李 恒
1 大塊、根底的產(chǎn)生
1. 1 產(chǎn)生部位
根據(jù)爆破理論和幾年來對大型露天礦山的現(xiàn)場實(shí)踐與調(diào)查，大塊主要出現(xiàn)的部位：臺階上部的臨空面及孔口部位、孔網(wǎng)參數(shù)偏大的中心部位、未堵塞的廢孔周圍、底盤抵抗線過大的臺階根部及盲炮部位周圍。
根底主要出現(xiàn)在底盤抵抗線偏大的臺階根部、孔網(wǎng)參數(shù)較大的中間部位的臺階底部、炮孔超深不足的臺階巖體底部及盲炮部位。
l. 2 產(chǎn)生的原因
（l）同一爆區(qū)超深變化大。由于個(gè)別炮孔超深偏大，使得藥柱重心下降，臺階上部礦巖易產(chǎn)生過多大塊。如果超深偏小，臺階底部礦巖受炸藥能量作用減少，爆后往往出現(xiàn)底盤抬高甚至根底。
（2）孔網(wǎng)參數(shù)偏大。在孔網(wǎng)參數(shù)偏大的中間部位，由于受炸藥破壞的作用較小，爆后使得此處大塊增多，嚴(yán)重者出現(xiàn)根底。
（3）孔網(wǎng)參數(shù)的均勻程度。由于穿孔和掌子面地質(zhì)條件等原因，使個(gè)別炮孔間距偏大爆后出現(xiàn)大塊，嚴(yán)重者產(chǎn)生根底。
（4）頭排炮孔底盤抵抗線偏大。由于爆破后沖擊巖層傾角影響，使臺階坡面角減小，加之鉆機(jī)安全作業(yè)距離的限制，爆破后在臺階根部出現(xiàn)根底。宜化露天礦的下盤這種情況比較多見。
（5）炮孔的堵塞長度偏大。炮孔堵塞部分過大，使炮孔上部臨空面和孔口部位受炸藥破壞作用減小，造成大塊偏多。
（6）未堵塞的廢孔。由于已穿鑿的炮孔嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)孔位需要重新打新孔，廢孔若不進(jìn)行必要的堵塞，其周圍在爆破后常出現(xiàn)大塊，并且在爆破瞬間還易產(chǎn)生飛石，危及安全。這主要是未堵塞的廢孔在爆破中起導(dǎo)向作用，浪費(fèi)了炸藥能量所致。
（7）巖體裂隙程度及節(jié)理方向。露天礦爆破由于受上部臺階超鉆作用，前部臺階爆破后沖及鄰近爆破的振動(dòng)影響，爆破巖體大多為塊狀結(jié)構(gòu)，因此爆落的巖體通常沿原生裂隙和節(jié)理破碎，尤其是臺階上部的巖體更為明顯。當(dāng)爆破面與巖層走向斜交或垂直時(shí)，裂隙對爆破大塊影響更明顯。
（8）盲炮。盲炮是產(chǎn)生根底及大塊并影響爆破質(zhì)量的一個(gè)重要因素。
2 提高爆破質(zhì)量的技術(shù)措施
2.1 選定合理的爆破參數(shù)
2.l.l 底盤抵抗線
底盤抵抗線是指從臺階坡底線到第一排孔中心軸線的水平距離，是一個(gè)重要的爆破參數(shù)。底盤抵抗線過大能造成較大的根底，過小會造成炸藥消耗量增多。在滿足安全和裝藥條件的前提下按經(jīng)驗(yàn)選取，可參考經(jīng)驗(yàn)公式（見式（l））。
W = kd （1）
式中w為底盤抵抗線，m；d為鉆孔直徑，mm； k為系數(shù)，一般取20～30，礦巖易爆時(shí)取偏大值；難爆時(shí)取偏小值。
孔距和排距一般根據(jù)孔徑計(jì)算，即：a=（20~30）d，b=（0.75~1）a。
實(shí)踐證明，采用正三角形布孔，即使得b = 0.
