爆破工程之八露天臺階深孔控制爆破

第八章露天臺階深孔控制爆破通常將直徑大于50mm、深度超過5m的鉆孔稱為深孔。露天深孔一般在臺階（梯段）上或事先平整的場地上進行作業(yè)，按開挖形式分為開溝（拉槽）深孔爆破和臺階深孔爆破兩種。開溝爆破時，爆破只有一個向上的自由面；臺階爆破時，有兩個或兩個以上的自由面，因此可得到較好的爆破效果。按炮孔方向可分為垂直深孔、傾斜深孔和水平深孔，傾斜深孔和垂直深孔廣泛用于臺階爆破，水平深孔僅在爆破厚度和高度不大、場地條件受限制的路塹爆破、整平場地的爆破中使用。第一節(jié)臺階深孔控制爆破的基本原理一、臺階深孔爆破的原則露天臺階深孔爆破必須在滿足各種開挖工程技術要求的同時，提高爆破質(zhì)量，改善爆破的技術經(jīng)濟指標，降低工程的總成本。提高爆破質(zhì)量就是一方面要破碎充分，便于高效率鏟裝；另一方面要最大限度地降低爆破危害，減少后沖、后裂和側裂。改善爆破的技術經(jīng)濟指標，提高延米爆破量，降低炸藥單耗，在保證爆破質(zhì)量的前提下，使鏟裝、運輸、機械破碎以及邊坡支護等后續(xù)工序發(fā)揮高效率，降低工程的綜合成本。二、臺階構成與炮孔布置（一）臺階構成要素主要有：臺階高度H、前排鉆孔的底盤抵抗線W1、臺階坡面角α、孔邊距b、鉆孔超深h、排距W2、孔距a、孔深（H＋h）、炮孔傾角、堵塞長度等。圖8—1臺階深孔爆破

（二）炮孔布置形式通常分為：單排布孔和多排布孔兩種。當開挖工作面較長或較多、臺階高度較大、單排孔爆破能確保有一定的方量且滿足裝運要求時，在安全允許的條件下可采用單排布孔。在工作面少、臺階高度較低、單排孔爆破的爆落方量不能滿足挖掘要求時，多采用多排布孔形式。多排布孔又分為矩形和三角形（或稱梅花形）兩種形式，如圖8—2所示。從能量均勻分布的觀點看，以等邊三角形布孔最為理想，所以礦山多采用三角形布孔，而矩形布孔多用于開溝爆破。圖8—2多排孔布置形式

為了增加一次爆破量，廣泛推廣大區(qū)多排孔微差爆破技術，無論采用哪種布孔形式，均應以孔距相等為原則。鐵路與公路路塹爆破因受地形條件變化的影響，在布孔方法上與露天礦的正規(guī)臺階爆破有所不同。其布孔條件較為復雜，通常有半路塹開挖布孔和全路塹開挖布孔兩種方式。1、半路塹開挖布孔方式半路塹開挖多采用縱向臺階布孔法，即沿平行于線路方向布孔，如圖8—3所示。對于高邊坡半壁路塹，應采用分層布孔。圖8—3半路塹布孔形式圖8—4全路塹分層開挖布

