李  恒

1 大塊、根底的產(chǎn)生

1. 1 產(chǎn)生部位

根據(jù)爆破理論和幾年來對大型露天礦山的現(xiàn)場實踐與調(diào)查，大塊主要出現(xiàn)的部位：臺階上部的臨空面及孔口部位、孔網(wǎng)參數(shù)偏大的中心部位、未堵塞的廢孔周圍、底盤抵抗線過大的臺階根部及盲炮部位周圍。

根底主要出現(xiàn)在底盤抵抗線偏大的臺階根部、孔網(wǎng)參數(shù)較大的中間部位的臺階底部、炮孔超深不足的臺階巖體底部及盲炮部位。

l. 2 產(chǎn)生的原因

（l）同一爆區(qū)超深變化大。由于個別炮孔超深偏大，使得藥柱重心下降，臺階上部礦巖易產(chǎn)生過多大塊。如果超深偏小，臺階底部礦巖受炸藥能量作用減少，爆后往往出現(xiàn)底盤抬高甚至根底。

（2）孔網(wǎng)參數(shù)偏大。在孔網(wǎng)參數(shù)偏大的中間部位，由于受炸藥破壞的作用較小，爆后使得此處大塊增多，嚴重者出現(xiàn)根底。

（3）孔網(wǎng)參數(shù)的均勻程度。由于穿孔和掌子面地質(zhì)條件等原因，使個別炮孔間距偏大爆后出現(xiàn)大塊，嚴重者產(chǎn)生根底。

（4）頭排炮孔底盤抵抗線偏大。由于爆破后沖擊巖層傾角影響，使臺階坡面角減小，加之鉆機安全作業(yè)距離的限制，爆破后在臺階根部出現(xiàn)根底。宜化露天礦的下盤這種情況比較多見。

（5）炮孔的堵塞長度偏大。炮孔堵塞部分過大，使炮孔上部臨空面和孔口部位受炸藥破壞作用減小，造成大塊偏多。

（6）未堵塞的廢孔。由于已穿鑿的炮孔嚴重偏離設計孔位需要重新打新孔，廢孔若不進行必要的堵塞，其周圍在爆破后常出現(xiàn)大塊，并且在爆破瞬間還易產(chǎn)生飛石，危及安全。這主要是未堵塞的廢孔在爆破中起導向作用，浪費了炸藥能量所致。

（7）巖體裂隙程度及節(jié)理方向。露天礦爆破由于受上部臺階超鉆作用，前部臺階爆破后沖及鄰近爆破的振動影響，爆破巖體大多為塊狀結(jié)構(gòu)，因此爆落的巖體通常沿原生裂隙和節(jié)理破碎，尤其是臺階上部的巖體更為明顯。當爆破面與巖層走向斜交或垂直時，裂隙對爆破大塊影響更明顯。

（8）盲炮。盲炮是產(chǎn)生根底及大塊并影響爆破質(zhì)量的一個重要因素。

2  提高爆破質(zhì)量的技術措施

2.1 選定合理的爆破參數(shù)

2.l.l 底盤抵抗線

底盤抵抗線是指從臺階坡底線到第一排孔中心軸線的水平距離，是一個重要的爆破參數(shù)。底盤抵抗線過大能造成較大的根底，過小會造成炸藥消耗量增多。在滿足安全和裝藥條件的前提下按經(jīng)驗選取，可參考經(jīng)驗公式（見式（l））。

              W = kd                                          （1）

式中w為底盤抵抗線，m；d為鉆孔直徑，mm； k為系數(shù)，一般取20～30，礦巖易爆時取偏大值；難爆時取偏小值。

2.1.2孔距和排距

孔距和排距一般根據(jù)孔徑計算，即：a=（20~30）d，b=（0.75~1）a。

實踐證明，采用正三角形布孔，即使得b = 0. 866a，能明顯改善礦巖破碎效果。特別是在逐孔起爆時，各方向的抵抗線均相等，爆破作用基本均勻，更能改善破碎效果。

2.1.3 超深

超深是指深孔在臺階底盤標高以下的深度，其作用是降低裝藥中心的高度，以便有效克服臺階底部阻力，避免或減少根底。根據(jù)經(jīng)驗，超深值確定如下：h=（5~10）d。

