降低露天采矿台阶爆破大块率的方法研究

【摘要】在露天矿开采中，大块率是衡量台阶深孔爆破质量的重要指标之一，大块率较高不仅影响采装作业，还会增加二次爆破和机械破碎的工作量，一定程度上增加了企业的生产成本。本文针对露天矿台阶深孔爆破中大块率产生的原因进行分析，并针对主要大块率較高的原因提出针对性的解决措施。

【关键词】露天矿；台阶深孔爆破；大块率；爆破参数

爆破大块一直是影响露天矿生产的重要因素，虽然对其研究一直在进行，但受限于矿山本省特性的影响，控制爆破大块率的方法措施必须具有较强的针对性。通常来说影响大块率的因素以及降低大块率的措施是多方面的，并且诸多措施已经在实践中取得不错效果。因此对降低露天矿台阶爆破大块率进行深入研究，确定合适的爆破方法和参数，对露天矿台阶爆破开采具有积极的意义。

1.产生爆破大块的主要因素

（1）岩性及岩体结构的影响

在实际的生产实践中发现，台阶深孔爆破大块产生的主要位置分布在断层、节理、层理、夹泥层等地质条件较为复杂的部位，以及炮孔孔口部位和底盘抵抗线过大的台阶根部等。岩性与岩体结构的因素方面，比较发育部位和软硬衔接部位都容易产生大块。另外，在岩体的裂隙比较发育部位受限于爆破不均衡或爆破力减小等因素的影响，同样容易出现较高的大块率。

（2）钻爆参数的影响

在实践爆破生产中，不良爆破很容易产生较高的大块率，影响爆破质量的因素很多，比如炮孔布置、钻孔超深、装药量及结构、底盘抵抗线、钻孔质量、微差间隔时间、爆破方法与顺序等。

首先，在台阶爆破的炮孔布置方面，具体参数需要根据露天矿矿岩的特性来设置，炮孔直径、炮孔间距、排距之间的参数具有相互性，不合理的炮孔参数设计将造成爆炸波与能量不均匀，失去对岩块的挤压和碰撞作用，从而产生大块；其次，从底盘抵抗线方面来看，如果前次爆炸不良而形成爆破后冲与上翻现象，会造成台阶坡面减小，进而是底盘抵抗线过大。一旦抵抗线过大，前排炮孔的部分爆区爆破发挥不了应有的作用，是部分后排炮孔的岩体受到一定的夹制和阻滞作用，这样的后果就是岩矿得不到足够的爆破能量，进而形成大块；再次，钻孔超深方面，如果钻孔超深没有或不足，都会导致台阶形成根底，进而影响爆破大块率；第四，台阶深孔爆破的装药结构分为间隔装药结构和连续装药结构两种，其中连续装药由于堵塞段较长，易导致炮孔上段部分岩石爆破后大块率较高。相反，如果选用间隔装药方法，能够使爆炸波与能力均匀的作用于岩石中，能够大大降低大块率；第五，单位炸药消耗量的设置对大块率具有显著的影响，如果单耗量过小则得不到足够的爆炸能量，容易形成大块和根底，如果单耗量过大，则过多的爆炸能量容易导致飞石与地震效应，严重影响生产安全。

2.降低大块率的措施

（1）采用大孔距小抵抗线的爆破方法

大孔距小抵抗线的爆破方法对降低高硬度岩石爆破大块率具有显著的效果，其爆破作用原理主要为三个方面。其一，大孔距小抵抗线的爆破方式能够使爆破产生的反射拉力作用大大增强，对岩石破碎程度与裂隙网络形成据具有重要的作用。当抵抗线足够小时，反射拉力波达到最大值，此时反射拉力波作用于岩石破碎与裂隙网络形成中的效果就越发明显，能够大大的降低大块率。其二，大孔距小抵抗线的爆破方法能够使爆生气体的推力作用大大增强，爆炸产生的爆炸气体再向裂隙延伸的过程中，抵抗小越小，气体膨胀能就越小，作用于岩石破碎的爆炸能就越大，那么爆破大块率就越小。其三，在深孔爆破中，炸药在炮孔中爆炸产生的爆炸能使局部岩石以炮孔为中心，形成放射状裂隙。当处于大孔距小抵抗线状态下的爆破发生时，爆炸产生的反射能量增强，有利于长裂隙的形成，并且较大的孔距也减弱了应力释放的影响，径向裂隙得到充分发育。

（2）采用微差爆破

在露天矿的台阶爆破中，采用微差爆破一方面可以形成更多新的自由面，另一方面应力波的叠加辅助了岩石的爆碎作用。在岩石爆破工程中，岩石的自由面越多，爆破的效果越好，爆破大块率就越小。在连续的露天深孔爆破中，当第一排爆破时，爆炸能将岩石推向开挖方向，给第二排炮孔形成了新的自由面，减轻了爆破阻力，以此类推，形成良好的爆破效果。合理设置微差爆破情况下，第一排炮孔爆破时产生一个应立波作用区，并且不断向外延伸。当多排炮孔按设计好的时间与次序逐一爆破后，会形成应立波叠加，应立波作用大大增强，增强了岩石破碎效果。

（3）选择合理的炸药单耗和装药结构

炸药单耗是控制爆破效果的重要参数，当炸药单耗设置较小时，爆炸能量较小，对岩石的破碎作用较小，容易形成爆破后块度大、留根底的现象；而当摘要单耗较大时，产生的爆炸能量较大，作用范围也大，容易造成飞石等危险。单位炸药消耗量的选择主要取决于矿石爆破性和具体的爆破条件。通常第一排孔的装药量为：，从第二排起炮孔装药量为：。装药结构采用间隔装药结构，在钻孔中把炸药分成数段，是炸药的爆炸能量均匀的作用于岩石中。

在微差间隔时间选择方面，为保证破碎质量，可选用小抵抗线正三角形布孔、V型微差起爆的方式。确定微差时间是保证微差爆破质量的前提，影响微差时间的因素较多，比如抵抗线、岩石硬度等。合理微差时间的确定可从三个方面入手，一是按照残余应力作用机理确定：；二是按照经验公式确定：；三是根据瑞典兰格富尔公式确定：；最终选择哪种方式一方面要参考国产雷管的误差，另一方面还要参考露天矿岩石的特性。

3.结束语

露天矿开采多采用台阶深孔微差爆破的方法。目前爆破大块产生的因素主要集中在矿床地质特征和爆破参数与方法方面，因此从这几个方面入手研究，对改善爆破效果，降低爆破大块率具有积极的现实意义。在爆破参数的设计方面，必须根据实际的矿山情况对爆破参数进行合理优化，进而确定装药方法。另外，就目前我国大多数露天矿开采中，采用微差起爆技术多数能够取得较好的效果，对降低大块率有较好的效果。

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作者简介

杨凡（1985-），男，2007年毕业于山西电力职业技术学院，主要从事露天采矿方面的工作。