摘要：随着科学技术的发展和对环境的要求，我国近年来采用台阶爆破进行露天开采爆破逐年增加，露天台价中深孔爆破技术在国民经济中有着广泛的应用前景，主要用于矿山、铁路、公路和水力水电等工程，本文主要介绍露天台阶中深孔爆破工艺中的基本常识、常用方法、注意事项及实用技术。
关键词：露天台阶 爆破设计 抵抗线 填塞长度 单位炸药消耗量
爆破设计方案是爆破施工的前提条件，直接决定着爆破效果和经济效益.国内传统的露天台阶爆破设计方法是：首先根据炮孔直径确定底盘抵抗线，其次根据岩性选取单位炸药消耗量，最后再确定孔距、排距、填塞长度等其它爆破参数。笔者结合多年国内外爆破设计和工程实践所学知识，介绍一种新的设计思路，首先根据台阶高度选取钻孔直径，再依据岩性和爆破目的计算填塞长度、抵抗线等爆破参数，最后计算出单位炸药消耗量。
1 露天台阶爆破设计
1.1 台阶要素
露天台阶爆破的台阶要素主要包括：台阶高度、炮孔直径、填塞长度、最小抵抗线、底盘抵抗线、孔距和排距b、炮孔长度和装药长度等。
1.2 钻孔形式
露天台阶爆破钻孔形式一般分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种，倾斜孔较垂直孔具有更多的优点，但因钻凿倾斜孔的操作技术要求高，且在装药过程中容易堵孔，故垂直孔应用的比较广泛。
1.3 布孔方式
布孔方式有单排布孔及多排布孔两种。多排布孔又分为矩形（含方形）和梅花形（又称三角形）两种。
从炮孔施工方面来说，矩形布孔更容易定位，钻机移动次数少；从能量均匀分布角度来看，梅花布孔更为理想，特别是等边三角形布孔，但梅花布孔在爆区两端经常需要进行补孔，以便获得均匀整齐的岩面。实际布孔应根据露天台阶爆破作业要求、岩体性质以及工作面情况综合考虑.
1.4 爆破参数
1.4.1 台阶高度
台阶高度取决于生产规模、挖掘设备的作业技术参数和对开采选别性的要求，控制着台阶垂直方向的能量分布，影响岩石抛掷过程和其它爆破参数。一般按现有的钻孔、挖装设备和开挖条件确定台阶高度。目前，金属矿石的台阶高度多为12 m；煤矿台阶高度为10～15 m；水利水电工程，台阶高度一般为8～15 m。随着钻机和施工机械的发展，国内外已有向高台阶方向发展，且爆破质量和经济技术指标得到大幅度提高。
1.4.2 炮孔直径
炮孔直径控制着垂直方向能量的分布，而且是主要因素。炮孔直径决定了其它爆破参数的大小，如填塞长度、最小抵抗线等。通常，钻大直径孔较小直径孔省钱，所以钻孔直径越大越好。但是，随着钻孔直径的增加，炸药单耗不变的情况下，孔网参数变大，岩块粒度也会加大。如果想保持岩块粒度不变，就必须增加炸药单耗，孔网参数相对减小。
由于岩体不同程度地存在着节理、层理和断层等自然缺陷，为了爆破后获得可接受的块度，最大炮孔直径往往受到了限制。炮孔直径与台阶高度之间存在一定比例关系。
（1）
炮孔直径取值的大小与岩体节理裂隙发育程度和爆破目的相关。当岩体节理裂隙很发育时，取1/50，当岩体节理裂隙很不发育时，取1/80。
1.4.3 超深
超深是指钻孔超过台阶底盘水平的深度，只有需要的时候，才设置超深，其值大小与炮孔直径成一定比例关系。
（2）
超深取决于岩体结构和类型，而且与挖掘设备要匹配，避免超挖。
1.4.4 炮孔长度和装药长度
垂直钻孔时，炮孔长度L等于台阶高度与超深之和。
（3）
为了充分利用炮孔的长度，一个炮孔的长度除了填塞以外，其余长度全部用于装药。
（4）
1.4.5 填塞长度
填塞长度由炮孔直径控制，也决定着抵抗线的大小。
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（5）
