摘要：在露天采矿工程中，开展预裂、光面、缓冲等边坡控制性爆破，必须要合理选择爆破方案，充分考虑可能会发生的意外，采取防范和应对措施，最大程度上保证施工作业的安全性，达到边坡控制爆破的要求。本文针对露天采矿边坡控制爆破工程施工相关内容，做了简单论述，重点提出了控制爆破方案选择和安全施工的把控措施。
关键词：露天采矿；边坡爆破；控制性；安全施工
1露天矿山边坡爆破问题分析
1.1边坡爆破方案设计不合理
露天矿边坡的稳定性直接受到边坡岩体完整性、强度、走向、节理裂隙发育程度等因素影响，而这些因素均会影响边坡控制性爆破施工的开展，但我发现很多露天矿山存在后续生产过程工程地质情况勘察不到位情况，而由于建矿初期边坡岩体状况与实际状况存在的不同未在施工中得到体现，露天采矿边坡控制性爆破施工技术应用的合理性和安全性往往会受到一定影响。
1.2钻孔质量差
露天采矿边坡控制性爆破施工质量会直接受到台阶高度、边坡角度、炮孔长度的影响，一般来说过高的台阶高度、过小的边坡角度、较长的炮孔将直接影响露天矿山钻孔和装药质量，如边坡岩体同时存在节理、裂隙及层理等情况，爆破施工受到的影响将进一步加强，矿山边坡钻孔漂移现象、根底或大块问题往往因此出现。
1.3爆破参数不合理
炮孔直径、最小抵抗线、炮孔间距等参数均会直接影响露天采矿边坡控制性爆破施工质量，边坡出现的严重凹凸不平问题多数时候源于爆破参数不合理，边坡平整度差问题也会因此出现。
2露天采矿边坡控制性爆破施工技术
2.1选择合理的爆破方案
在露天采矿工程中，实现边坡安全控制爆破的措施有两大类。第一类，调整主爆区爆破方案，减少主爆区爆破对边坡产生的不良影响。如：调整主爆区临空面方向、调整主爆区最大单响药量、调整起爆顺序和起爆时差、改用低爆速炸药等。第二类，采用预裂爆破、光面爆破、缓冲爆破等特殊的控制爆破措施，对即将形成边坡的岩体形成直接保护。在实际工程应用中，第一类措施需要在矿山整体施工进度计划安排时就周密考虑。1)各台阶工作面的推进方向在一定程度上决定了爆破作业临空面的方向，一般来说，临空面的反方向是爆破振动最大的方向，施工中要避免爆区背对要保护的边坡；2）爆破振动产生的危害和一次起爆的炸药量有直接关系，单响药量越大振动危害就越大，所以爆区最大单响药量一定要控制在允许范围内；3）调整起爆顺序和起爆时差的本质是为了改变爆破过程中后响炮孔的临空方向和最大起爆药量，从而实现减小对边坡产生的危害。另外从理论上来说，爆破产生的振动危害是以能量波的形式作用在边坡处岩体上的，所以采用一定的起爆顺序和起爆时差，可以利用波干涉原理让能量波产生波峰和波谷的抵消，从而减小爆破振动，但这需要专业的实验和精准的计算设计，在露天矿大规模施工中并不适用。4）低爆速炸药爆炸形成的振动危害相对较小，在条件允许的情况下建议考虑。第二类措施（尤其是光面爆破和预裂爆破）在铁路、公路、水利等各类边坡爆破施工中均有较好的应用。由于矿山边坡相对铁路、公路、水利等工程来说边坡工程量一般都很大，且矿山边坡在露天矿闭坑即完成使命，服务年限远没有铁路、公路、水利等各类边坡的年限长，特别是近年来分期开采、陡帮开采等开采方法的普遍应用，使得大多数矿山边坡的服务年限在一定程度上缩短，所以矿山边坡爆破在利用这三类控制爆破形成边坡时又有自己的特点，主要表现在对施工整体进度和成本的考虑以及对形成的边坡质量要求没用像其它工程那样苛刻。一般来说，第一类控制措施几乎不会增加施工成本，但时对边坡的整体稳定有着不可忽视的作用，所以在矿山爆破施工中一定要充分重视并应用到位。第二类控制爆破对施工成本增加较多，尤其是光面爆破，施工难度大、要求高、进度慢、成本高，在露天矿实际应用中并不经常使用，建议只有在少数地质条件特殊地段或对边坡有特殊要求时选用；预裂爆破和缓冲爆破经常同时应用于露天矿边坡爆破施工中，施工连续性好，施工成本较光面爆破有所减少，形成的边坡也能很好的满足要求；在大多数基岩较稳定区域和边坡服务年限不超过10年的矿山，单独采用缓冲爆破形成的边坡也能满足矿山服务要求，缓冲爆破在施工进度和成本方面优势突出，值得在服务年限短、岩体稳定性好的矿山边坡施工中推广。结合以往工程的施工经验，若想保证施工作业的安全性和质量，必须要从工程施工现场的具体情况出发，因地制宜，选择合适的爆破方法，制定完善的作业方案。