露天爆破大块产生的原因分析及解决措施

麦宗华　郎启富

(玉溪大红山矿业有限公司)



露天爆破大块产生的原因分析及解决措施

麦宗华郎启富

(玉溪大红山矿业有限公司)

摘要爆破作业是露天采矿的重要组成部分，爆破效果的好坏直接影响挖掘运输作业，爆破效果不好，产生根底和大块，增加二次爆破与机械破碎工作量，导致采矿生产成本增高。因此，控制露天爆破大块率与避免根底的产生，对提高生产效率，节约采矿成本，保证生产安全意义重大。

关键词露天爆破大块率对策

露天采场爆破大块率是衡量爆破效果好坏的重要指标。2011年，玉溪大红山矿业公司380万t/a的露天采场出现了爆破大块超标的问题，为此，对该露天采场910～895m平台的A33～A34线爆破进行了深入研究。通过收集相关回采、爆破参数，并根据生产实际进行分析，制定相关措施，以解决大块率过高的问题。

1　地质概况

该采矿爆破岩石为白云石大理岩、变质钠熔岩、凝灰岩、绿泥辉长辉绿岩、角砾石，矿石为低品位熔岩铁矿。该区域矿岩节理裂隙发育程度一般，f=8～10，属中等稳固和稳固矿岩，具有良好的可爆性。但由于该区域有民采空区和前次爆破后冲破坏，下部是空洞和裂隙发育，且台阶表层1～2m较破碎，不利于穿孔和装药爆破，可爆性不好。

2　爆　破

爆破范围:910～895m台阶，A33～A34剖面线，顶板实际标高908～910m，底板实际标高895m。设计爆破排数5排，爆破孔数48个，爆破方量18 240m3，总孔深808.5m，总装药量8 206kg。经实测爆区长54.5m，宽23.1m，台阶高14m,计算爆破实际方量为17 625.3m3，与设计爆破方量相差638.7m3，爆落矿岩总量与设计爆破总方量基本吻合。

2.1爆破参数设计

本次爆破共有5排炮孔，炮孔成三角形布置，爆破孔数总共48个，孔径165mm,单孔深16.5m，设计总孔深808.5m，堵塞长度第一排7.4m，第2～第5排为7.2，7.6，5.3m，堵塞总长320.7m,装药长度约487.8m,炮孔利用率约60.3%,设计总装药量约8 206kg，炸药单耗0.45m3。其中:①第一排10个孔，底盘抵抗线W=5m，孔距a=4.5m，炮孔密集系数M=0.9;②第二排～前四孔，第四排前6孔、第五排前5个孔排距b=4m,孔距a=5.5m，M=1.38；③其余孔排距b=5，孔距a=6，M=1.2。根据相关公式计算，以上炮孔堵塞长度、底盘抵抗线、排距、孔距等各参数设计合理[1]。

2.2炮孔施工实测分析

经过现场实测，爆破参数发生了较大变化，爆破排数仍为5排，受反冲裂隙和采空区的影响，各排炮孔数都有所变化,分别为10，12，6，10，11个，局部排距和孔距与设计有一定出入,孔网参数较设计小，炮孔基本呈三角形布置；爆破总孔数为49个(含一个废孔)，30个孔底受采空区的影响，20个不合格(孔深与设计出入2m以上，包含8个孔底受采空旧巷影响)，合格孔数7个，炮孔合格率14.5%；炮孔孔径165mm,孔深平均13.8m,总施工孔深676.1m,较设计808.5m减少132.4m。由于大部份炮孔孔底为采空区，炮孔装药深度较设计大幅缩短，实装炸药5 040kg,设计装药量8 068kg,经换算，装药孔深约305.5m，炮孔利用率约45.2%。炸药单耗0.29kg/m3，较设计低0.16kg/m3[2-3]。

