露天矿山高陡边坡控制性爆破技术及安全防护措施研究

摘要：针对露天矿山高陡边坡的爆破常见问题，通过精确的爆破参数设计、高质量的钻孔操作及科学的装药方法，并结合先进的起爆技术和严格的安全预防措施，有效提高了边坡爆破作业的安全性、经济性。合理的工程准备、细致的施工管理和现场监控，确保了爆破活动对环境的最小影响，不仅提升了爆破作业的经济性和效率，也大大降低了因爆破引起的安全风险。

关键词：高陡边坡；控制性爆破；爆破参数；钻孔；装药

0 " 引言

在露天矿山的开采过程中，高陡边坡的稳定性是确保安全和效率的关键因素。控制性爆破技术作为一种精确调控爆破影响的方法，不仅能够有效提高爆破施工的效率，同时也能最大限度减少对边坡稳定性的负面影响。

本文通过分析现有的爆破技术和案例，结合具体的地质条件和施工环境，提出更加科学、精细的爆破方案设计及安全防护措施，力求在保证安全的前提下，实现爆破作业的高效与经济。

1 " 露天矿山高陡边坡爆破常见问题

在露天矿山采矿中，边坡的稳定性受到诸多因素影响，如边坡岩体的走向和完整性等，这些因素直接影响边坡控制性爆破施工的效果。因此矿山建设初期必须认真考察边坡岩体的实际情况，识别和解决其与预期不符之处，以避免在后期施工中因地质情况勘探不到位而影响矿山的后续生产和边坡爆破的安全性。

钻孔质量的控制也很关键，炮孔长度和边坡角度等因素直接影响爆破施工质量。必须确保钻孔质量，以避免岩体裂隙引发的边坡漂移等问题。合理设置爆破参数同样至关重要，炮孔间距和直径等参数直接影响爆破质量，若设置不合理边坡将出现不平整等问题，影响施工安全和效果。

管理不到位也会对爆破施工效果产生重大影响，不仅增加了爆破振动的危害，还可能导致无序爆破的问题，增加了施工过程中或施工后的安全风险。

2 " 露天采矿边坡控制性爆破施工技术

2.1 " 爆破参数设计

在进行露天采矿边坡控制性爆破施工时，关键在于通过科学设计爆破参数来实现高效且安全的施工。

2.1.1 " 潜孔钻机的选用

为了有效控制边坡爆破施工的质量，选择合适的潜孔钻机至关重要。在预裂爆破阶段，建议使用CM351型履带式高风压潜孔钻机，以及T35、T40型履带式顶锤式潜孔钻机作为主要的爆破孔和缓冲孔钻孔设备。

2.1.2 " 布设缓冲孔和炸药填装

合理确定缓冲孔的间距和孔径是设计的关键。通常，缓冲孔的间距应大于2.0m，孔径为90mm，并采用070乳化炸药进行填装。根据矿山地质结构的硬度和振动传导性能，可适当调整缓冲孔孔径，以确保在不同地质条件下获得相同的爆破效果[1]。

2.1.3 " 布设预裂孔和炸药填装

预裂孔的设计间距为0.80m，孔径为90mm，采用乳化炸药，并在孔底放置双倍的加强药量，装药密度在325～425g/m。需在距离孔口1m的位置用炮泥或岩粉封堵孔口。

2.1.4 " 布设爆破孔

布设爆破孔时，间距和排距分别设为4.2m和3.6m，孔径控制在110～120mm。使用乳化炸药进行连续装药，并手动装填，并采用木棍或竹棍捣实。爆破孔口封堵使用岩屑或黏土，以防止外漏。装药量按照单耗0.50～0.60kg/m的标准执行。

2.1.5 " 预计爆破效果

爆破实施时，将设置多个检测点监控效果。预计每个检测点在X、Y、Z三个方向的振动速度差值应小于等于0.30m/s，矢量合速度差值应小于等于0.15m/s。

2.2 " 爆破施工流程

在露天采矿边坡控制性爆破施工中，精确的施工流程是确保安全和效率的关键。边坡控制性爆破施工流程如图1所示。

2.2.1 " 施工准备

在实际爆破前，需完成详尽的准备工作，包括材料和设备的准备及露天矿山环境的地质勘探。这一阶段的目标是为后续的爆破操作提供坚实的基础，确保炸药使用量和爆破点的精确设计。