填塞长度取决于爆破块度的要求和填塞物的性质，如密度大的硬岩（铁矿石）取小值，要求控制飞石时取大值。
1.4.6 最小抵抗线
为了克服抵抗线向前和向上两个方向上的约束，抵抗线和填塞长度保持一种平衡关系。
（6）
抵抗线取值的大小取决于岩体的节理裂隙发育程度和爆破目的。
对于垂直钻孔，排距就是最小抵抗线B。但在顺层节理面明显，底盘抵抗线较大时，最小抵抗线不同于底盘抵抗线。此时，底盘抵抗线值较大，应采取相应措施，增加头排孔数目及装药量，用以克服较大的阻力。
1.4.7 孔距
孔距大小由抵抗线大小决定，与布孔方式有关，采用等边三角形布孔最好，它决定了水平方向上的能量分布。
（7）
1.4.8 炸药类型及单孔装药量
根据岩性及爆破条件选取炸药类型，如炮孔中无水，且节理裂隙较发育时，可选用多孔粒状铵油炸药，炮孔中有水时则应选用乳化炸药。选择完炸药以后，先计算出每米炮孔长度装药量（延米装药量）Ky，然后根据下式计算出单孔装药量。
（8）
1.4.9 单位炸药消耗量q
单位炸药消耗量可用公式（9）计算得出。
（9）
单位炸药消耗量q是露天台阶中的重要指标，影响炸药单耗的因素有很多，主要有炸药性能、岩体的可爆性、爆破目的等。所以，对于同样的岩性，使用同样的炸药，因为爆破目的的不同，单位炸药消耗量有较大差异也是可能的。
1.5 起爆方案
尽管多排孔的布孔方式只有矩形和三角形两种，但是起爆顺序却是变化万千，主要有排间顺序起爆、V形起爆、斜线起爆、梯形起爆和逐孔起爆等。由于大量工程实践表明，逐孔起爆具有明显的优势，所以这里只介绍逐孔起爆。
所谓逐孔起爆技术，就是爆区中任何一个炮孔爆破时，在空间上相邻的炮孔都是按照一定的起爆顺序单独起爆的爆破技术。核心是先起爆的炮孔为后起爆的炮孔提供新的动态的自由面。逐孔起破技术要求起爆雷管的精度高，延时误差小，爆破设计必须精准而且能够优选爆破设计方案。
确定孔间和排间延期间隔时间是实现逐孔起爆的重要保证，以形成新自由面所需要的时间确定毫秒延期间隔时间是常用的方法，可用公式（10）计算：
Δt=k・B（10）
式中k-与岩石性质、结构构造和爆破条件有关的系数。孔间取2～8 ms/m，排间取10～16 ms/m，硬岩取小值，软岩取大值，节理裂隙发育时取大值。
2 应用实例
2.1 实例条件
例1：金矿，台阶高度6 m，节理裂隙发育，岩石硬度大，无水。
要求：用挖掘机铲装，一次挖掘高度3 m，避免过分前抛。
例2：铁矿，台阶高度12 m，节理裂隙很发育，无水，硬岩。
要求：电铲铲装，一次挖掘高度12 m，中等前抛。
例3：土石方，台阶高度4 m，坚硬岩体，有水，节理裂隙不发育，必须控制飞石。
要求：挖掘机分两步铲装，一次挖掘高度2 m，中等前抛。
3 结语
露天台阶爆破是一个复杂的过程，且是一门较为成熟的技术。在实际爆破作用过程中，爆破参数选择是否合理，直接决定着爆破效果和经济效益。通过对露天台阶爆破钻孔形式、布孔方式和各个爆破参数的设计介绍，为国内露天台阶爆破设计提供一种新的思路。
参考文献：
[1]高尔新.爆破工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999，7.
[2]于亚纶.工程爆破理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2004.
论文作者:曹建福
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/1
标签：台阶论文; 节理论文; 炸药论文; 长度论文; 钻孔论文; 直径论文; 露天论文; 《基层建设》2018年第9期论文;