(1)第一排共10个孔，4个孔深不合格，与设计出入2m以上，7个孔底存有空区(含2个孔深不合格)，合格孔数为1个，炮孔合格率为10%；孔深为9～17m,平均孔深14.4m，较设计17m少2.6m；底盘抵抗线约4.7m,较设计5m少0.3m;孔距平均a=4.8m,较设计4.5m大0.3m；炮孔密集系数M=1.02，比设计0.9大0.12;实装炸药1 125kg,较设计1 590kg少465kg。孔增而药少，其原因为受孔底采空区影响，部份炮孔装药长度缩短；排距和装药量较设计减少，炸药单耗减小。

(2)第二排12个孔，较设计增加3个孔，6个孔深不合格，与设计出入2m以上，其中6个孔底有空区(含两个孔深不合格)，合格孔数为2个，炮孔合格率为16.7%;孔深在5.5～17m,平均孔深12.2m，较设计16.9m少4.7m；排距平均4.4m,较设计4.6m少0.2m;孔距平均5.6m,较设计5.8m少0.2m;炮孔密集系数M=1.27,较设计大0.01;实装炸药945kg,较设计2 123kg少1 178kg。分析原因是受孔底采空区及裂隙影响,炮孔装药长度缩短；排距虽较设计增加，但装药量较设计减少量大，炸药单耗总体减小。

(3)第三排6个孔，较设计减少3个孔，1个不合格孔。孔深欠设计孔深2m以上，5个孔底存有采空区，合格孔数为0个，炮孔合格率为0。孔深在16～17.3m,平均孔深16.1m，较设计16.8m少0.7m；排距平均5m,较设计4.5m多0.5m;孔距平均a=6m,较设计5.8m多0.2m，炮孔密集系数M=1.20,较设计1.29小0.09。实装炸药840kg,较设计959kg少装119kg。原因是受孔底采空区和裂隙影响,炮孔装药长度缩短，排距虽较设计增加，但装药量较设计减少量大，炸药单耗总体减小。

(4)第四排10个孔与设计相符，4个不合格孔，孔深与设计出入2m以上，7个孔底存有空区(含两个孔深不合格孔)，合格孔数为1个，炮孔合格率为10%。孔深在4.6～18m，平均孔深14.1m，较设计16.7m少3.6m；排距平均4.5m,较设计4.3m多0.2m;孔距平均a=5.7m,与设计相符，炮孔密集系数M=1.26,较设计1.31少0.5。实装炸药1 170kg,较设计1 676kg少装506kg。分析原因是受孔底采空区及裂隙影响,部分炮孔装药长度缩短；排距虽较设计增加，但装药量较设计减少较多，炸药单耗总体减小。

(5)第五排11个孔，5个不合格孔(孔深欠设计2m以上)，5个孔底存有空区(含两个孔深不合格)，合格孔数3个，炮孔合格率27%。孔深在6～17.4m，平均孔深13.5m，较设计16.8m少3.3m；排距平均4.55m,较设计4.5m多0.05m;孔距平均a=5.75m,较设计5.45m少0.3m，炮孔密集系数M=1.20,较设计1.27小0.07；实装炸药960kg,较设计1 914kg少装954kg。分析原因是受孔底采空区及裂隙影响,部分炮孔装药长度缩短；排距虽较设计增加，但装药量较设计减少量大，炸药单耗总体减小。

总观本次爆破，炮孔排距、孔距已基本达到设计要求，但爆破区域穿孔及装药爆破受采空区和爆破反冲破坏形成的裂隙影响较大，大部分中深孔不能穿到设计位置，不能按设计布置方式布孔，装药长度达不到设计长度，炮孔合格率低，装药量及炸药单耗少于设计量，爆破效果难以控制。

2.3装药及起爆方式

采用连续装药与间隔装药的方式，孔深达到设计值且不受空区、旧巷道与裂隙影响，炮孔装药段长的采用间隔装药；炮孔受空区、旧巷道与裂隙影响，炮孔装药段不足的采用连续装药[4]。

