现代矿业 总第４９５期 ２０１０年７月第７期 Ｍ０ＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ 改善露天矿山爆破质量的有效方法 李显利 张杰 孙殿兴 （鞍钢集团矿业公司弓长岭矿业公司） （辽宁科技学院） （本钢南芬露天铁矿） 摘要：分析了露天矿山爆破时大块和根底产生的部位和原因，提出了优化爆破参数、采用等 时线为对角的起爆方式、改善装药结构及采用压碴爆破等技术措施，并强调了爆破器材的管理和爆 破施工的注意事项。 关键词：露天矿；爆破质量；大块；根底 中图分类号：ＴＤ８５４．２ 文献标识码：Ｂ 露天矿爆破质量是个很重要的指标，爆破质量 欠佳严重影响铲装设备的效率，也影响其它采矿作 业的正常进行，加大采矿成本。因此，改善露天矿山 爆破质量是当前露天矿生产比较突出的问题之一。 １大块、根底的产生 １．１产生部位 根据爆破理论和几年来对大型露天矿山的现场 实践与调查，大块主要出现的部位：台阶上部的临空 面及孑Ｌ口部位；孔网参数偏大的中心部位；未堵塞的 废孔周围；底盘抵抗线过大的台阶根部及盲炮部位 周围。 根底主要出现在底盘抵抗线偏大的台阶根部； 孔网参数较大的中间部位的台阶底部；炮孔超深不 足的台阶岩体底部及盲炮部位。 １．２产生的原因 （１）同一爆区超深变化大。由于个别炮孔超深 偏大，使得药柱重心下降，台阶上部矿岩易产生过多 大块。如果超深偏小，台阶底部矿岩受炸药能量作 用减少，爆后往往出现地盘抬高甚至根底。 （２）孔网参数偏大。在孔网参数偏大的中间部 位，由于受炸药破坏的作用较小，爆后使得此处大块 增多，严重者出现根底。 （３）孑Ｌ网参数的均匀程度。由于穿孔和掌子面 地质条件等原因，使个别炮孔间距偏大，爆后出现大 块，严重者产生根底。 （４）头排炮孔底盘抵抗线偏大。由于爆破后冲 及岩层倾角影响，使台阶坡面角减小，加之钻机安全 作业距离的限制，爆破后在台阶根部出现根底。南 芬露天矿的下盘这种情况比较多见。 李显利（１９６５一），男，工程师，副处长，１１１００７辽宁省辽阳市。 １００ 文章编号：１６７４—６０８２（２０１０）０７－０１００－０３ （５）炮孑Ｌ的堵塞长度偏大。炮孔堵塞部分过 大，使炮孔上部临空面和孔口部位受炸药破坏作用 减小，造成大块偏多。 （６）未堵塞的废孔。由于已穿凿的炮孔严重偏 离设计孔位需要重新打新孔，废孔若不进行必要的 堵塞，其周围在爆破后常出现大块，并且在爆破瞬间 还易产生飞石，危及安全。这主要是未堵塞的废孔 在爆破中起导向作用，浪费了炸药能量所致。 （７）岩体裂隙程度及节理方向。露天矿爆破由 于受上部台阶超钻作用，前部台阶爆破后冲及邻近 爆破的震动影响，爆破岩体大多为块状结构，因此爆 落的岩体通常沿原生裂隙和节理破碎，尤其是台阶 上部的岩体更为明显。当爆破面与岩层走向斜交或 垂直时，裂隙对爆破大块影响更明显。 （８）盲炮。盲炮是产生根底及大块，影响爆破 质量的一个重要因素。 ２提高爆破质量的技术措施 ２．１选定合理的爆破参数 ２．１．１底盘抵抗线 底盘抵抗线是指从台阶坡底线到第一排孔中心 轴线的水平距离，是一个重要的爆破参数。底盘抵 抗线过大能造成较大的根底，过小会造成炸药消耗 量增多。在满足安全和装药条件的前提下按经验选 取，可参考经验公式： Ｗ＝ｋｄ， 式中， 为底盘抵抗线，ｍ；ｄ为钻孑Ｌ直径，ｍｍ；ｋ为 系数，一般取２０～３Ｏ，矿岩易爆时取偏大值，难爆时 取偏小值。 ２．１．２孔距ａ、排距ｂ 孔距和排距一般根据孔径计算，即： ａ＝（２０～３０）ｄ，ｂ＝（０．７５～１）ａ． 李显利 张杰等：改善露天矿山爆破质量的有效方法 ２０１０年７月第７期 实践证明，采用正三角形布孔，即使得ｂ＝ ０．８６６ａ，能明显改善矿岩破碎效果。特别是在逐孔 起爆时，各方向的抵抗线均相等，爆破作用基本均 匀，更能改善破碎效果。 ２．１．３超深ｈ 超深是指深孔在台阶底盘标高以下的深度，其 作用是降低装药中心的高度，以便有效克服台阶底 部阻力，避免或减少根底。根据经验，超深值确定如 下： ｈ＝（５～１０）ｄ． 选取超深时注意：后排孔的超深值一般比头排 小０．５ｍ左右。底盘抵抗线偏小时，取偏小的值；底 盘抵抗线偏大时，取偏大的值，即可适当增大超深来 克服。但当台阶坡面角太小、底盘抵抗线过大时，不 能再过于加大超深，因为超深过大不仅浪费钻孔和 炸药，而且由于炸药中心过低，会使台阶上部产生较 多的大块，且破坏下一台阶表面岩体的完整性，影响 下一循环的穿孔作业，甚至造成塌帮，形成废孔。 ２．１．４堵塞长度 合理的堵塞长度应能阻止爆炸气体产物过早地 冲出孔外，使破碎更加充分。采用连续柱状装药时， 堵塞长度一般取底盘抵抗线的０．７～０．８倍，视矿岩 和炸药的性质而定。露天矿深孔爆破的堵塞长度比 较大，有时可以适当减少炮孔堵塞长度，以达到减少 炮孔上部大块的目的。经过实践和观察，认为堵塞 长度不宜小于孔径的２０～２５倍，否则易产生飞石。 ２．１．５炸药消耗量 炸药消耗量ｑ与岩石坚固性系数．厂的关系见表 １。 表１ 炸药消耗量ｑ与岩石坚固性系数＿厂的关系 堂互坚垦 墨壑 ： ： ： 堡堑 堑量 ！ ２ ： ； ； ： 量互坚固壁至塑 ！ ！！ 生垫 堑量 ｌ ２ ：！！ ：！！ ： ： ：！ 表１数据以多孔粒状铵油炸药为标准，如果采 用其他种类炸药，需要进行换算，确定实际单位炸药 消耗量。根据经验，在保证爆破安全的前提下，可以 适当增大ｑ来改善爆破质量。 ２．１．６每孔装药量 在合理选取其它爆破参数的条件下，每孔装药 量Ｑ可按下式计算： Ｑ＝ｑａＨＷ， 式中，日台阶高度，ｍ。 根据经验，在多排孔爆破时，后排孔的ｑ值应取 为第１排孑Ｌ ｑ值的１．１～１．３倍。 ２．２采用等时线为对角斜线的起爆方式 沿炮孑Ｌ围成的四边形对角线方向的孔基本上是 同时起爆的。对角起爆是宽孔距爆破技术应用的典 范，宽孔距爆破技术就是适当拉大孔距而缩小抵抗 线。对角起爆同宽孔距技术的原理一样，炮孔数与 普通方法一样，每个炮孔的装药量也相同，只是抵抗 线减小，而孔距ａ按同样比例增加，使得应力降低区 位于矿岩起爆层以外的空间，有利于减少大块的产 生。 ２．３采用合理的装药结构 采用垂直孔爆破时，由于底部阻力较大，有必要 使用超深将药包中心下降到坡底水平附近，但这易 使台阶上部炸药分布过少而产生大块，必须采用合 理的装药结构。 （１）中间气体间隔分段装药。中间间隔分段装 药是指将深孔中炸药分成２～３段，用适当长度的气 体或炮泥等间隔物隔开。采用分段装药可避免炸药 过于集中在深孔下部，使台阶中、上部矿岩也能受到 不同程度的破碎，减少塌落形成的大块。 （２）混合装药。在深孔底部装高密度、高威力 炸药，在上部装入普通硝铵炸药，以适应台阶矿岩阻 力下大上小的规律，既避免了台阶根底，又减少台阶 上部大块的产生。目前，南芬露天矿头排孔底盘抵 抗线较大时，多采用底部装重铵油炸药，上部装多孔 粒状铵油炸药，取得一定的良好效果。 ２．４采用压碴爆破 压碴爆破是指在工作面残留有一定厚度的爆堆 的情况下的爆破，碴堆的存在为挤压创造了条件，不 仅控制爆堆宽度，避免矿岩飞散，而且能延长爆破的 有效作用时间，改善炸药能的利用和破碎效果，从而 减少大块的产生。同时工作面上留有一定厚度的爆 堆，可以缩小头排孔底盘抵抗线，避免或减少根底。 该方法在清碴时台阶坡面倾角较缓时比较适用。 ２．５选择合理的孔间起爆间隔时间 确定合理的孔间起爆间隔时间是关系到爆破质 量的重要问题，国内外在实际爆破工作中大都采用 ａｔ＝ｋＷ， 式中，△ｆ为先后起爆的相邻孔问起爆间隔时间， ｍｓ；ｋ是系数，露天台阶爆破ｋ取２～５。 