2.2.2 " 布孔、测量定位

根据爆破参数，进行爆破孔及缓冲孔的钻孔位置确定。此阶段需要高精度的测量设备和专业的技术人员，以保证每一个爆破点都精准无误地布置，从而最大化爆破效果和安全性。

2.2.3 " 钻孔、装药与封孔

在露天矿山进行高陡边坡的控制性爆破施工中，钻孔与装药是关键步骤。先将表层覆土和不稳定石块彻底清除，再根据设计布置钻孔，控制钻孔深度误差在炮孔深度的±2.5%范围内，孔口位置偏差不得超过炮孔直径。钻孔完成后，检验孔深、孔斜和孔口位置，不合格的需要重新钻孔。

装药前再次确认炮孔参数，将设计的药串装入炮孔，并用填塞料密封孔口。大梯段炮孔采用间隔装药，小梯段则进行连续装药，并用黏土封堵至少2.0m的炮孔口部，以防止飞石和能量损失。

此外，还需加强炮孔堵塞控制，按炮孔直径和最小抵抗线确定堵塞长度，实际长度超出最小抵抗线，确保爆破安全和效果

2.2.4 " 爆破

在进行边坡控制性爆破施工时，边坡爆破的安全与精确性至关重要。为确保爆破工作的成功和安全，需要严格遵循以下要点。

采用非电复式起爆网络以控制爆破振动并减少对环境的影响。该网络通过同段别、等微差方式实现，以简化施工流程，优化破碎效果，并降低误操作风险。

按照《爆破安全规程》（GB 6722—2014）的要求，施工现场应设立4个爆破安全警戒点，深孔爆破和浅孔台阶爆破的警戒范围为200m。当浅孔未形成台阶时，警戒范围扩大至300m，所有机械设备应撤离到距离至少100m以外的安全区域。

起爆过程中应依次按照“缓冲控制爆破段→开挖区→裸露面爆破段”的顺序进行，以精确控制爆破效果，并减轻对周围环境和已稳定结构的冲击，具体时间应根据现场条件和前期试验数据调整。

起爆前需进行详细的技术和安全审查，包括起爆网络检测、信号连续性测试及所有安全措施的最后确认，并由专业人员监控爆破过程，随时准备采取紧急措施[2]。

2.2.5 " 岩体解小

对于已经轻微破碎的岩体，接下来进行解小工序。解小标准根据边坡的高度来调整：对于10m以下的边坡，解小后的岩体结构应在20m以下；对于10m以上的边坡，解小后的岩体结构应在10m以下。

这一步骤通常由专业机械进行，以确保破碎程度符合要求。解小后的岩体由挖掘机运送至装料台，进行后续的处理工作。这一环节是整个爆破施工流程的最后部分，关系到整个边坡控制性爆破施工的完成质量[3]。

3 " 安全防护技术

3.1 " 制定合理爆破方案

为确保露天矿山高陡边坡控制性爆破的施工安全与质量，制定合理的爆破方案是关键。设计和执行爆破方案时需综合考虑以下重要因素。

3.1.1 " 风险评估和问题识别

在爆破施工前，必须对已知或潜在的问题进行深入分析。通过精确的风险评估和问题识别，制定精确而有效的解决策略，以保障施工质量和安全。

3.1.2 " 方案的科学性和合理性

选择爆破方案时需要考虑其科学性和合理性，包括选择适当的爆破技术、确定合理的药量和爆破顺序，以及爆破作业的时间和地点，确保最大限度地减少对边坡的不利影响。

3.1.3 " 技术的应用与调整

根据边坡的具体条件，调整主爆破区的位置和大小，科学调整药量，以及临空面方向，从而减少爆破对边坡的影响。运用缓冲爆破与预裂爆破技术可以有效控制爆破震动，保护边坡岩体，减少爆破造成的裂纹和损伤。

施工单位在选择爆破技术时应根据实际工程和地质条件选择最适合的方法，避免盲目模仿他人的方案，包括根据边坡的稳定性和岩石的特性选择合适的爆破参数和技术。施工进度与前期准备也需合理安排，要充分掌握前期工程施工的实际情况，在推进台阶工作面的方向决策时，需要考虑到临空面的方向，以确保不对边坡安全构成威胁。

