露天采矿边坡控制性爆破施工技术刍议

露天采矿边坡控制性爆破施工技术刍议

杨保忠

滁州琅琊山矿业工程技术有限公司  邮编：239000

摘要：本文对露天采矿边坡控制性爆破施工技术进行深入探讨，以提高采矿场地的安全性和效率。介绍了露天采矿的基本概念和边坡稳定性分析方法，然后着重讨论了爆破在采矿中的应用及其现有技术的局限性。并阐述了爆破参数设计原则和控制性爆破施工技术，验证了该技术在提高边坡稳定性方面的有效性，并提出了改进建议。

关键词：露天采矿；边坡稳定性；控制性爆破；施工技术；安全性；效率

引言：露天采矿作为一种常见的矿业开采方式，在资源丰富的地区广泛运用。在复杂地质条件下，采矿过程中常常面临着边坡稳定性的挑战，边坡失稳可能导致人员伤亡和财产损失。提高采矿场地的边坡稳定性成为了矿业安全管理的重要课题。爆破作为一种常见的采矿工程技术，其在控制地表及边坡形态方面具有独特的优势。

一、露天采矿以及边坡稳定分析

（一）露天采矿概述

露天采矿是通过剥离矿体上覆岩土，以在露天状态下自上而下开采矿石的过程。相比于地下采矿，露天采矿具有更高的生产效率和较低的成本的优势，并且能够对表层资源进行充分利用。但露天采矿过程中伴随着边坡稳定性问题，由于大量的土石体受到剥离和挖掘，导致边坡失稳，进而引发灾害。

（二）边坡稳定性分析方法

评估露天采矿场地安全性的重要手段是对边坡稳定性分析。常用的边坡稳定性分析方法包括经验方法、解析方法和数值模拟方法。经验方法主要依照历史数据和专家经验，对边坡稳定性进行评估，例如贝里曼法和布拉茨法。解析方法则基于土体力学理论，通过数学推导分析边坡的稳定性。而数值模拟方法则利用计算机模拟土体的力学行为，例如有限元法和边界元法，能够更精确地模拟复杂边坡结构和地质条件下的稳定性。

（三）爆破在采矿中的应用

爆破技术在露天采矿中起着至关重要的作用，其主要功能包括破碎岩石、疏通通道、开拓采矿面等。传统的露天采矿爆破常常采用非精确的爆破参数设计，难以控制爆炸能量和方向，可能导致边坡失稳、环境污染等问题。

二、边坡稳定性分析

（一）边坡稳定性评价方法

边坡稳定性评价是确定露天采矿场地安全性的关键步骤之一。在进行边坡稳定性评价时，常采用的方法包括定性评价和定量评价两种。定性评价主要依靠工程师的经验和判断，通过对地质地貌、边坡形态、岩土结构等因素的观察和分析，对边坡稳定性进行初步评估。定性评价的优点在于简单快捷，但受主观因素影响较大，难以量化边坡稳定性的程度。定量评价则通过数学方法对边坡稳定性进行精确分析和计算。常用的定量评价方法包括极限平衡法、有限元法和边界元法等。

（二）影响边坡稳定性的因素

边坡稳定性受到多种因素的影响，软弱的岩层容易发生滑坡和崩塌，地质构造复杂性直接影响边坡稳定性。坡度、坡向和地貌特征对边坡稳定性有重要影响。陡峭的坡度和不规则地形增加了边坡失稳的风险。降雨和地下水位变化对边坡稳定性有显著影响。降雨引发的地表径流和地下水位上升可能导致边坡松动和滑动。采矿和土地开发等人为活动也会加剧边坡稳定性问题。过度开采和挖掘会破坏原有地质结构，增加边坡失稳的风险。

（三）现有边坡控制技术的局限性

现有的边坡控制技术往往只适用于特定的地质条件，难以适应复杂多变的地质环境。一些边坡控制技术的应用成本较高，包括材料费用、人工费用和设备费用等，限制了其在一些项目中的推广应用。边坡控制技术缺乏统一的技术标准和规范，导致了各地施工技术水平不一，存在一定的质量风险。一些边坡控制技术需要长期维护和监测，一旦缺乏有效的管理和维护，可能会导致边坡失稳风险的重新出现。针对现有边坡控制技术的局限性，有必要进一步探索创新的技术手段，提高边坡稳定性的控制水平。