一般来说，矿山边坡爆破方案的确定，应遵循以下步骤和原则：1）在充分调查研究矿山地质情况的基础上，对露天矿各平台的爆破作业进行分区管理，明确爆破边坡影响区、各影响区岩石稳定性、初步设计对边坡的要求等；2）针对各分区制定爆破规划，规划中应明确爆破工程和采掘面的推进计划，拟采用的边坡控制爆破方案和备用方案；3）确定各区域爆破方案的具体参数，尽早安排实验炮，以进一步掌握所选方案的适用性、爆破参数合理性和需改进的地方；4）选择和制定实施方案时应力求保守，在确认保守方案执行效果后方可在边坡要求不太严格的边角区小规模试验其它方案，试行效果经专家评定后再推广到类似地质条件的岩石爆破中；5）开展具体的爆破作业前，要进一步做好施工现场地质调查工作，并且要检查爆破施工作业效果以及震动情况，依据岩土工程地质实际情况，比如含水量和节理裂隙发育等，确定施工参数，并且结合工程施工实际，进行相应的调节。
2.2边坡孔装药结构
在采用预裂爆破和光面爆破时，为达到预期效果，需采用不耦合装药进行施工作业，不耦合装药能够有效降低爆破药柱与孔壁的接触，减少不良影响。加之部分震动波的作用影响，使得岩石位置受到受拉力的影响，更容易产生贯通劈裂缝隙。在施工作业时，采用轴向空间间隔分段装药技术。现场具体做法是：使用胶带，以间隔的形式，将预裂药柱绑扎到导火索上再吊入孔中。另外，随着爆破炮孔深度的持续增加，使得炮孔深部岩石土体的初始应力随之增加，孔底部的夹制作用大幅增加。具体实施中，为克服夹制作用，底部装药作业时要结合炸药特性，适当加强装药，但应做好装药长度的把控。
2.3爆破降振技术
在边坡控制性爆破作业中，为保证作业的安全性，要特别注重爆破对边坡稳定性影响的检测。通过检测改良深孔爆破作业施工参数，明确不良地质的爆破震动实际响应情况，利用检测结果进一步采用爆破降振技术措施，进而为采取有效控制措施提供有力依据。在大量使用炸药的环节，由于药量较大，爆破产生危害风险较大，因此必须要严格落实安全防护措施。在逐孔爆破作业中，虽然爆炸使用的炸药量不大，但有可能会使能量波叠加，所以也是把控的重点。
3提高爆破质量技术措施
（1）保证爆破器材的质量。选用和引进生产厂家的起爆器材一定要严肃认真，一定要事先测试各个方面的性能是否正常，全面达到设计参数确定合格后方可引进使用。（2）起爆前应对起爆器、导爆索、起爆管、非电毫秒导爆雷管进行严格的检查和实验，确认达到设计要求方可使用。（3）保证炸药质量。炸药质量差、过期或受潮会导致半爆甚至拒爆，造成根底和大块。需要我们对各种炸药的性能和配比掌握外，还需对库存、运输和堆放从严和规范管理。以上器材和爆破材料质量不合格，就会产生拒爆、盲炮、大块和根底影响爆破质量。
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4严格控制穿孔和爆破施工作业
为了提高爆破的质量，除了需要严格的按照技术要求认真的进行爆破设计外，还需要严格按设计要求穿孔、检查、装药、填塞、连线等施工，特别是现场的安全管理工作要加强。穿孔作业。钻孔作业时要避免移位、夹钻、断杆、掉钻据等废孔事故,严格按照给定设计的孔位施工,如废孔再补就无法保证原设计的孔位和角度,就打破了原设计孔位参数的组合匹配关系,直接影响爆破质量。爆破施工。爆破施工一定要注意以下几点：装药前，现场要认真核对每孔的装药品种和装药量，如孔中有水，一定要装抗水炸药，按设计要求装入起爆体药包，装药时一定注意在场人员及设备挤压导爆管和碰撞爆破器材，装药后检查充填高度要合理，充填时要保证充填质量，同时谨防砸断或碰伤导爆管，认真连接检查起爆连接网络，以防错连和漏连。
5提高爆破质量技术
5.1选择合理的爆破参数
1）地盘抵抗线
地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，底盘抵抗线过大就会造成较大的根底和产生大块，抵抗线过小就造成炸药消耗量，增大了采矿成本。在满足装药量和确保安全的前提下可按照以下经验公式选取。W=kd式中，W表示为底盘抵抗线m;d代表钻孔的直径mm;k为系数一般取20~30，岩石硬度系数小时取偏大值，岩石硬度系数大时取偏小值。
2）孔距、排距