图1　炮孔装药结构

2.4起爆方式

采用排间微差起爆方式，炮孔连线见图2。

图2　炮孔连线

3　爆破效果

本次爆破矿岩总量约17 625.3m3，爆破前台阶边缘参差不齐，底盘抵抗线为3～10m；台阶平面高低起伏3m左右，主要由于上次爆破松动后过度出矿所致。本次爆破由于前排排面不规整，台阶平面凸凹不平，又受空区和装药的影响，爆破能量释放不均匀，爆破效果较差，大块较多，塌落边界不规整，空区处塌落量大[5]。

爆破前的台阶情况如图3所示。爆破后效果见图4。

图3　爆破前台阶情况 (台阶坡顶线不规整，超挖严重)

图4　爆破后爆堆 (大块新鲜断面较少，多为黄褐色原生面)

4　爆破大块产生原因

(1)穿孔参数及施工质量。根据炮孔直径、台阶高度和矿岩性质布置炮孔，炮孔孔、排距过大，矿岩不能充分破碎，产生大块。

(2)矿岩性质。破碎地质裂隙发育、夹层岩石较多的地段，爆轰气体从矿岩裂隙中泄露，体积较大的块状岩得不到有效破碎而形成大块，在爆堆大块中常可看见黄褐色的原生面(如图4)，而不是矿岩爆破后产生的新鲜断面；硬软岩分界面相当于自由面，对应力波起到卸载作用，加上岩石软硬程度的变化，使其碰撞破碎效应减弱，因而产生较多大块。

(3)炸药单耗。不合理的炸药单耗也是大块产生的原因之一，特别是在炸药单耗过低的情况下，大块率明显提升。

(4)生产过程中各个工序的相互影响。生产过程中穿孔、装药、爆破、铲装、运输各个工序都需要密切的配合，超深过多、铲装不及时或超挖，都会导致台阶坡顶线、坡底线不规则，导致大块产生。

(5)采空旧巷和空区。采空旧巷和空区的存在增加了穿孔作业的难度，使得炮孔质量低，欠深、超深问题严重，导致爆破效果差；采空旧巷和空区范围、形状的不确定性也给爆破炸药量的确定带来了难度，给设计和施工带来困难[6]。

5　对　策

(1)确定合理的爆破参数。结合矿岩性质及现场实际情况，确定合理的炮孔直径、孔距、排距、装药量、炸药单耗、填塞方式、装药方式、起爆方式等，才能有效降低大块率。

(2)加强生产过程中各个工序的配合，为下一生产工序创造有利条件。在最后一排孔实行预裂爆破，保护下一爆破区域台阶坡面的完整性；严格控制超深过多、超挖现象，保护好下一台阶坡面及顶部矿岩不被破坏。

(3)尽量采用孔内间隔装药方式。连续装药的方式炸药能量多集中于台阶中下部，台阶上部受爆破作用小。间隔装药可以使炸药能量均匀作用于岩体上，有效地提高炸药利用率，减少大块产生。

(4)采用大孔距，小排距方式布孔。增大孔距可以防止炮孔过早被撕裂，延长爆破能量在岩体中的作用时间，增加破碎效果。

(5)加强采空旧巷和空区探查工作。采空区及民采旧巷道是影响穿孔质量的最大因素，从技术上很难克服，但可通过摸清采空旧巷和空区的形状、位置，为穿孔爆破设计及作业提供可靠依据，降低施工难度，提高作业效率及爆破效果。

参考文献

[1]林德余.矿山爆破工程[M]．北京：冶金工业出版社,1993.

[2]中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程[M].北京：冶金工业出版社，1992.

[3]李保祥.金属矿床露天开采[M].北京：冶金工业出版社,1992.

[4]李景环.论露天矿深孔爆破矿石块度优化的途径[J].金属矿山,1992(4):15-21.

[5]裴峰.降低爆破大块及根底的技术措拖[J].矿业快报,2000(16):18-21.

[6]税承慧.露天爆破生产大块和根底的原因及对策[J].矿业快报,2003(3):11-13.

(收稿日期2016-05-06)

麦宗华(1988—)，男，工程师，653405 云南省玉溪市新平县嘎洒镇。