超深是指深孔在臺階底盤標(biāo)高以下的深度，其作用是降低裝藥中心的高度，以便有效克服臺階底部阻力，避免或減少根底。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，超深值確定如下：h=（5~10）d。
選取超深時(shí)應(yīng)注意：后排孔的超深值一般比頭排小
2.l.4 堵塞長度
合理的堵塞長度應(yīng)能阻止爆炸氣體產(chǎn)物過早地沖出孔外，使破碎更加充分。采用連續(xù)柱狀裝藥時(shí)，堵塞長度一般取底盤抵抗線的0.7 ~0. 8倍，視礦巖和炸藥的性質(zhì)而定。露天礦深孔爆破的堵塞長度比較大，有時(shí)可以適當(dāng)減少炮孔堵塞長度，以達(dá)到減少炮孔上部大塊的目的。經(jīng)過實(shí)踐和觀察，認(rèn)為堵塞長度不宜小于孔徑的20～25倍，否則易產(chǎn)生飛石。
炸藥消耗量與巖石堅(jiān)固性系數(shù)的關(guān)系見表1。
表1 炸藥消耗量q與巖石堅(jiān)固性系數(shù)f的關(guān)系
Table1 Explosive consumption relationship with rock rigidity coefficient
|
巖石堅(jiān)固性系數(shù)f |
0.8～2 |
3～4 |
5 |
6 |
8 |
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炸藥消耗量q/kg·m-3 |
0.40 |
0.15 |
0.50 |
0.55 |
0.61 |
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巖石堅(jiān)固性系數(shù)f |
10 |
12 |
14 |
16 |
20 |
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炸藥消耗量q/kg·m-3 |
0.67 |
0.74 |
0.81 |
0.88 |
0.98 |
表l數(shù)據(jù)以多孔粒狀銨油炸藥為標(biāo)準(zhǔn)，如果采用其他種類炸藥，需要進(jìn)行換算，確定實(shí)際單位炸藥消耗量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在保證爆破安全的前提下，可以適當(dāng)增大q來改善爆破質(zhì)量。
在合理選取其他爆破參數(shù)的條件下，每孔裝藥量Q可按式（2）計(jì)算：
Q = qaHW (2)
式中， H為臺階高度， m。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在多排孔爆破時(shí)，后排孔的q值應(yīng)取為第 l排孔q值的1.1 ~ 1.3倍。
2.2 采用等時(shí)線為對角斜線的起爆方式
等時(shí)線對角起爆網(wǎng)路示意圖如圖 l所示。
沿炮孔圍成的四邊形對角線方向的孔基本上是同時(shí)起爆的。對角起爆是寬孔距爆破技術(shù)應(yīng)用的典范，寬孔距爆破技術(shù)就是適當(dāng)拉大孔距而縮小抵抗線。對角起爆同寬孔距技術(shù)的原理一樣，炮孔數(shù)與普通方法一樣，每個(gè)炮孔的裝藥量也相同，只是抵抗線減小，而孔距a按同樣比例增加，使得應(yīng)力降低區(qū)位于礦巖起爆層以外的空間，有利于減少大塊的產(chǎn)生。
2.3 采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)
采用垂直孔爆破時(shí)，由于底部阻力較大，有必要使用超深將藥包中心下降到坡底水平附近，但這易使臺階上部炸藥分布過少而產(chǎn)生大塊，必須采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)（見圖2）。
（1）中間氣體間隔分段裝藥。中間間隔分段裝藥是指將深孔中炸藥分成2～3段，用適當(dāng)長度的氣體或炮泥等間隔物隔開。采用分段裝藥可避免炸藥過于集中在深孔下部，使臺階中、上部礦巖也能受到不同程度的破碎，減少塌落形成的大塊。
（2）混合裝藥。在深孔底部裝高密度、高威力炸藥，在上部裝入普通硝銨炸藥，以適應(yīng)臺階礦巖阻力下大上小的規(guī)律，既避免了臺階根底，又減少臺階上部大塊的產(chǎn)生。目前，宜化露天礦頭排孔底盤抵抗線較大時(shí)，多采用底部裝乳膠炸藥，上部裝多孔粒狀銨油炸藥，取得了一定的良好效果。