3.1.4 " 合理调整单响药量和起爆时差

通过合理调整单响药量和起爆时差，可以有效控制震动强度，改变震动的传播路径和影响范围，以保护边坡不受到不利影响。

3.2 " 科学应用降振技术

在露天矿山的高陡边坡控制性爆破技术中，安全防护措施是至关重要的环节。有效的降振技术可以显著减少因爆破活动引起的不利影响，确保爆破安全同时保护周围环境和设施[4]。以下是4种实用的降振措施。

3.2.1 " 控制爆破总药量

通过减少单次爆破所使用的炸药总量，将大区域爆破拆分为多个小区域进行，可以有效降低振动强度。此外，这些小区域之间采用微差时间控制（500～1000ms），错开各小区间地震波的峰值，科进一步减少地震波的相互干扰和叠加效应。

3.2.2 " 采用预裂爆破技术

在爆破区域外围首先进行预裂爆破，并在预裂孔与主爆孔之间保持一定的时间差，以形成预裂缝。在爆破地震波传播过程中，这些预裂缝能够产生反射、折射及干扰作用，有效减少了振动强度。此技术不仅能降低爆破对周围建筑的影响，也有助于控制爆破所引起的裂缝扩展。

3.2.3 " 采用正方孔组排间微差起爆技术

此技术通过增加自由面数量，减小爆破阻力，并通过均匀分布爆炸能量来减少炸药单耗。采用较少的起爆量不仅减小了爆破振动，而且有助于达到更精细的爆破效果。

3.2.4 " 采用逐孔爆破技术

在面对振动波叠加现象时，逐孔爆破技术可以作为一个有效的对策。这种技术通过调整每个爆破孔的爆破顺序和时间，可以有效避免振动波的过度叠加，从而降低其对环境的影响。

3.3 " 合理应用预裂爆破技术和分段装药技术

3.3.1 " 预裂爆破技术

预裂爆破技术主要通过创建一个预裂缝来控制爆破后的裂纹扩展方向和范围，有效地隔离爆破区和非爆破区，从而保护边坡的稳定性[5]。

具体操作时，在爆破区域的边缘钻设一系列的小直径、高密度的炮孔，炮孔中使用较少量的炸药，以确保不会对周围岩石造成不可控的破坏。此外，装药方式通常采用不耦合式装药，以减小炸药与孔壁的接触面积，降低孔壁受到的压力和震动，从而减轻爆破对边坡稳定性的影响。

3.3.2 " 分段装药技术

分段装药技术则是通过将炸药分段装入炮孔中以控制爆破能量的释放。这种技术通过在炸药柱间设置隔板或使用胶带将药柱绑定在导火索上，有效避免因爆破引起的连续性裂纹。

在具体应用中，根据炮孔的深度和岩石的性质，合理地调整每段药柱的长度和间隔，可以精确控制爆破震动的范围和强度，从而有效保护边坡的稳定性。

4 " 结束语

针对露天矿山高陡边坡的爆破常见问题，本文提出的控制性爆破技术和安全防护措施等有效的解决策略。通过精确的爆破参数设计、高质量的钻孔操作及科学的装药方法，并结合先进的起爆技术和严格的安全预防措施，能够显著提高边坡爆破的安全性和效率。

此外，合理的工程准备、细致的施工管理和现场监控确保了爆破活动对环境的最小影响。同时，通过实施预裂爆破技术和分段装药技术，进一步控制了爆破后的裂纹扩展，有效维护了边坡的稳定性。这些措施不仅提升了爆破作业的经济性和效率，也大大降低了因爆破引起的安全风险。

参考文献

[1] 雷晓军，马元军，李斌，等.银江水电站右岸高陡边坡控制爆

破技术[J].工程爆破，2024，30（2）：73-77.

[2] 孙野.露天矿山工程边坡控制性爆破施工技术研究[J].工程机

械与维修，2024（1）：171-173.

[3] 黄克磊.大型露天矿山边坡控制爆破与降振技术[J].矿业工程，

2024，22（1）：17-20.

[4] 姜超.露天采矿边坡控制性爆破施工技术[J].当代化工研究，

2023（17）：105-107.

[5] 张玉淋.边坡控制爆破技术在绿色矿山建设中的应用[J].采矿

技术，2023，23（1）：135-138.