露天石灰石矿山使用预裂爆破法的经验研究

龙永贤

（华润水泥（田阳）有限公司，广西百色 533000）

露天石灰石矿山对于预裂爆破法的应用，是非常常见的方式。对于预裂爆破技术的使用，不但要控制好留区岩体产生破坏范围，还要确保完整形以及稳定性，进而使用最低的成本，对边坡的稳定安全性给予保障。本文针对矿山开采设计及创建一级安全生产标准化示范矿山要求，针对350 平台进行的预裂爆破，其中，平台开采接近设计的终了边坡，需预留一定宽度的保安平台或清扫平台，坡面角符合相关要求。

1 爆破概况

该爆区位于350 平台处。矿区地层呈单斜层状产出，产状较稳定，0～33°∠22～30°，未见明显的褶皱、断裂构造。节理裂隙发育程度较低，以张性为主，部分为剪切。爆破点西南方向约680m 处为弄坡村，东北方向约631m 处为破碎平台。

2 矿山基本情况

2.1 地质条件

矿区出露地层为石炭系上统、二叠系下统栖霞阶和茅口阶，地层呈单斜产出。矿层赋存于石炭系上统和二叠系下统栖霞阶，CaO 平均含量53%、MgO 平均含量0.46%。矿区水文地质条件简单，矿区内断层、溶洞不发育，节理裂隙发育程度较低，以张性为主，部分为剪切。矿体呈层状，单斜构造，矿体单一无夹层，形态简单，矿层倾角较平缓，产状较稳定，倾向 0°～33°，倾角 22°～30°，未见明显的褶皱、断裂构造[1]。

2.2 采场要素

①台段有14m 的高度；②台段终了坡面角。台段终了坡面角的角度为60°。正常生产过程中的工作台段坡面角为75°；③对于平台的设置，需要有4m 的平台宽度及7m 的清扫平台宽度。其中，要交替设施保安平台和清扫平台；④最终边坡角。北侧边坡最终边坡角0°～49.7°；东侧边坡最终坡角47.2°；南侧边坡最终边坡角48.4°；西侧边坡最终边坡角49.6°。

2.3 钻孔设备情况

在该项工程当中，应用的钻机为阿特拉斯·科普柯ROC-L6型全液压潜孔钻机，该钻机有154mm 的钻孔直径。其中，因为L6钻机设备，在钻孔方面存在局限性，且7m 的钻机机身长度，所以在终了坡面角60°的角度中不能完成钻孔工作，以至于终了坡面角不符合要求。

为了保护设备，减少磨损的发生，对钻孔的角度进行了改进，其角度选择在75°~90°为宜，横着打能达到钻孔角度60°的要求，但建议只打一根杆（5m），超过5m 就会出现一系列的问题[2]。

2.3.1 钻孔孔径

矿山350 平台的永久边坡预裂爆破钻孔，对外包钻孔的应用进行了尝试，并结合小型履带钻机，钻孔直径为90mm。之后，一共开展了7 次预裂爆破，预裂边坡线大概完成了300m。

2.3.2 钻孔布置及设计参数

预裂孔间距2m，缓冲孔间距2m，主炮孔间距3m，预裂孔和缓冲孔排距2m，缓冲孔与主炮孔排距2.5～3m；预裂孔深度为17m，角度为 60°；缓冲孔深度为 13～14m，角度为 60°；主炮孔深度为 9m 或 6m，角度为 70°～75°。

预裂爆破参数选比：在378 平台中，设置的预裂孔间排距为2.5m；在364 平台中，设置的设置的预裂孔间排距为3m。350 平台设置的第一炮和第二炮，应用的预裂孔间排距都是2.5m。但是，并没有预期的爆破结果，有爆震裂隙产生。其中，还有些预裂孔因堵孔问题，不能将药装到底部，所以根底的出现比较多。对于出现的问题，经过反复的探究和分析，在设置第三炮的预裂孔间排距时，将其安排成2m，缓冲孔连续装药也有调整，采用间隔装药。预裂爆破后，裂隙沿着预裂孔中心线贯通，残留的半孔壁面观感十分理想。所以，之后的预裂爆破，对预裂孔间排距的设置，都采用 2m 的距离[3]。