2. 4 采用壓碴爆破
壓碴爆破是指在工作面殘留有一定厚度爆堆的情況下的爆破，碴堆的存在為擠壓創(chuàng)造了條件，不僅控制爆堆寬度、避免礦巖飛散，而且能延長爆破的有效作用時(shí)間，改善炸藥能的利用和破碎效果，從而減少大塊的產(chǎn)生。同時(shí)工作面上留有一定厚度的爆堆，可以縮小頭排孔底盤抵抗線，避免或減少根底。該方法在清碴時(shí)臺階坡面傾角較緩時(shí)比較適用。
2.5 選擇合理的孔間起爆間隔時(shí)間
確定合理的孔間起爆間隔時(shí)間是關(guān)系到爆破質(zhì)量的重要問題，國內(nèi)外在實(shí)際爆破工作中大都采用
式中，△t為先后起爆的相鄰孔間起爆間隔時(shí)間，ms； k是系數(shù)，露天臺階爆破k取2～5。
一般礦山爆破實(shí)際采用的微差間隔時(shí)間為17～100ms，通常用25～65ms。硬巖取較小值，軟巖取較大值，擠壓爆破可取稍長些，這樣會取得較好的破碎質(zhì)量。
2.6 優(yōu)化鉆孔方法
從臺階深孔爆破效果看，斜孔優(yōu)于垂直孔（見圖3），因?yàn)檠厣羁兹L上抵抗線相等，因而礦巖破碎均勻，大塊、根底少，還容易保持所需臺階坡面角，爆后坡面平整，有利于下一循環(huán)的穿孔爆破工作，且因鉆機(jī)至臺階坡頂線間距離較大，操作人員和鉆機(jī)設(shè)備均較安全。目前的鉆機(jī)穿孔和爆破綜合效率最高的是牙輪鉆機(jī)，而它主要限于垂直向下穿孔，潛孔鉆機(jī)雖能打斜孔，但效率不太高，盡管如此，有時(shí)還可以考慮斜孔爆破。有條件時(shí)在頭排大抵抗線處采用垂直炮孔和傾斜炮孔相結(jié)合的方式來克服頭排大抵抗線，而后排炮孔采用垂直孔，這樣既不影響穿孔和爆破的綜合效率，又能有效地改善爆破質(zhì)量。
當(dāng)前排孔底盤抵抗線大時(shí)，打?qū)准创蚣用芸祝ㄒ妶D4） 。同組孔間距為孔徑的5倍以內(nèi)，相鄰組對孔間距適當(dāng)加大，加大到接近正面底盤抵抗線，并且同組對孔同時(shí)起爆，實(shí)質(zhì)上是增加臺階底部裝藥量，有利于克服臺階較大的底盤抵抗線，減少根底。
當(dāng)露天礦臺階底盤抵抗線過大且臺階坡面清碴時(shí)， 進(jìn)行爆前拉底也是有效的方法。爆前拉底是在正常采掘炮孔爆破之前，采用潛孔鉆機(jī)提前在清碴臺階底盤抵抗線過大的根部打好斜孔，與正常采擁爆孔同時(shí)起爆，避免爆后產(chǎn)生根底（見圖5）。
3 加強(qiáng)爆破器材的管理
（l）保證起爆器材的質(zhì)量。選擇和引進(jìn)生產(chǎn)廠家的起爆器材一定要嚴(yán)肅認(rèn)真，堅(jiān)持事先測試其各方面性能是否正常，確定合格后方可引進(jìn)。用于生產(chǎn)前還要進(jìn)行試驗(yàn)。起爆器材質(zhì)量有問題容易產(chǎn)生大面積的盲炮，影響爆破質(zhì)量。
（2）保證炸藥的質(zhì)量。炸藥質(zhì)量差會導(dǎo)致半爆甚至拒爆，造成根底和大塊。除需要對炸藥配比嚴(yán)格掌握外，還應(yīng)對生產(chǎn)工藝流程從嚴(yán)管理，并定期檢測炸藥各種性能。
4 嚴(yán)格穿孔和爆破施工作業(yè)
為了提高爆破質(zhì)量，除了需要按照技術(shù)要求認(rèn)真進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)外，還應(yīng)該嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，特別是穿孔、裝藥和填塞工作。
（1）穿孔作業(yè)。穿孔時(shí)要避免夾鉆、斷鉆、掉鉆等廢孔事故，應(yīng)嚴(yán)格按給定的孔位施工。因?yàn)閺U孔再補(bǔ)保證不了原設(shè)計(jì)的孔位，打破了原設(shè)計(jì)孔眼參數(shù)的組合匹配關(guān)系，影響爆破質(zhì)量。
（2）爆破施工。爆破施工時(shí)主要做好以下幾點(diǎn)：
l）裝藥前，現(xiàn)場認(rèn)真校核每孔的炸藥品種和裝藥量，嚴(yán)禁在水孔中裝不抗水炸藥，裝藥后，檢測余高是否合理。
2）按設(shè)計(jì)要求下放起爆體藥包。
3）裝藥時(shí)，嚴(yán)禁炸藥車壓導(dǎo)爆管等爆破器材。
4）填塞時(shí)，保證填塞質(zhì)量，同時(shí)緊防砸斷或砸壞導(dǎo)爆管。
5）認(rèn)真連接、檢查起爆網(wǎng)路，以防漏連和錯(cuò)連。
