预裂爆破技术在露天矿山的应用实践

预裂爆破技术在露天矿山的应用实践

赵廷贵

（贵州开源爆破工程有限公司，贵州，清镇，551400）

摘要：使用预裂爆破是控制露天矿边坡稳定的手段之一。本文介绍了在贵州省某露天矿使用预裂爆破控制边坡稳定的实践经验，预裂爆破达到了预期效果，对于露天矿边坡控制技术具有一定的参考价值。

关键词：露天矿山；边坡控制；预裂爆破

1 引言

露天爆破开挖引起的爆破振动是影响矿山环境安全的问题之一，台阶爆破作业往往是大范围的岩石破碎工程，其产生的振动效应影响范围广、振 动危害大，因此，对台阶爆破的振动效应进行预测显 得尤为重要。爆破振动不仅会造成炸药能量不必要的浪费，还会影响边坡或建（构）筑物的稳定性，威胁到矿山企业的发展。预裂爆破和光面爆破是控制爆破振动对边坡的破坏的两种主要手段。预裂爆破是指沿开挖边界布置密集炮孔采用不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区爆破之前起爆，在爆破和保留区之间形成一道有一定宽度的贯穿裂缝，以减弱主体爆破对保留岩体的破坏，并形成平整的轮廓面的爆破作业。

预裂爆破基本作业方法有下列两种:

（1）预裂孔先行爆破法。在主体石方钻孔之前，先沿边坡钻密孔进行预裂爆破，然后再进行主体石方钻孔爆破。

（2） 一次分段延期起爆法。预裂孔和主爆破孔用毫秒延期雷管同次分段起爆，预裂孔先于主爆孔100~150ms起爆。

2工程概况

某磷矿集团开采的矿区位于贵州省瓮安县、福泉市境内，隶属黔南布依族苗族自治州。地理坐标为：东经107°20′～107°26′，北纬26°55′～27°05′。矿区南北长17.5km，东西宽2.25～4km，面积为58km2。其中高坪矿区由英坪、磨坊、小坝、大寨四个矿段组成，面积为28km2；白岩矿区由穿岩洞、大塘、王家院、新桥、玉华五个矿段组成，面积为30km2。为了减少爆破振动对边坡的影响，该集团中的一个露天矿拟采用预裂爆破。

3爆破参数设计

3.1炮孔参数设计

预裂爆破，炮孔分为主爆孔、缓冲孔和预裂孔。

主爆孔的有关参数如下：孔径180 mm，倾角90°，孔深10-13m（含1 m超深），孔距7 m，排距5 m，平均炸药单耗0.38 kg/m³。

缓冲孔的有关参数如下：孔径173 mm，倾角90°，孔距6 m，排距（即距离最后一排主爆孔的距离）4 m，孔深6 m-8 m（具体根据台阶高度确定），炸药单耗0.38 kg/m³。

预裂孔的有关参数如下：孔径120 mm，倾角63°，排距（即距离缓冲孔的距离）3.5 m，孔距按照有关理论，可以使用如下公式计算：a=(10-14)d,其中a为孔距，d为炮孔直径，则a=(10-14)×0.12 m=1.2 m-1.68 m ，取1.4 m 。炮孔长度按照与主爆孔到同一水平来定，例如当主爆孔深度为12 m时，预裂孔长度为L=12 m/sin63°=13.5 m。

炮孔剖面布置图如图1所示，图中的炮孔深度以主爆孔12 m为例，当主爆孔深度有变化时，缓冲孔、预裂孔的深度要相应调整。

图1 主爆孔、缓冲孔和预裂孔剖面布置图

3.2 装药结构

对于主爆孔和缓冲孔，炸药采用现场混装铵油炸药，雷管采用数码电子雷管，每个炮孔使用两发雷管，一个起爆具，做成起爆药包。

对于预裂孔，炸药全部采用成品乳化炸药，装药结构为不耦合装药，延米装药量按照1 kg/m 来计算。具体结构为：将炸药捆绑在竹片上，每个正常预裂孔捆绑3个长条形药包，每个药包使用1发电子雷管引爆。对于长度小于9 m的预裂孔，根据炮孔实际长度，可以采用2个甚至1个长条形药包的结构。图2所示为预裂孔装药结构图。

图2 预裂孔装药结构图

3.3延时网路设计

起爆时，按照先预裂孔，再主爆孔，最后缓冲孔的顺序起爆，如图3所示,图中孔旁边的数字表示该炮孔起爆时间，单位：ms。

图3 延时网路图

4质量与安全控制技术

4.1施工质量控制措施

1、技术人员根据设计的炮孔位置于现场布设穿孔位置，并设置标示牌，注明钻孔深度等穿孔技术要求。

2、钻孔孔径应严格按设计孔径、垂直度控制。

3、钻孔孔位、角度和孔深应符合爆破设计的规定。深10m以上的孔孔深误差不得大于50cm；深10m以下的孔孔深误差不得大于30cm；斜破和光面爆破钻孔不得大于孔向偏差为0.2°，其它钻孔孔向偏差不得大于0.5°。

4、开孔误差不应大于钻孔孔径，已完成的钻孔，孔口周边岩屑、碎石应清理干净，孔口应予以保护。对于因堵塞无法装药的钻孔，应予以补孔。钻孔经检查合格后方可装药。

5、装药工作完成后，再次检测炮孔填塞长度，以保证炮孔的填塞质量，填塞用钻孔时形成的岩粉作回填料。

6、使用粗的电导线作为起爆总线，减小总线电阻。

7、当需要使用两台起爆器注册时，需要将现场划分成两个分区，每个起爆器注册一个分区。在组网连接时，注意两个分区要分开组网，切不可互相交叉混淆。

4.2施工安全措施

1、制定安全爆破规章制度和安全操作规程，施工现场必须戴好安全帽等劳保措施，严禁携带香烟、火种、手机进入爆破现场。

2、炮孔的填塞采用细沙土，轻捣密实的进行覆盖。

3、爆破区域指定时间内，非爆破施工人员不得入内，炮孔填塞完成后，派专人在预计安全距离四周进行鸣哨警戒，并设专人统一指挥，

4、爆破时统一指挥，爆破人员必须持证上岗。

5、爆破器材的领用、发放、保管、使用制度层层把关，层层落实，并作好现场的临时守护，防止流失。

6、组网用的母线，要避免浸泡在水中。如果现场积水较多，可以在母线经过的地方垫一块石头或者采取其他措施。

7、炮孔填塞后要经常检查雷管脚线有无下沉现象，如果发现有，要及时调整脚线固定的位置，既要防止下沉中脚线被拉断，又要防止脚线的卡槽随着炮孔填塞部分的下沉而沉入炮孔内部。

8、卡线人员、连网人员需要随身携带电胶布。当需要把雷管从母线上去下重新卡线连接时，需要将母线上的破损部位包扎好。其他接头处也应该包好。

9、当遇到道路结冰、大雪等恶劣天气时，当天停止爆破作业。

5爆破效果分析

通过使用预裂爆破技术，取得了预期的爆破效果。爆破后的边坡，较为平整，能明显看到岩壁上还有预裂孔的痕迹，半孔率达到75%以上。预裂爆破减轻了爆破对永久边坡的破坏，保护了岩体的完整性。经预裂爆破的永久边坡，没有出现滑坡、开裂等现象。

当然，预裂爆破在实施中还存在一定的不足，如钻孔时，预裂孔没有完全控制在同一个平面内，造成爆破边坡平整度不够；再比如，预裂孔之间平行度不够，影响边坡的美观度。这些不足需要在后续的爆破中不断改进。

参考文献

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