3 设计环节注意要点分析

在开展钻孔施工的内容之前，需要先完成终了边坡量测放线工作。首次测量的目标为定位钻机操作平台，在修好钻机平台后，进行第二次边坡定位测量。边桩点的设置距离为每间隔10m设置一个，边桩点连线为钻机轮廓线。钻机平台修筑要尽可能实现横向平整、纵向平缓的预期目标。

每次以20 个预裂孔为一炮，利用人工的方式，制作药串，会花费较长的时间，大概为20min。

预裂孔倾斜角度应完全一致于设计边坡坡度，炮孔底一定要在同一高程上。

预裂孔的布孔界限要大于主体爆破区一些，具体数值为前延伸6～10m，但不装药。缓冲孔位于预裂孔和主炮区之间，可设1～2 排。

预裂孔的超深和间距设置，需要结合试炮和经验值选取，间距一般为主炮孔的0.7 倍左右。对于预裂爆破主要参数的确定，可以使用的方式有三种：①理论计算法；②经验公式计算法；③工程类比法。

4 爆破参数、装药量和填塞长度计算

4.1 前排最小抵抗线的确定

①按照巴隆公式体积法计算；②按照钻孔直径推算；③按照用最小抵抗线方向的f（n）值推算，综合上述计算方法得出值即可。其中，本工程，孔间距=7.5m；排间距=4.5m；超深、填塞长度取=3m、4m。

4.2 单孔装药量的计算

可根据公式计算单孔的装药量，但是实际单孔装药量可根据爆破经验数据和现场实际稍做调整。

4.3 段间微差间隔时间

装药方式：炸药选用2 号岩石乳化炸药作为起爆药包，其中辅助孔使用电子雷管引爆，预裂孔使用导爆索引爆。

起爆方式：辅助孔采用孔内齐发、孔间微差起爆，预裂孔采用排间同时起爆的方式起爆。

起爆网路：采用导爆线传爆，专用起爆器起爆网络。

主要爆破技术参数参数，如表1 所示。

5 安全技术与防护措施

（1）依照我国的法律法规，针对炸药、爆破器材搬运及装药操作过程要做好相应的保护措施，并开展严格的施工管理。

（2）在正式爆破工作开展之前，对于四周区域要详细检查，之后拉好的警戒线，以防止有安全事故出现。在所有设备以及人员安全撤离之后，再次确认好每个路口的警戒，给予信号，才可以正式起爆。

（3）深孔爆破在爆后，超过5min，检查人员才可以进入到爆破区域内进行检查，如不能岁有无盲炮进行处理，要在15min 之后，才能开展检查工作。在露天爆破后，经过详细检查，确认没有问题，当班爆破班长同意，其余作业人员才可以进入爆区开展相关工作。

（4）安全等待时间过后，在爆破警戒范围内，检查人员经过反复的检查，以及确认安全，报请现场指挥同意，才能解除警戒信号。在该项工作结束之前，岗哨不得撤离，更不允许非检查人员进入爆破警戒范围。

表1 主要爆破技术参数

此外，如果现场存在盲炮，一定要撤离盲炮区域300m 后，用通讯工具向安全员、上级领导报告事故险情。之后结合具体情况开展处理工作，例如，导爆索起爆网路引发盲炮时，应检查导爆索是否有破损或断裂，切忌盲目接通起爆，严禁强行拉出炮孔中的起爆药包和雷管。

6 结语

总之，对于预裂孔开炸法的应用，人为因素起到的作用十分关键，如打孔一定要非常精准，在开炸设计中有详细的考量，精准装药等。尽管预裂孔开炸法取得的效果十分理想，但也有局限性，如在岩层过度破碎或含土层过高区无法成孔区，便没有预期效果。针对露天石灰石矿山使用预裂爆破法的经验，还需要进一步总结，以便增强爆破效果，保障好现场安全。