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摘要：在露天矿开采中，爆破效果的好坏直接影响施工成本，爆堆的大块率是衡量爆破效果好坏的重要指标之一，较高的大块率严重制约采装效率的提高，影响剥离工程进度。同时，二次破碎大块增加了穿爆成本及安全隐患，影响矿山安全生产。因此，降低爆破大块率，对矿山的生产效益和安全工作具有重要意义。
关键词：爆破；大块率；成本；安全
1工程概况
巴里坤县石碳窑油页岩矿剥离矿层主要为L3、L6、L7，矿层顶板岩性工程地质特征如下：L3号矿层顶板以泥岩为主，局部为粉砂质泥岩，易破碎。矿层底板为为中硬岩。L6号、L7号矿层顶板以粉砂质泥岩为主，属软弱岩石。矿区爆体基本均匀分布规则，爆体为为中硬岩类，结构密实，节理裂隙发育，硬度为普氏f系数8～12。
图一 岩矿层分布图
2大块的产生
2.1 大块产生的部位
根据几年来对新疆太姥矿业有限公司巴里坤县石碳窑油页岩露天矿现场调查，大块主要出现在L3号矿层底板和L6号矿层顶板之间的岩层部位。通过对矿山近一年的生产情况总结归纳,爆破大块产生的主要部位为:(1)地质构造复杂地带；(2)孔网参数偏大的中间位置；(3)台阶顶部炮孔孔口堵塞段部位；(4)前排台阶炮孔上部临空面；(5)边排孔和台阶坡面之间；（6）底盘抵抗线过大的台阶根部。
2.2 大块产生的原因
（1）孔网参数设计不合理。孔排距过大使得单孔爆破覆盖范围偏大，炸药能量分配不均匀，距离药柱较远在孔网中间的部位受到的爆破作用力较小，爆破漏斗不能充分贯通，岩体没有足够的破碎能量，在炮孔顶部及前排孔处极易形成大量大块。
（2） 装药结构不合理。目前巴里坤县石碳窑油页岩矿采用连续装药，药柱堵塞长度过长，药柱重心过低，炸药主要置于炮孔的中、底部，沿炮孔轴线方向的炸药能量分布不均，孔口部分能量不足，岩石破坏不均匀，台阶顶部孔口段易产生大块。
（3）存在地质断层以及节理裂隙。由于L3号矿层与L6号矿层之间有L4号、L5号矿层，存在断层和节理裂隙，爆破时炸药气体气体会从L4号、L5号矿层裂隙处溢出，产生泄能作用，爆破时产生大块。
（4）起爆网络设计不合理。排间微差起爆网络的排间延期时间选取过大，易使应力波衰减阻断，爆生气体延裂隙过早释放，削弱了岩体的二次碰撞破碎作用。排间延期时间选取过大过小，易使后排、两侧在前排孔的夹制作用增加，产生较强的拉力，拉裂岩石; 先爆孔导致邻近爆区产生大量裂隙，爆生气体迅速逸出，岩石未能得到充分破碎。
3降低爆破大块率的措施
每个矿山的矿床地质条件、矿岩性质不尽相同，根据巴里坤县石碳窑油页岩矿实际生产情况，从以下几个方面制定了相应措施，降低爆破大块率。
3.1 优化孔网参数
利用大孔距小抵抗线的原理，并结合多年的矿山实践经验，取孔网密集系数( 孔距与排距的比值)m = 1.5～1.8。根据矿区岩性的特征，确定合理的炸药单耗。现场布孔时，依据药卷直径并结合现场实际地形确定台阶最小抵抗线。在满足钻机安全的条件下，因地制宜选取合理的前排抵抗线。对于可爆性强的岩石，在布孔时可以适当增大孔距和排距；对于中等可爆性的岩石，严格按照设计布孔方式布控；对于可爆性小的岩石，在抵抗线不均匀布孔时要适当调整孔距和排距，必要时对于前排孔添加加密孔,同时可在正常布孔中设置破碎孔，使炸药能量均匀布在台阶顶部岩石中。
3.2 合理选取起爆网络
选取合理的起爆网络有利于创造新的自由面，减小后排孔夹制作用，增加岩石移动及二次撞击破碎，避免飞石破坏网络。采用多排孔微差爆破时，应针对不同矿岩，选择最优的排间微差间隔。对于大区间微差爆破，后排孔爆破条件与前排孔不同，其夹制作用较大，并且前排孔爆破应力波和爆生气体对后排孔的爆破影响也很大，如果排间微差间隔过短，前排孔不能在期望的时间内向台阶自由面移动，则后排孔会由于抵抗线过大出现后冲或上翻。根据矿山实践经验，孔间最佳延期时间为 24～64ms，排间最佳延期时间时间为48～90ms[1]。
3.3 优化装药结构
虽然连续装药有利于提高装药作业效率，但是由于药柱集中在炮孔底部，填塞段岩石爆破效果差。将药柱分成两段或两段以上，在炮孔填塞部分安置辅助短药柱，可以辅助主药柱破碎大量的孔口岩石，但药量不应太大，以免造成过大的空气冲击波、爆破飞石或切断爆破网络。根据现场实际情况应避开节理裂隙存在的位置，在大块多且集中的地方多装药，充分有效利用爆破气体的破碎作用，使炮孔内炸药能量重新分布，起爆时要注意同时引爆主辅药柱，使孔口即台阶顶部岩体在大爆破时同时被破碎。
3.4 严格施工管理
施工质量的好坏直接影响着爆破效果，在施工工作中穿爆作业人员应做到以下几点: ( 1) 穿孔作业人员要严格按照设计说明进行作业；（2）孔网参数和孔位的确定有爆破技术人员标定，控制定位准确度；（3）装药严格按设计要求，若出现卡孔、堵孔现象，及时补孔，确保药量均匀分配在爆区；（4）炮孔堵塞要严格按照设计长度进行， 填塞作业时要注意不要将导爆管拉长、拉断或者带到孔里，保证填塞质量；（5）爆破网路连接必须严格按照设计进行作业，由技术员现场指导并在联接好后进行核对检查。
4结语
通过对新疆太姥矿业有限公司巴里坤县石碳窑油页岩露天矿爆破作业中大块产生的各种原因进行分析，有针对性地对孔网参数、装药结构、起爆网络、施工管理等进行技术性改进，改善了爆破效果，减少了大块率，提高了铲装效率，降低了矿山开采成本，增加了生产效益，为年度各项剥离生产指标顺利完成创造了有利条件。
参考文献
[1]耿飞，李彬，李明杰. 关于露天矿中深孔爆破大块产生原因及解决措施的探究［J］.科技创业月刊, 2017（11）.
论文作者:刘翔
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/10
标签：矿层论文; 岩石论文; 巴里论文; 裂隙论文; 油页岩论文; 作业论文; 前排论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;