深孔爆破在露天石灰岩矿的应用实践

1.引言

长期以来，我国露天矿开采中，爆破是主要采用的技术手段，因此爆破成本是露天矿开采主要生产成本之一^[1]。长久以来，我国露天爆破开采主要采用扩壶爆破和抽底爆破技术^[2]，但这两种爆破技术都存在装药过度集中，容易产生大块、飞石，造成危险，对此，中国爆破协会针对露天矿山开采现实情况，提出发展深孔爆破技术，本文通过某露天采场为实例进行深孔爆破设计，为我国露天矿山开采深孔爆破设计与实施提供一种新的设计思想。

2.深孔爆破方案设计

2.1采场概括

某露天石灰岩矿位于淮南文架山东南坡，西边紧连菜家岗区，南边靠近国家4A八公山森林风景区，北边所处位置离最近高速高速合阜仅0.8公里，在矿区西北角有散落的民房，距矿区2—3公里，矿区总体海拔高度195—221米，矿区露天地层基本为石灰岩，其余物质含量少。

2.2深孔爆破设计

2.2.1爆破参数设计

根据现场所处环境，设计了采用深孔台阶爆破，可以灵活控制爆破工程大小。为了保证起爆网络的安全起爆和传爆，减轻飞石和冲击波对环境建筑物的损坏，降低矿石的大块率；同时为了保证单孔在起爆过程中不对外围爆破网络造成破坏，我们在孔内采用了高段延期非电雷管，孔外采用低段延期非电雷管，各炮孔之间采用非电雷管接力传爆^[3]，实现逐孔微差起爆网路。

在之前露天矿山采用的爆破方案中，底部存在严重的底根现象，而上部岩石由于炸药的集中作用，造成上部岩石过于粉碎，因此本设计采取孔内间隔装药方式，其结构示意图见图1.其他设计参数如下：

1)孔径的选择。从现场岩石基本为石灰岩，根据石灰岩硬度、钻机最大效率和装药效率来综合考虑，孔径越大，装药越简单，爆破方量也越大，而对爆破效果而言，孔径小，装药均匀，爆破效果好。根据实际现有设备，采用国内宣化生产的ROC460和CHA660型潜孔钻机凿眼，成孔孔径为90mm。

2)台阶高度。台阶高度关系到后续工作量的大小，设备使用效率及安全生产等因素，根据露天矿山开采安全要求：机械化开采的采场，台阶高度不得高于挖掘机最高接触长度的1.3倍比较安全；同时考虑为了不残留低跟，考虑对炮孔进行超深处理，综合取台阶高度15m，取台阶坡面角70至80度。

3）最小抵抗线

根据经验公式，最小抵抗线：W=（25-45）d，本爆破设计根据现场环境及钻机平台的建立，选择最小抵抗线W=3.2m

4）孔距与排距

孔距设计根据巴隆公式^[4]

a＝m ＝1.2×3.2＝3.84 m

排距

本工程采用三角形布孔方式，取

b＝0.8a＝0.8×3.84＝3.07m

5）炮孔装药结构设计

（1）装药药量。本爆破是炮孔采用不耦合装药，在炮孔孔径90mm的情况下，炮孔底部装药量集中度应该为10kg/m左右，上部为自然密度装药为了防止飞石，顶部选择1.5m减弱装药。在每个台阶爆破时，前排孔提前起爆，由于自由面原因对其装药量采取一定限制，后排孔起爆由于前排孔夹制作用，其一般炮孔装药量要比前排孔装药量大。

由于是对石灰岩进行深孔松动爆破，根据石灰岩的硬度，本设计对炸药单耗选择炸药单耗0.35kg/立。

① 前排孔装药量

Q＝q·a· ·H

式中H——台阶高度，以H=15m计，炸药单耗0.35kg/立，最小抵抗线选择3.2m则

Q＝0.35×3.84×3.20×15＝64.51kg

② 后排孔装药量

Q＝K·q·a·b·H

式中K——考虑受前面各排孔的岩体阻力作用的增加系数，一般取1.1～1.2，此取1.1；则

Q＝1.1×0.35×3.84×3.07×15＝68.08kg

（2）装药结构

在炮孔高度中间为了降低岩石的大块率，和降低爆破后危害效应，采用用填塞物（填塞物就近选择岩粉）间隔装药，同时也降低了炸药的使用量，降低了生产成本。具体装药结构见图一。