三、爆破参数设计

（一）爆破参数的影响因素

设计爆破参数时需要考虑多种因素，因为这些因素直接影响爆破效果和边坡稳定性。岩石的硬度、强度、断裂特性等决定了所需爆破参数的选择。不同类型的岩体需要不同的爆破参数来实现预期的破碎效果。炸药的爆炸速度和能量释放程度等参数对爆破效果有直接影响。选择合适的炸药不仅能提高爆破效率，还能降低边坡失稳的风险。地质条件，包括地层的倾角、岩性分布和地下水情况，直接影响爆破参数的设计。不同地质条件下可能需要采用不同的爆破方案来保证边坡稳定性。爆破孔径的大小和布置方式也会影响炸药的爆炸效果，从而影响边坡的稳定性。合理的孔径设计和布置可以提高爆破效率，并减少对边坡的影响。

（二）爆破参数设计原则

设计爆破参数时需要遵循一些基本原则，以确保爆破过程的安全性和效率。首先，爆破参数设计必须优先考虑边坡的稳定性和人员的安全，遵循合理的爆破设计标准和规范，确保爆破过程安全可控。在确保安全的前提下，尽量减少爆破成本是设计爆破参数的另一重要原则。通过合理的参数设计和优化爆破方案，可以降低成本，提高采矿效率。爆破过程可能会对周围环境产生影响，因此在设计爆破参数时，需要考虑环境保护因素，尽量减少对周围环境的影响。

（三）数值模拟在爆破参数设计中的应用

数值模拟是现代爆破工程中常用的设计工具，在爆破参数设计中发挥着重要作用。它可以模拟炸药的爆炸过程，预测爆破效果和影响范围，为爆破参数设计提供参考依据。通过数值模拟，可以对不同的爆破方案进行比较和优化，选择最合适的方案，提高爆破效率和边坡稳定性。传统的爆破参数设计通常需要大量试验和实地观察，成本较高。而数值模拟可以在计算机上进行，减少试验成本和时间，提高工程设计效率。数值模拟结果为工程决策提供科学依据，帮助工程师更好地理解爆破过程，减少不确定性因素，降低工程风险。数值模拟在爆破参数设计中具有重要的应用前景，为提高爆破效率和边坡稳定性提供了有效手段。

四、控制性爆破施工技术

（一）控制性爆破的概念与原理

控制性爆破是一种旨在减少爆破对周围环境和结构物影响的技术，确保爆破过程的安全可控。其核心原理是通过精确控制炸药的爆炸能量、方向和时间，使爆破能精确地破坏目标岩体，同时尽可能减少对周围环境和结构的影响。随着炸药、爆破设备和爆破参数设计技术的不断进步，控制性爆破技术为采矿工程的安全和效率提供了新的解决方案。

（二）控制性爆破的常用方法

预裂爆破是一种常用的控制性爆破方法，通过预先布置的裂缝来减小岩石的抗爆破性能，实现精确控制爆破方向和范围。该方法通常采用钻孔爆破或钻孔射孔爆破，通过控制预裂缝的位置、长度和方向来达到预期效果。

单排爆破是在岩体表面布置单排爆破孔，以控制爆破方向和范围。为了确保达到预期效果，爆破孔的位置、间距和深度等参数需要精确设计。

多段爆破是将炸药分成多个段落进行连续爆炸，通过控制每个段落的爆炸时间和能量释放量，实现对岩体的精确控制和破坏。通常在爆破孔中设置分段器，以确保每个段落的爆炸时间间隔和能量释放量。

（三）控制性爆破在边坡稳定性控制中的应用

控制性爆破技术在边坡稳定性控制中发挥着重要作用，其应用主要体现在通过精确控制爆炸能量和方向，控制性爆破技术可以有效减小边坡失稳的风险，提高边坡的稳定性。传统爆破常常伴随着强烈的振动和噪音，对周围环境和结构物造成影响。而控制性爆破技术可以减小爆破振动和噪音的影响，保护周围环境和结构物的安全。控制性爆破技术可以根据采矿工程的布局和需求，精确控制爆破方向和范围，优化爆破方案，提高采矿效率和经济效益。

结论：影响采矿场地安全的关键因素是边坡稳定性，而传统爆破技术难以精确控制爆炸能量和方向，容易造成边坡失稳风险。有必要引入控制性爆破技术来提高边坡稳定性和采矿安全性。控制性爆破技术在边坡稳定性控制中具有重要意义和应用前景，对于提高采矿场地的安全性和效率具有积极的促进作用。未来的研究方向应当着重于控制性爆破技术的进一步改进和完善，提高其适用性和可操作性，为矿业安全管理和技术创新提供更多的支持和保障。