選取超深時應注意：后排孔的超深值一般比頭排小0.5m左右。底盤抵抗線偏小時，取偏小的值；底盤抵抗線偏大時，取偏大的值，即可適當增大超深來克服。但當臺階坡面角太小、底盤抵抗線過大時，不能再過于加大超深，因為超深過大不僅浪費鉆孔和炸藥，而且由于炸藥中心過低，會使臺階上部產(chǎn)生較多的大塊，且破壞下一臺階表面巖體的完整性，影響下一循環(huán)的穿孔作業(yè)，甚至造成塌幫，形成廢孔。

2.l.4 堵塞長度

合理的堵塞長度應能阻止爆炸氣體產(chǎn)物過早地沖出孔外，使破碎更加充分。采用連續(xù)柱狀裝藥時，堵塞長度一般取底盤抵抗線的0.7 ~0. 8倍，視礦巖和炸藥的性質(zhì)而定。露天礦深孔爆破的堵塞長度比較大，有時可以適當減少炮孔堵塞長度，以達到減少炮孔上部大塊的目的。經(jīng)過實踐和觀察，認為堵塞長度不宜小于孔徑的20～25倍，否則易產(chǎn)生飛石。

2.1.5 炸藥消耗量

炸藥消耗量與巖石堅固性系數(shù)的關系見表1。

表1 炸藥消耗量q與巖石堅固性系數(shù)f的關系

Table1 Explosive consumption relationship with rock rigidity coefficient

巖石堅固性系數(shù)f	0.8～2	3～4	5	6	8
炸藥消耗量q/kg·m-3	0.40	0.15	0.50	0.55	0.61
巖石堅固性系數(shù)f	10	12	14	16	20
炸藥消耗量q/kg·m-3	0.67	0.74	0.81	0.88	0.98

 

表l數(shù)據(jù)以多孔粒狀銨油炸藥為標準，如果采用其他種類炸藥，需要進行換算，確定實際單位炸藥消耗量。根據(jù)經(jīng)驗，在保證爆破安全的前提下，可以適當增大q來改善爆破質(zhì)量。

2.1.6 每孔裝藥量

在合理選取其他爆破參數(shù)的條件下，每孔裝藥量Q可按式（2）計算：

             Q = qaHW                                  (2)

式中， H為臺階高度， m。

根據(jù)經(jīng)驗，在多排孔爆破時，后排孔的q值應取為第 l排孔q值的1.1 ~ 1.3倍。

2.2 采用等時線為對角斜線的起爆方式

等時線對角起爆網(wǎng)路示意圖如圖 l所示。

沿炮孔圍成的四邊形對角線方向的孔基本上是同時起爆的。對角起爆是寬孔距爆破技術應用的典范，寬孔距爆破技術就是適當拉大孔距而縮小抵抗線。對角起爆同寬孔距技術的原理一樣，炮孔數(shù)與普通方法一樣，每個炮孔的裝藥量也相同，只是抵抗線減小，而孔距a按同樣比例增加，使得應力降低區(qū)位于礦巖起爆層以外的空間，有利于減少大塊的產(chǎn)生。

2.3 采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)

采用垂直孔爆破時，由于底部阻力較大，有必要使用超深將藥包中心下降到坡底水平附近，但這易使臺階上部炸藥分布過少而產(chǎn)生大塊，必須采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)（見圖2）。

（1）中間氣體間隔分段裝藥。中間間隔分段裝藥是指將深孔中炸藥分成2～3段，用適當長度的氣體或炮泥等間隔物隔開。采用分段裝藥可避免炸藥過于集中在深孔下部，使臺階中、上部礦巖也能受到不同程度的破碎，減少塌落形成的大塊。

（2）混合裝藥。在深孔底部裝高密度、高威力炸藥，在上部裝入普通硝銨炸藥，以適應臺階礦巖阻力下大上小的規(guī)律，既避免了臺階根底，又減少臺階上部大塊的產(chǎn)生。目前，宜化露天礦頭排孔底盤抵抗線較大時，多采用底部裝乳膠炸藥，上部裝多孔粒狀銨油炸藥，取得了一定的良好效果。

2. 4 采用壓碴爆破

壓碴爆破是指在工作面殘留有一定厚度爆堆的情況下的爆破，碴堆的存在為擠壓創(chuàng)造了條件，不僅控制爆堆寬度、避免礦巖飛散，而且能延長爆破的有效作用時間，改善炸藥能的利用和破碎效果，從而減少大塊的產(chǎn)生。同時工作面上留有一定厚度的爆堆，可以縮小頭排孔底盤抵抗線，避免或減少根底。該方法在清碴時臺階坡面傾角較緩時比較適用。

