摘要：沿海地区的围垦工程及防波堤工程建设过程中，对大块径石料有阶段性的高强度需求，针对围垦工程或防波堤工程的石料需求特点，需对矿山大块径石料开采爆破技术进行研究，以提高大块石开采效率，同时减小海堤抛填冲损，避免料场以量取胜导致其他规格石料滞压开采工作面。
本文依托瓯飞工程专供料场，对大块径石料的开采爆破技术进行研究，通过爆破试验不断调整、优化爆破参数，研究过程中主要采用崩塌爆破技术：增大堵孔长度，确保下部装药能够推开底部岩石，上部岩石自由塌落，以提高石料开采大块率。通过试验研究，石料开采大块率显著提高，保证了料场按需供应要求，经济技术效益明显。为以后类似环境和地质条件下的矿山工程的大块径石料爆破开采施工提供了参考依据。
关键词：矿山；大块径石料；崩塌；爆破
一、工程概况
瓯飞工程是全国单体最大的围垦工程，该工程是温州市委，市政府贯彻实施浙江省委两创战略，打造大平台、拓展发展空间的大思路、大手笔，是缓解经济社会发展严重的土地制约的重大举措。为保障瓯飞一期围垦工程石料供应，设立了温州市瓯飞工程专供料场施工I标项目（以下简称瓯飞料场）。料场位于洞头区北西276°方向直距l0km的霓屿街道，矿区开采区域包括东部料场、整合区料场以及霓屿一期。矿区最高点位于霓屿一期，高程为+283.6m，底部设计开采高程为+10m，台阶高差15m。开采区域面积为1.04km²。
矿区为主要沿南东向分布的单面山体，主要出露地层为第四系（Q）和上侏罗统高坞组（J3g），第四系主要为覆盖于山体表部的残坡积和沟谷一带的冲洪积，上侏罗统高坞组岩性主要为深灰色流纹质晶屑凝灰岩。矿区节理裂隙发育，矿石风化程度为中风化，具晶屑凝灰结构，块状构造。矿石干燥状态平均抗压强度90MPa，饱和状态平均抗压强度79MPa（实验数据），软化系数0.85～0.91，平均0.88。
二、工程爆破开采难度分析
1、矿山位于城区，周边环境复杂，且有乡村道路横穿料场，爆破影响控制要求高。
2、矿石岩性为深灰色流纹质晶凝灰岩，风化程度为中风化，节理发育，且节理间距较小，不利于大块石的开采。
3、若采取提高石料开采量以提高大块石产量的方法，势必会造成其它粒径石料滞压开采工作面，影响工程进度。
三、大块产生原因分析
结合工作经验和统计发现大块主要在：1、孔网面积偏大的中间位置；2、堵塞段；3、坡面处；4、岩体分层处等地质复杂位置。影响深孔台阶爆破大块的原因：1、地质构造：地质构造复杂地带，大块主要是由裂隙存在使应力波衰减或阻断，同时爆炸气体从裂隙中逸出，爆破压力迅速下降，致使被爆岩体没有足够的爆炸能量。2、爆破参数：包括钻孔形式、布孔方式、底盘抵抗线、孔距和排距、堵塞长度、炸药单耗、装药结构、起爆顺序等影响。
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四、提高大块率的工艺
1、爆破参数试验研究
块石料梯段爆破初始参数如下：（1）梯段高差H：15m；（2）钻孔立面角：90°；（3）钻孔直径D：D=115mm；（4）钻孔超深h和钻孔深度L的确定：h=1.5m；L＝17m；（5）最小抵抗线W的确定：W=（20～40）d；（6）孔距a：a=4；（7）排距b：b=3；（8）装药长度L1：L1=Q/q1=1000Q/7.85d2⊿；其中Q－每孔装药量，kg；L1－装药长度，m；d－药包直径，m；q1－每米药包重量，kg/m；⊿－装药密度，kg/dm³；（9）炸药单耗q:根据本矿山岩石坚固系数f及类似工程实践，初定q取0.3-0.32kg/m3；（10）堵塞长度L2：L2=（0.7～1.0）W；（11）微差间隔时间：△t＝kp•w（24-f）；kp－岩石裂隙系数；f－岩石坚固系数；
2、主要影响参数分析
