崔杰
广东爆破工程有限公司 广东省广州市 510700
摘要：露天采矿是采矿的两种常见方式之一，该项工作涉及到边坡控制以及爆破作业的安全性，应在现有基础上给予进一步的重视。基于此，本文分别就露天采矿边坡控制及爆破作业开展分析，给出边坡控制的重要性、控制方式、露天采矿爆破要点等内容，并结合实例对爆破作业给予系统说明，以期通过分析明晰理论，使后续露天采矿相关工作可以做到有的放矢。
关键词：露天采矿；边坡控制；边坡支护；炮孔深度
前言
露天采矿是一个移走矿体上的覆盖物，得到所需矿物的过程，可分为露天金属矿床开采、露天煤矿开采、露天铁矿开采等三种基本形式。在现代化的生产条件下，露天采矿安全性、效率得到了更多关注，传统露天采矿边坡垮塌问题、爆破问题相对较为多发，造成的损失和人员伤亡也较为严重，针对这一情况，分析露天采矿边坡控制及爆破作业十分重要，本文针对上述内容展开探讨。
一、露天采矿边坡控制
1.1露天采矿边坡控制的重要性
露天采矿，又称为露天开采，在矿物开采的过程中，由于覆盖在其表面的岩体被移除，随着开采作业的持续进行，露天矿场会渐渐呈现“凹”形，四周边坡内的稳定性也就显得越发重要。在一般性的露天采矿作业中，可以实现资源的充分利用，回采率也较高高、贫化率低，适于用大型机械施工，建矿快，产量大，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，生产相对安全，但穿孔爆破以及大型设备的机械动能都可能影响边坡的稳定性，一旦出现边坡垮塌，处于对应方位的人员、设备会受到很大威胁，垮塌的边坡还可能导致矿场的总体结构受到影响，打破力平衡，带来后续隐患。控制边坡的稳定性，可以有效应对上述问题，提升露天采矿的安全性，进一步间接降低成本。
1.2露天采矿边坡控制方式
边坡支护是指为保证边坡及其环境的安全，对边坡采取的支挡、加固与防护措施。常用的支护结构型式有：重力式挡墙、扶壁式挡墙、悬臂式支护、板肋式或格构式锚杆挡墙支护、排桩式锚杆挡墙支护、锚喷支护、坡率法等。重力式挡墙是应用较为广泛的露天采矿支护方式，其基本工作模式如图1所示。
图1 重力式挡墙基本工作模式
重力式挡墙（Gravity wall）可以有效防止土体的坍塌，承受来自边坡侧的压力，属于一种墙式建筑物。在露天采矿作业中，重力式挡墙的应用有一定的条件要求，如果边坡的高度大于8m，力的传导将出现不确定性，不宜应用重力式挡墙[1]。如果边坡属于岩质，其高度高于10m也不能应用重力式挡墙。影响重力式挡墙性能的因素包括稳定性、截面强度以以土体压力的传导方式。稳定性是指重力式挡墙自身的结构和材料，如果条件允许，一般应采用混凝土结构作为核心材料，取浇筑方式建立重力式挡墙，近边坡一侧截面应大于远边坡一端，二者比例砸1.2：1之间。力的传导是重力式挡墙使用价值的核心指标之一，要求能够满足压力分散传导原则，避免边坡压力完全压在墙体上，这也是重力式挡墙取协式设计的主要原因，倾斜角度一般在15-25°之间。
扶 壁式挡墙的作用与重力式挡墙相近，但作用原理上存在一定差别。扶壁式挡土墙（counterfort retaining wall）指的是沿悬臂式挡土墙的立臂，每隔一定距离加一道扶壁，将立壁与踵板连接起来的挡土墙，一般为钢筋混凝土结构。在应用扶壁式挡墙时，首先进行测量，并建筑厚度在0.1-0.2cm左右的垫层，之后进行放线，标注水平、垂直位置，确定墙趾以及主轴线、起讫点等。扶壁式挡墙以浇筑方式进行施工，因此还要进行钢筋绑扎和立模，采用机械泵供料的方式进行施工，振捣过程中应避免漏振。墙面施工中，应采用细骨料，确保墙面平整，同事检查垫块位置，确保每平方米垫块不少于4个。考虑到露天采矿的机械振动，应在扶壁式挡墙建设、干凝前控制开采强度，避免挡墙倒塌或者震动破坏。
二、露天采矿爆破分析
2.1露天采矿爆破要点
露天采矿一般采用钻孔爆破方式，该爆破方式与常规爆破存在一定的差别，需要控制的要点包括炮孔深度、间距、装药量、装药深度、起爆时间以及炮孔数目等。炮孔深度方面，过浅可能导致动能散失到空气中，过深会导致地下结构破坏，无法达到地表作业的目的。炮孔间距过小，无法利用时间差进行爆破作业控制，过大则会造成动能分散，无法实现动能贯穿。装药量和装药深度直接影响爆破威力，起爆时间控制主要是指不同炮孔起爆的时间差，该差值可以用于控制爆破威力[2]。炮孔数目影响用药总量，过多的炮孔可能导致爆破威力过大，过少则影响爆破作业的有效性。
2.2露天采矿爆破实例分析
山西某地露天开采作业拟应用爆破方式清除部分障碍后，由于当地土质条件负责、地表下存在轻微风化的岩体，也存在刚度较大的花岗岩，施工单位采用先清除软土层、之后逐层进行钻孔爆破的方式进行作业。炮孔深度方面，微风化岩体平均厚度为2.8m，按此标准，确定钻孔深度在1.1-1.8m之间，间距的控制方面，应用计算式作为标准：
E/（0.4v）=2W/v
式中v为应力波的传播速度，W为最小抵抗线，E为周边眼间距。代入前期测量所获参数，确定间距为1.4-1.9m，风化岩层越后，间距越小。装药量上，由于岩体的整体强度不高，普遍不超过0.8kg/m³，平均为0.59kg/m³。装药深度方面，考虑到力的传导，为避免过多影响周边边坡结构，控制在0.7-0.75m之间。起爆时间上，由于爆破地点周围边坡多为泥土结构，需避免连续爆破造成的严重破坏，因此控制不同炮孔的起爆时间差最低为60ms。炮孔数目上，结合爆破面积和间距计算得出，并在实际工作中给予明确的标注，要求钻孔位置与标准位置的差值不大于20mm。具体进行爆破作业前，技术人员建立了计算机虚拟模型，对爆破作业可能造成的影响进行模拟，从结果上看，按照拟定参数执行爆破，可以有效实现微风化岩层的破碎，同时也能避免边坡被破坏，实际工作成果支持了该理论。
结合工程实例，给出露天采矿爆破作业的核心理论包括：重视炮孔深度、间距、装药量以及炮孔数目等各类参数，并在具体作业前进行模拟，确保获取理想的爆破效果。
三、结语
通过分析露天采矿边坡控制及爆破，了解了相关理论内容。边坡控制是现代露天采矿需要注意的核心问题，直接影响采矿作业的安全性。目前最可行的控制方式是进行边坡支护，采用扶壁式挡墙、重力式挡墙给予机械加固。露天采矿爆破需要注意炮孔深度、间距、装药量、装药深度、起爆时间以及炮孔数目等，文中结合山西某地露天采矿爆破作业给予了说明，希望能为后续工作提供帮助。
参考文献：
[1]李启斌.关于露天采矿边坡控制及爆破中问题的研究[J].世界有色金属，2017（09）：133-134.
[2]何金保，明星，宋玉庆.关于露天采矿边坡控制性爆破施工技术的探讨[J].世界有色金属，2017（08）：177-178.
论文作者:崔杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
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