露天矿采区台段最终边坡预裂爆破技术探讨和应用

戚　星，柳呈华，陈　跃

(1、2.中国非金属材料南京矿山工程有限公司　江苏南京　210002　3.大屯煤电集团公司　江苏徐州　221611)



露天矿采区台段最终边坡预裂爆破技术探讨和应用

戚星1，柳呈华2，陈跃3

(1、2.中国非金属材料南京矿山工程有限公司江苏南京2100023.大屯煤电集团公司江苏徐州221611)

摘要：阐述了皖维大尖山露天石灰石矿最终工作边坡预裂爆破施工经验，在保证边坡稳定性的前提下，采取大孔径、加大预裂孔间距和合适的装药结构实施爆破施工，减少了工作量、节省了实施费用。

关键词：预裂爆破； 爆破参数； 装药结构； 爆破施工

1　应用机理

矿山露天采矿采用自上而下分台段开采，每个台段预留最终边坡时要实施预裂爆破。在预裂爆破施工时一般预裂孔的孔间距取值为(8-12)d(d为钻孔直径，单位mm)，当工期紧张，预裂孔内不耦合装药又没有导爆索传爆时，可采取加大孔间距和利用炸药殉爆特性传爆来快速实施预裂爆破。

2　工程案例

皖维大尖山石灰石矿区位于安徽巢湖市北郊，跨灯塔、半汤两行政村界，北面距离合巢芜高速公路约0.3km，距离合福高铁0.1km，均为穿山隧道。矿区走向北偏东，长度约1.8km，年产石灰石260万t，位于区域褶皱背向斜带俞府大村向斜北段，其西翼与凤凰山背斜东翼交接。为山坡露天矿，矿区内节理、裂隙较为发育，矿岩坚硬，放坡后边坡稳定性强，台段水平最高250m，最低100m。

按环保要求每个工作台段最终边坡需做生态植被修复，工作台阶的最终坡面角按设计要求应为55°，需按照预裂爆破施工台阶最终边坡。需要施工的台段共有4个，为上下连续台段，分别是175m-160m台段，160m-145m台段，145m-130m台段，130m-115m台段，矿山一期矿区每个台段施工区长度约380m，需要预裂爆破的矿石量约为280000 m3，工期计划为五个月。根据以上要求，年初我技术部人员按照预裂爆破施工方法编制了施工方案，主要爆破参数的选取如下：钻机选用100H型三脚架潜孔钻机，钻孔直径为100 mm,不耦合系数为3， 预裂孔孔距为1.2m。(见表1)

表1　预裂爆破主要爆破参数选择

预裂孔除孔底加强装药5kg-6kg(约1m药柱)外，其余均用单排连续的32mm乳化炸药卷和导爆索一同绑扎在合适宽度的长竹片上，孔外用毫秒导爆管雷管引爆导爆索。采用孔外微差方式起爆，微差时间25mm。每段齐发爆破药量控制在200kg内(因附近有高铁施工设备及建筑，此药量为安全审核的允许药量)；起爆网络为串联连接。

施工作业顺序为先上后下，钻孔爆破挖装运输依次进行。设计施工方案报业主方备案，因方案的可行性较高而得到业主方的认可，我方做前期施工准备，施工时间由业主方择定。

今年5月15日，接到业主方通知，因附近距离只有100 m的合福高铁正在试运营，并将在6月28日正式通车，要求边坡预裂爆破尽快进行施工，必须6月27日前完成4个台段的爆破施工任务，以及上部三个台段的挖装运输和边坡清理，另从民爆物品销售单位获悉，在此施工期间没有导爆索供应。我方考虑工期紧张，民爆器材种类不齐备，单用常规多排孔微差爆破又不能减弱爆破震动效应，保证预留边坡的稳定性，经过仔细研究，决定探索实施以下预裂爆破方式：1、加大钻孔直径；2加大预裂孔间距；3在装药结构上不用导爆索传爆，仍用不耦合装药，但药量加大，用导爆管雷管起爆，利用炸药殉爆特点实现传爆；将药卷仍然连续绑扎在长竹片上；主爆孔也加大孔径和装药。