（1）钻孔方式：本工程特点是爆破方量大，施工时间长，炸药用药量，现多采用孔径为90和115的钻机作业。根据工程实际，采用垂直钻孔形式不仅能提高钻孔速度，而且爆破后岩块大块率较多。
（2）布孔方式：虽然从能量均匀分布的观点来看，梅花形布孔更为理想，但是根据本工程实际采用矩形布孔，爆破后岩块大块率明显较多。
（3）底盘抵抗线：抵抗线是影响爆破效果的一个很要紧的因素，适当的增大抵抗线不仅能提高大块率，更能减少飞石，保证爆破安全。一般情况下，深孔爆破参数按以下公式计算：W1=（20-40）ф式中：W1为底盘抵抗线，m；ф为钻孔孔径，cm根据本工程现场实际情况，抵抗线取大值时，大块率明显较多。
（4）堵塞长度：根据工程现场实际情况，适当增加堵塞长度，可明显提高大块率。这是因为增加上部不受爆破影响的岩体，并使其在下部岩体爆破推出后自由下落，减少岩体的破坏，由此提高大块石比率，瓯飞料场堵孔长度约为1.5* W1。
（5）炸药单耗：根据课题研究的大块石开采技术，结合岩石可爆性及所需达到的爆破效果，试验过程中可是具体情况适当降低炸药单耗。
（6）起爆顺序：深孔台阶爆破通常采用微差爆破，有排间顺序起爆、波浪形、V形、对角线形、径向等不同连接形式的顺序起爆。据本工程实际，采用排间顺序起爆，利用毫秒延期雷管单孔单响，并适当增大微差间隔时间。此举不利于破碎岩块在抛掷过程中的碰撞，降低了破碎程度，有利于提高大块率。
五、应用效益分析
1、技术效益
通过理论与实际试验的循环进行，不断优化爆破参数，优选爆破位置，使得石料爆破开采大块径石料获得率不小于32%，局部岩体条件适当处达40%以上。科研活动的开展确保了料场大块石供应满足下游围垦工程大块石护面施工的进度要求，同时也避免了料场因其他规格石料滞压导致工作面无法进一步推进，反影响大块石的持续开采。
2、经济效益
本料场爆破开采时采用的爆破孔径为90mm/115mm，常规爆破开采采用的孔排距约4mx3m，炸药单耗约0.3-0.32kg/m3。通过城区大型矿山大块径石料开采爆破技术多次试验、研究决定本项目采用的孔排距为5mx4m，炸药单耗可降低到0.22-0.27kg/m3左右。根据目前市场钻孔单价33元/m，可计算出每立方石料可降低钻孔成本1.10元（1÷（4mx3m）x33元/m-l÷（5mx4m）x33元/m）；根据瓯飞料场所在地（浙江省温州市洞头区）炸药单价11.64元/kg，可计算出每立方石料可降低炸药成本0.582元。瓯飞料场项目采用城区大型矿山大块径石料开采爆破技术，合理设计爆破参数后，每立方石料开采综合成本可降低1.68元/m3。
研究成果的成功应用，确保了料场大块石满足按需供应要求，料场完成大块石供应合同量764万吨时，可节省施工成本约：764/2.59*1.68=495万元。且大块石单价较其它种类石料单价高，研究成果的成功应用间接提高了料场产值，经济效益明显。
结语：本文以瓯飞工程大块石爆破开采为例，在控制爆破对周边环境影响的前提下，通过理论与实际试验的循环进行，不断优化爆破参数，优选爆破位置，实现提高石料爆破开采大块径石料获得率不小于32%，局部地质条件适当的部位达40%。因此，本文对露天深孔台阶爆破提高大块率方面具有一定的指导意义。
参考文献：
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[2]胡世士，吴乐乐，袁飞虎.露天石灰石矿控制大块率的技术措施探讨[J].露天采矿技术，2017，32（10）:7-10.
[3]卢聪.大孔距小排距技术在中深孔爆破中的应用分析[J].化工管理，2018（19）.
论文作者:毛宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/23
标签：料场论文; 石料论文; 工程论文; 钻孔论文; 炸药论文; 矿山论文; 裂隙论文; 《基层建设》2019年第2期论文;