、 一般矿山爆破实际采用的微差间隔时间为ｌ７ ～ｌＯＯｍｓ，通常用２５～６５ｍｓ。硬岩取较小值，软岩取 较大值，挤压爆破可取稍长些，这样会取得较好的破 碎质量。 ２．６采用斜孔爆破 １０１ 总第４９５期 现代矿业 ２０１０年７月第７期 从台阶深孔爆破效果看，斜孔优于垂直孑Ｌ，因为 （１）保证起爆器材的质量。选择和引进生产厂 家的起爆器材一定要严肃认真，坚持事先测试其各 方面性能是否正常，确定合格后方可引进，用于生产 前还要进行试验。起爆器材质量有问题容易产生大 面积的盲炮，影响爆破质量。 （２）保证炸药的质量。炸药质量差会导致半爆 沿深孔全长上抵抗线相等，因而矿岩破碎均匀，大 块、根底少，还容易保持所需台阶坡面角，爆后坡面 平整，有利于下一循环的穿孔爆破工作，且因钻机至 台阶坡顶线间距离较大，操作人员和钻机设备均较 安全。目前的钻机穿孔和爆破综合效率最高的是牙 轮钻机，而它主要限于垂直向下穿孔，潜孔钻机虽能 打斜孔，但效率不太高，尽管如此，有时还可以考虑 斜孔爆破。有条件时在头排大抵抗线处采用垂直炮 甚至拒爆，造成根底和大块。除需要对炸药配比严 格掌握外，还应对生产工艺流程从严管理，并定期检 测炸药各种性能。 ４严格穿孔和爆破施工作业 为了提高爆破质量，除了需要按照技术要求认 真进行爆破设计外，还应该严格按设计施工，特别是 穿孔、装药和填塞工作。 孔和倾斜炮孔相结合的方式来克服头排大抵抗线， 而后排炮孑Ｌ采用垂直孑Ｌ，这样既不影响穿孔和爆破 的综合效率，又能有效地改善爆破质量。 ２．７打对孔 当前排孔底盘抵抗线大时，打对孔即打加密孔， （１）穿孔作业。穿孔时要避免夹钻、断钻、掉钻 等废孔事故，应严格按给定的孔位施工。因为废孔 再补保证不了原设计的孔位，打破了原设计孔眼参 数的组合匹配关系，影响爆破质量。 （２）爆破施工。爆破施工时主要做好以下几 点：①装药前，现场认真校核每孔的炸药品种和装药 同组孔间距为孔径的５倍以内，相邻组对孔间距适 当加大，加大到接近正面底盘抵抗线，并且同组对孑Ｌ 同时起爆，实质上是增加台阶底部装药量，有利于克 服台阶较大的底盘抵抗线，减少根底。 ２．８爆前拉底 当露天矿台阶底盘抵抗线过大且台阶坡面清碴 量，严禁在水孑Ｌ中装不抗水炸药，装药后，检测余高 是否合理；②按设计要求下放起爆体药包；③装药 时，严禁炸药车压导爆管等爆破器材；④填塞时，保 证填塞质量，同时禁防砸断或砸坏导爆管；⑤认真连 接、检查起爆网路，以防漏连和错连。 （收稿日期２０１０－０３—１１） 时，进行爆前拉底也是有效方法。爆前拉底是在正 常采掘爆孔爆破之前，采用潜孔钻机提前在清碴台 阶底盘抵抗线过大的根部打好斜孔，与正常采掘爆 孔同时起爆，避免爆后产生根底。 ３加强爆破器材的管理 ·记者在线· 云南厂口钛矿储量全省第一已探明８００万ｔ 记者近日从五华区政府获悉，该区厂口办事处 境内近日探明储量８００万ｔ的钛矿，其储量和品质 （海绵钛）、含钛钢以及焊条涂料。钛白不仅是性能 优异的白色颜料，而且是重要的化工原料。它广泛 居云南全省之首，云南冶金集团有意进驻厂口对钛 矿资源实施保护性开发，相关事宜正在进一步磋商 中。 用于涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤工业和电器、 电子原料等。与合金钢相比，钛合金可使飞机重量 减轻４０％。 据介绍，我国已探明的钛资源有９．６５亿ｔ，云南 有０．１１亿ｔ，占全国的１．１９％。而五华区厂口办事 处已探明的钛资源就有８００万ｔ，且品质较高，具有 据悉，依托当地的资源条件，再结合产业结构调 整，五华区拟在中心城镇中发展厂口工业片区，工业 片区内重点发展钛材加工及其制造业，以全面推进 城乡园区建设一体化，提高厂口的经济社会发展水 平 较好的经济利用价值。 钛原料主要用来生产钛白（二氧化钛）、金属钛 ｌ０２