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摘要：在国内外露天矿山的开采中，台阶深孔爆破是开挖岩体使用最广泛的方法，爆破的各种参数是否合理是影响开挖工程综合技术经济指标和大块率最为重要的因素，在坚硬及节理裂隙发育的矿岩中，当某些爆破参数不合理时，极可能造成过高的大块率，大块率过高不仅增加了二次破碎的次数，还降低了采装运输效率，增加了作业成本。例如，某采场已进入封闭圈以下246m，进入深部开采，可作业空间小，爆区大块数量相对较多，平均每万吨矿岩就会出现16到18个大块。同时为节约运输成本，胶带运输逐步成为矿山主要的运输系统，因此受采场作业条件的制约，矿岩的采装要求更为苛刻，为保证生产工艺畅通，更有必要对爆破操作环节进行进一步改善，以便降低大块率。
关键词：露天矿；爆破大块率；降低方法
1大块率过高的原因
大块率过高的原因比较多，每个矿山的地质条件和爆破参数不同，产生原因也不同。根据露天矿山的实际情况，经过大量的爆破实践，大块率过高的原因大致如下。
1.1抵抗线的影响
最小抵抗线是爆破设计中的一个重要参数，最小抵抗线过大，会造成露天矿山爆破后大块率高，根底过多。这主要是由于抵抗线过大，前排炮孔的部分区域爆破抛掷效果较差，致使部分后排炮孔的岩体受到一定的夹制和阻滞作用，使之得不到足够的爆破能量使其破碎。同时爆生气体对此岩石的有效作用时间变长，应力波传播方向发生改变，朝孔口相对薄弱处突破，产生大块。
1.2孔距和排距的影响
寻找最经济的孔网参数，可以使爆破能量得到充分利用，岩体破碎较完全，使大块率和根底控制在自身承受水平内。如果孔网参数选取稀疏，每个炮孔需要爆破的岩体体积过大就会产生大块。孔网参数过于密集，不仅会产生飞石而且增加采矿成本，影响行业竞争力。所以选取经济的孔网参数，是露天矿爆破作业中的关键。
1.3堵塞长度的影响
在中深孔爆破中，为了减少爆破飞石的危害，在炮孔孔口的部位要有一定的堵塞长度，从而导致装药重心偏低，因此孔口部位的岩体获得炸药能量不足，将导致孔口出现大块。在爆破实践中堵塞长度应大于等于最小抵抗线（Id≥W）。经计算，合理的最小抵抗线为25-40倍孔径，水泥矿山多采用孔径为150-200mm，一般抵抗线以4-6m为宜。合理的堵塞长度应大于或等于最小抵抗线，（并不小于0.75倍底盘抵抗线），为30-50倍孔径，普通露天矿山一般堵塞长度以4-8m为宜。在进行中深孔爆破时当最小抵抗线确定之后，一般通过控制每孔装药量与堵塞长度，来达到控制个别飞石距离的目的。堵塞长度偏小，易产生飞石，造成危害；堵塞长度过大又易产生顶部大块，给后续生产带来困难，增加生产成本。
1.4微差时间的影响
微差爆破是为降低爆破地震效应而兴起的爆破技术，在使用中发现其具有改善爆破块度、提高爆破质量等方面的作用，这种作用的关键是微差时间的合理确定。一旦采用了不合理的微差时间，将导致大块率偏高。
1.5起爆方向的影响
起爆方向和岩体走向对爆破大块率也有不可忽视的影响；大量实践表明，当两者之间基本一致时，爆破效果较为理想。起爆方向选取不合理将导致爆破大块率偏高。
2降低大块率的方法
由于不同的矿山所拥有的地质条件也千差万别，因此，影响大块成因的参数也是多种多样的，其中主要包括，炸药参数、爆破参数、岩体结构与力学特征等各种不同类型。因此，应结合具体的露天矿条件，运用合适的爆破方法，对爆破参数进行科学优化，以便改善深孔爆破中大块率高的问题。
2.1改变爆破台阶自由面