钻孔：钻机设备选择宣化金科钻机(高风压)。

预裂孔钻孔直径120mm，钻孔倾斜度55°，用坡度仪校正钻杆角度，控制在55°-57°之间。孔距在1.8m-2.4m之间选取，岩体坚硬取小值，超深1m。主爆孔钻孔直径120mm，钻孔倾斜度65°-75°之间，和预裂孔相邻的主爆孔倾斜度根据情况在65°-70°取值，和预裂孔间隔一排的主爆孔倾斜度根据情况在60-75°取值，其余排主爆孔钻孔倾斜度均取75°。

装药结构：预裂孔延米装药量1.8kg，不耦合系数m=2.5，底部加强装药8公斤，预裂孔与主爆孔孔口之间最小距离4m，孔底距离最小为2.5m。预裂孔用双排连续的：32mm乳化炸药卷和导爆索一同绑扎在合适宽度的毛竹片上，用3发同段位的高段别毫秒导爆管雷管起爆，位置分别安置在全药柱的底部、中部和上部；堵塞长度1.8m-2.2m。

主爆孔按正常装药量装药，延米装药量8.3kg/m，孔内装2发与预裂孔内同样的高段别毫秒导爆管雷管起爆，位置分别在底部和中上部；堵塞长度不小于4.0m。

起爆网络：孔外微差连接，微差时间25ms，导爆管雷管起爆网路，起爆顺序依次是预裂孔—→第一排主爆孔—→第二排主爆孔。每段位齐发爆破药量不超过200kg，起爆网路为串联连接。(表2、图1)

表2　主要钻孔爆破参数选择

图1　预裂孔装药结构

3　应用效果及结论

上述方法爆破施工的总体情况：

1.缩短了施工时间，加快了施工进度；

2.没有受到缺乏导爆索的影响；

3.保留边坡半孔率70%以上，超欠挖控制在±20cm左右，最终边坡达到一次成型，稳固性和平顺度良好。

4.当预裂孔距在2.0m-2.2m范围内取值时，预裂爆破效果明显好于其他。

从5月19日-6月27内完成了沿线1100 m台段爆区的预裂爆破任务，爆后岩体稳固性和平整性符合生态恢复施工的要求，共穿孔5500m，施工期间爆破有害效应控制合适，没有对附近距离100m合福高铁试运营造成影响。 爆破后边坡用挖掘机清理刷坡，个别爆破根底和边坡凸起用破碎冲击锤找平。四个台段的爆破任务和上部三个台段的装运任务完成。施工效果达到业主方对边坡生态修复的要求，比较原定方案节省爆破材料费用万130000元，减少穿孔2360m；预计最终整个矿山将节省费用100多万元。为其它工作台段的最终边坡施工做了推广示范作用，也为以后类似施工提供了思路和方法。

参 考 文 献

[1]张正宇.预裂爆破的原理与施工[M].北京：中国水利水电出版社，2001

[2]周明安. 预裂爆破在中硬且裂隙发育红砂岩地区的应用研究[J].工程爆破1995 05(04)：31-35

[3]沈立晋.预裂爆破技术在露天边坡中的应用[J].有色金属矿山部分，2004 56(3)

[4]杨小林，刘红岩，王金星.露天边坡预裂爆破参数设计[J].焦作工学院学报：自然科学版，2002, 21(2)：118-122

[5]何广沂. 非电起爆网络的研究与实践[A].霍永基.全国工程爆破第五届学术会议论文选[C].武汉：中国地质大学出版社，1993,289-293

[6]陈先锋，王玉杰. 不同装药结构对孔壁压力影响的分析[J].工程爆破，2003(2)：16-18

收稿日期：2015-12-31

作者简介：戚星(1971-01)，男，山东费县，中国非金属材料南京矿山工程有限公司，工程师。

中图分类号：TD235.4

文献标识码：B

文章编号：1672-9994(2016)01-0030-02

Final Steep of Open-pit Mining Area Slope Presplitting Blasting Technology and Application Study

QI Xing1,LIU Cheng-hua2，CHEN Yue3

Abstract：This paper expouds the construction experience about presplitting blasting of the find working slope in Wanwei Mount Dajianshan open pit limestone mine,under the premise of ensuring the stability of the slope,the blasting constructing of large aperture,increasing the spacing of presplitting holes and appropriate charging structure can reduce the work load and save the constructing cost.

Key words：presplitting blasting; blasting parameter; charging structure; blasting construction

柳呈华(1970-12)，男，山东曲阜，中国非金属材料南京矿山工程有限公司，工程师。

陈跃，男，大屯煤电(集团)公司。