注意的是，虽然反向装药操作简单易行，但从实际操作角度看，正向装药更具优势，特别是在安全管理方面表现出色，且能明显减少爆破材料用量。故在本次爆破中，正向不耦合装药设计为首选[3]。具体而言，将以三个药卷为单位，紧密捆绑成大药柱，再根据线装药量分布情况，将药柱分段捆绑在导爆索上，确保炸药均匀分布于预裂孔中。对于32毫米药卷，将严格按照规定，捆绑在导爆索及竹片上，并在孔底距地表约2米处装入每米1.57千克药量。该药卷尺寸为32毫米×22厘米×200克。通过以上装药方式，可有效提升单位长度内装药量，大幅度增强预裂爆破效果，确保炸药稳定传递爆炸。

2.4装药施工

为了保证预裂爆破所应达成的预期任务，以及相应的技术性能能够得到充分体现，在本次施工作业过程中，采取了深孔简易装药方法。具体而言，首先，利用包扎胶带将炸药制作成尺寸分别为32毫米乘以22厘米乘以200克的条状药包；其次，对这些已经制备完成的药包进行精细处理，精心地将它们逐个捣实填塞到炮孔底部；紧接着，布置导爆索延伸至炮孔的外侧部位，并在此基础之上，用绳索将药卷进行牢固捆绑，重复以上步骤直到满足所需的装药长度要求为止。

3爆破效果

采用深度超前预裂爆破模式，在露天矿山激进陡峭临界边坡区执行爆破施工，重构工作的孔口处的岩层状态得以充分保护，预裂纹路的平均长度处于1m至4m的区间范围内；特别是在岩层地质构造层面较发育的特殊地带，预裂纹路的总长甚至可能达到接近7m。经过大规模岩土资源的开采和处理，原先高度达到了24m的最终边坡预裂面呈现出一种平滑、美观的视觉效果，岩层的整体结构得到了有效的保存。与此同时，爆破施工过程中产生的震动，对边坡稳定性的影响被严格控制在预先设定的范围之内，对高边坡的振动干扰相对较轻，预裂爆破的实际效果堪称完美。

4结语

综上，在实行诸如超深孔预裂爆破这样至关重要的工艺流程环节时，必须对钻孔质量的细节层面给予高度关注以及严格把控。尤其是人员在控制孔间距紧密排列之时，若处理操作不慎，极有可能诱发孔洞之间互相交错的情况出现，进而使得爆炸物的填充量超出预期，从而破坏原本期望保留的岩石结构；又或是因为孔与孔轴线呈现出“八字”型的布局模式，从而导致爆炸物的填充量不足，最终致使预裂纹未能有效形成。因此，为了解决上述问题，工作人员需要进行更加深入、全面的探讨和研究工作，以此在提高挖掘质量的同时，进一步加速工程建设的整体进度。

参考文献

[1] 王支华. 泥、砂岩高边坡预裂爆破技术[J]. 商品与质量（建筑与发展）,2014(12):570-570.

[2] 闫大洋,徐淼,叶图强,等. 露天矿靠帮边坡预裂爆破技术的研究[C]. //2015全国矿山采矿技术创新驱动发展交流会论文集. 2015:106-111.

[3] 唐毅,孙飞,李广洲,等. 复杂工况下高边坡预裂爆破技术及施工工艺研究[J]. 爆破,2020,37(1):87-93.