2.5 選擇合理的孔間起爆間隔時間

確定合理的孔間起爆間隔時間是關系到爆破質(zhì)量的重要問題，國內(nèi)外在實際爆破工作中大都采用

式中，△t為先后起爆的相鄰孔間起爆間隔時間，ms； k是系數(shù)，露天臺階爆破k取2～5。

一般礦山爆破實際采用的微差間隔時間為17～100ms，通常用25～65ms。硬巖取較小值，軟巖取較大值，擠壓爆破可取稍長些，這樣會取得較好的破碎質(zhì)量。

2.6 優(yōu)化鉆孔方法

2.6.1采用斜孔爆破

從臺階深孔爆破效果看，斜孔優(yōu)于垂直孔（見圖3），因為沿深孔全長上抵抗線相等，因而礦巖破碎均勻，大塊、根底少，還容易保持所需臺階坡面角，爆后坡面平整，有利于下一循環(huán)的穿孔爆破工作，且因鉆機至臺階坡頂線間距離較大，操作人員和鉆機設備均較安全。目前的鉆機穿孔和爆破綜合效率最高的是牙輪鉆機，而它主要限于垂直向下穿孔，潛孔鉆機雖能打斜孔，但效率不太高，盡管如此，有時還可以考慮斜孔爆破。有條件時在頭排大抵抗線處采用垂直炮孔和傾斜炮孔相結(jié)合的方式來克服頭排大抵抗線，而后排炮孔采用垂直孔，這樣既不影響穿孔和爆破的綜合效率，又能有效地改善爆破質(zhì)量。

2.6.2 打?qū)��?/span>

當前排孔底盤抵抗線大時，打?qū)�孔即打加密孔（見圖4） 。同組孔間距為孔徑的5倍以內(nèi)，相鄰組對孔間距適當加大，加大到接近正面底盤抵抗線，并且同組對孔同時起爆，實質(zhì)上是增加臺階底部裝藥量，有利于克服臺階較大的底盤抵抗線，減少根底。

2.6.3 爆前拉底孔

當露天礦臺階底盤抵抗線過大且臺階坡面清碴時， 進行爆前拉底也是有效的方法。爆前拉底是在正常采掘炮孔爆破之前，采用潛孔鉆機提前在清碴臺階底盤抵抗線過大的根部打好斜孔，與正常采擁爆孔同時起爆，避免爆后產(chǎn)生根底（見圖5）。

3  加強爆破器材的管理 

（l）保證起爆器材的質(zhì)量。選擇和引進生產(chǎn)廠家的起爆器材一定要嚴肅認真，堅持事先測試其各方面性能是否正常，確定合格后方可引進。用于生產(chǎn)前還要進行試驗。起爆器材質(zhì)量有問題容易產(chǎn)生大面積的盲炮，影響爆破質(zhì)量。

（2）保證炸藥的質(zhì)量。炸藥質(zhì)量差會導致半爆甚至拒爆，造成根底和大塊。除需要對炸藥配比嚴格掌握外，還應對生產(chǎn)工藝流程從嚴管理，并定期檢測炸藥各種性能。

4  嚴格穿孔和爆破施工作業(yè)

為了提高爆破質(zhì)量，除了需要按照技術要求認真進行爆破設計外，還應該嚴格按設計施工，特別是穿孔、裝藥和填塞工作。

（1）穿孔作業(yè)。穿孔時要避免夾鉆、斷鉆、掉鉆等廢孔事故，應嚴格按給定的孔位施工。因為廢孔再補保證不了原設計的孔位，打破了原設計孔眼參數(shù)的組合匹配關系，影響爆破質(zhì)量。

（2）爆破施工。爆破施工時主要做好以下幾點：

l）裝藥前，現(xiàn)場認真校核每孔的炸藥品種和裝藥量，嚴禁在水孔中裝不抗水炸藥，裝藥后，檢測余高是否合理。

2）按設計要求下放起爆體藥包。

3）裝藥時，嚴禁炸藥車壓導爆管等爆破器材。

4）填塞時，保證填塞質(zhì)量，同時緊防砸斷或砸壞導爆管。

5）認真連接、檢查起爆網(wǎng)路，以防漏連和錯連。