根据现场岩层节理分布状况，充分利用岩层倾向节理的发育特点，可以改善爆破效果。将爆破台阶自由面平行于节理面改变成近似垂直于节理面，能显著的降低大块率。但是爆破区域布置与工作线推进方向垂直，只能在矿坑端帮布置工作面，无法全坑实现。
2.2采用压渣爆破
露天煤矿采用清渣爆破，炸药气体沿自由面无阻碍溢出造成大块增多。采用压渣爆破可以很好地解决这一弊端。爆破气体在预留岩体阻碍之下，增加了爆破气体的作用时间，有效提高爆破能量的利用。爆破时岩体带有一定的动能，和松散的渣堆产生碰撞和挤压作用，进一步破碎岩体。
2.3分段装药
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，一味增大单孔装药量不仅增加了成本，还无法达到预期的效果。分段装药能很好地解决这个问题，将药柱分成两段或两段以上，装药之间用填塞物隔开。避开节理裂隙存在的位置，大块多且集中的地方多装药，孔中不装药部分选择抵抗线小的地方或爆破气体可能沿裂隙溢出的地方，充分有效利用爆破气体的破碎作用，能改善爆破大块率，同时降低生产成本。
2.4选取合理的孔网参数
根据露天矿爆破经验，采用多排孔微差爆破时，在保持孔网面积不变的情况下，通过减小排距，增大孔距，可以有效地改善爆破质量。三者存在以下关系：
式中：a－孔距，m；b－排距，m；m－密集系数，一般取值范围0.5-1.4；S－孔网面积，m2。由此可见，当S/m越小时，即m越大时，b越小。
2.5确定合理的炸药单耗
炸药单耗过小会造成爆破效果下降，大块率上升；单耗过大又会造成爆破成本增大，降低露天矿经济效益。深孔微差爆破炸药单耗一般计算公式：
式中：γ－岩石容重，t/m3；f－岩石普氏硬度系数；q－炸药单耗，kg/m3。多排孔单位炸药消耗量一般计算公式：
式中：q1－前排孔炸药单耗，kg/m3；q2－后排孔炸药单耗，kg/m3；n－一次爆破的炮孔排数；L－炸药量调整系数，一般为0.1-0.2。
2.6作业过程中的控制
在爆破作业过程中，要根据《爆破安全规程》和现场操作流程要求，明确穿孔、爆破工作的作业流程，严格按照穿孔爆破作业要求进行设计施工作业，从而将作业过程中的人为因素影响降到最低。为降低爆破大块率，在作业过程中具体要做到以下几个方面：（1）降低废孔、塌孔率。因为废孔、塌孔都需要二次补孔，补孔后的孔位已不是原来设计孔位，这样会打破原有设计孔网组合，影响爆破质量。所以现场施工中要严格按照设计的孔位施工，穿孔前将作业面浮渣清理干净，防止穿孔后塌孔堵塞孔位。在穿孔过程当中，要规范操作，避免夹钻、掉钻等废孔事故。（2）装药作业时要注意以下几点：①装药过程中严禁无关人员进入；②装药作业前要验孔，以确保没有钻孔堵塞；③确认每个孔的单孔装药量，装药后测量余高是否合理；④按照要求装入起爆药包；⑤杜绝一切会造成导爆管受损甚至砸断的行为发生；⑥提高填塞质量，防止爆生气体过早溢出，降低炸药的能量利用率。
3结语：
在不同地质条件和不同爆破条件下，影响爆破块度的因素很多，各个因素对爆破块度的影响并不是独立存在的，在爆破方法爆破参数的选择过程中应注意各个因素的协调做到爆破的整体最优化。通过仔细勘察矿山实际情况，合理设计爆破参数以及应用新爆破技术，尽可能地降低大块率，可以提高整体经济效益。
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论文作者:夏永吉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：作业论文; 炸药论文; 参数论文; 节理论文; 露天矿论文; 矿山论文; 露天论文; 《基层建设》2018年第13期论文;