孔距a和排距b一般根据打孔直径计算，即a=d（20~30）：b=a（0.75~1）实践证明，采用梅花形设计合理的布孔，能明显提高爆破效率和岩石的破碎效果，特别是在分段起爆时各方向的抵抗线相等爆破作用基本均匀，爆破中产生爆破挤压，更好的改善破碎效果。
3）打孔超深超深是指钻孔深度超过台阶地盘标高以下的深度，其作用是降低装药中心的高度，以便有效的克服台阶底部的阻力，避免减少根底，超深值确定为：h=d（8~12）选取超深时注意：后排孔的超深值一般比前排孔超深少打0.5m左右。如底盘抵抗线偏小，取偏小值，底盘抵抗线偏大就取偏大值。如底盘抵抗线过大时，就不能超限加深，因为超深过大不仅浪费钻孔和炸药，而且由于炸药的中心过低，造成台阶上部产生较多的大块，又会破坏下一个台阶岩石的完整性，影响下一个循环的钻孔作业，还会造成塌帮，给下一个钻孔作业造成困难。
4）充填炮孔深度
合理的充填炮孔深度能有效的阻止爆炸气体产物过早地冲出炮孔，使更好地提高爆破效率。采用连续柱状装药时，充填堵塞深度一般取底盘抵抗线的0.7~0.8倍，视岩石和炸药的性质而定。露天矿深孔爆破的充填堵塞长度比较大，有时可适当减少堵塞炮孔的长度，以达到减少炮孔上部大块的目的。经过实践和观察，10m高度的台阶，炮孔直径＞100mm，充填堵塞深度不宜＜孔径的20~40倍，否则在爆破中会产生飞石。
5）炸药的消耗量
以硝铵炸药为标准，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，可以适量增大q来改善爆破质量。
6）每孔装药量
在合理选取其他爆破参数的条件下，每孔装药量Q可按下式计算：Q=qaHW式中，H为台阶高度，m：根据经验，在多排孔爆破时，后排孔的q值应取第1排孔值的1.1~1.3倍。
5.2采用等时线为对角线的起爆方式
沿炮孔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。
5.3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。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，减少塌落形成大块。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。
5.4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：t=kW式中，△t为先后起爆的相邻孔间起爆间隔时间，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17~100ms，通常为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。
5.5采用斜孔爆破
从台阶深孔爆破效果看，斜孔优于垂直孔，因为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较大，操作人员和钻机设备均较安全。
5.6打对孔
当前排孔底盘抵抗线大时，打对孔即打加密孔，同组也间距为孔径的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，并且同组对孔同时起爆，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。
6结束语
综上所述，合理选择边坡控制性爆破施工方案，要充分考虑施工在作业中可能会出现的问题，结合施工现场地质情况和资源情况，采取最切合实际的施工方案和措施。在具体实践中，严格按照作业方案，做好各项安全防护工作，最大程度上保障施工作业的质量和安全。
参考文献
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论文作者:黎克山
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
标签：作业论文; 炸药论文; 台阶论文; 控制性论文; 露天论文; 药量论文; 矿山论文; 《基层建设》2019年第15期论文;