2、全路塹開挖布孔方式開挖斷面小，爆破易影響邊坡的穩(wěn)定性。最好采用縱向淺層開挖，每層深約6~8m。上層順邊坡用傾斜孔進行預裂爆破，下層靠邊坡的垂直孔深度應控制在邊坡線以內(nèi)，如圖8—4所示。在露天礦基建初期的剝離、工業(yè)場地平整以及站場開挖等工程中，由于地形變化較大，其炮孔布置應隨地形變化作適當調(diào)整。三、爆堆及其塊度控制的概念臺階深孔爆破的控制目標主要有：巖體破碎程度及其范圍、爆破的后沖作用、爆破地震對基巖或邊坡的動力作用、爆破飛石危害、爆堆形狀和推移距離、爆堆塊度（工程上常稱為“級配”）等。對于前四個目標的控制，在臺階深孔爆破的實際應用中，可以通過優(yōu)化選取爆破作用指數(shù)、炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)（最小抵抗線、孔距、排距、孔深）、微差間隔時間、裝藥結構和起爆方案以及采用緩沖爆破、預裂爆破和擠壓爆破等措施來實現(xiàn)。然而，對于爆堆形狀和塊度級配的控制問題目前涉及的并不多，并且由于其復雜性，實現(xiàn)起來尚有一定的困難。爆堆塊度的控制正日益受到工程爆破界的重視。除了礦山生產(chǎn)中需要控制大塊率和達到適合的塊度組成外，在應用臺階爆破法開采石料構筑堆石壩的水利電力工程中，爆堆的塊度組成或級配對構筑的壩體質(zhì)量起著決定性的影響，不論大塊度級或小塊度級巖塊的含量過高，都將影響壩體的穩(wěn)定性和滲透性。塊度級配就是將不同塊度級（尺寸）的巖石碎塊按照一定的配比混合在一起。爆破塊度控制是一項較為復雜的研究課題。盡管國內(nèi)外研究者已進行了大量的調(diào)查與實驗工作，其難點在于爆破碎塊的形成受巖體內(nèi)宏觀節(jié)理、裂隙、斷層等地質(zhì)結構（構造）和爆破參數(shù)的雙重控制。實際調(diào)查結果發(fā)現(xiàn)，爆破巖塊沿巖體的原生地質(zhì)弱面（節(jié)理、裂隙、層理等）形成的比例超過80%。爆破塊度在很大程度上受巖體節(jié)理裂隙分布特征的控制，受節(jié)理裂隙的間距分布狀態(tài)的控制。若巖體內(nèi)的節(jié)理裂隙呈多向發(fā)育，平均間距小于0.5m，那么，當采用爆破法開采石料時，要獲得含0.5m以上塊度的級配石料是相當困難的。與此三相反三，若三節(jié)理三裂隙三不發(fā)三育，三巖體三完整三且均三質(zhì)，三那么三，通三過選三取不三同的三爆破三參數(shù)三、布三孔形三式和三起爆三順序三，就三可能三獲得三多種三不同三的級三配石三料（三爆堆三）。一般三要求三塊度三小時三，應三采用三小孔三徑爆三破；三反之三，采三用大三孔徑三爆破三。需三要指三出的三是，三在富三含各三種結三構弱三面的三巖體三中爆三破時三，為三了達三到控三制塊三度的三目的三，必三要時三可以三不滿三足孔三距相三等的三布孔三原則三，尤三其在三含有三地質(zhì)三斷層三的情三況下三，不三能為三保證三孔距三相等三而布三孔于三斷層三帶上三。第二三節(jié)三臺階三深孔三爆破三參數(shù)三的設三計計三算臺階三深孔三爆破三的爆三破參三數(shù)包三括：三孔徑三、孔三距、三底盤三抵抗三線、三排距三、，三超深三、孔三深、三臺階三高度三、臺三階坡三面角三、孔三邊距三、炸三藥單三耗、三每米三炮孔三裝藥三量、三堵塞三長度三、間三隔裝三藥時三的藥三包分三配、三間隔三距離三、合三理微三差間三隔時三間等三。一、三孔徑三與孔三深露天三臺階三深孔三爆破三的孔三徑主三要取三決于三鉆機三類型三、臺三階高三度、三巖石三性質(zhì)三和爆三破要三求。當采三用潛三孔鉆三機時三，孔三徑通三常為三10三0～三20三0mm三。采用三牙輪三鉆機三或鋼三繩沖三擊式三鉆機三時，三孔徑三通常三為2三50三～3三10mm三，也有三的達三50三0mm大直三徑鉆三孔。通常三，鉆三機型三號確三定后三，其三鉆孔三直徑三已固三定下三來，三國內(nèi)三采用三的深三孔孔三徑多三為1三00三、1三50三、1三70三、2三00三、2三50三、3三10mm等幾三種?？咨钊膳_三階高三度和三超深三確定三。在三實際三施工三中，三鉆孔三內(nèi)巖三碴排三不完三，因三此會三出現(xiàn)三鉆孔三深度三與爆三破實三際孔三深不三一致三的現(xiàn)三象。在施三工中三，要三盡量三讓孔三深達三到要三求，三以防三出現(xiàn)三根底三。但是三在設三計中三應充三分考三慮鉆三孔深三度與三爆破三實際三孔深三的關三系。二、三臺階三高度一般三確定三臺階三高度三的原三則有三：①三為鉆三機、三鏟裝三設備三創(chuàng)造三高效三率工三作的三條件三；②三能創(chuàng)三造最三好的三經(jīng)濟三效益三；③三滿足三安全三施工三的要三求。我國三各行三業(yè)間三采用三的臺三階高三度相三差較三大，三主要三隨鉆三機、三鏟裝三設備三的不三同而三異。在確三定臺三階高三度時三，應三把機三械設三備的三安全三高效三作業(yè)三放在三第一三位，三一般三為8三~1三5m，在國三內(nèi)的三金屬三礦開三采中三也有三采用三15三~1三8m高臺三階的三。三、三底盤三抵抗三線由于三臺階三坡面三往往三是一三斜面三，對三于垂三直深三孔而三言就三存在三兩種三抵抗三線，三即最三小抵三抗線三與底三盤抵三抗線三。最小三抵抗三線是三指臺三階平三臺水三平上三藥柱三中心三至臺三階坡三面的三最小三距離三。底三盤抵三抗線三是指三臺階三平臺三水平三上藥三柱中三心至三臺階三坡面三底線三的距三離。為了三克服三爆破三時的三最大三阻力三，避三免臺三階底三部出三現(xiàn)“三根底三”，三一般三都采三用底三盤抵三抗線三作為三爆破三參數(shù)三設計三的依三據(jù)，三而不三是用三最小三抵抗三線。底盤三抵抗三線過三大，三根底三增多三，影三響爆三破效三果；三底盤三抵抗三線過三小，三爆破三量又三會太三小，三影響三爆破三技術三經(jīng)濟三指標三。對于三一定三的炮三孔直三徑有三一個三適合三的底三盤抵三抗線三。因此三，底三盤抵三抗線三可按三炮孔三直徑三計算W1=nD式中W1——底盤三抵抗三線，m；D—三—炮孔三直徑三，m；n—三—與炮三孔傾三角、三巖石三硬度三有關三的系三數(shù)，三一般三取n三=2三0~三45三；對于三垂直三炮孔三，巖三石硬三度大三時取三小值三，巖三石硬三度小三時取三大值三。在已三知炮三孔直三徑、三裝藥三密度三和炮三孔密三集系三數(shù)的三條件三下，三可根三據(jù)單三個炮三孔的三裝藥三量計三算底三盤抵三抗線式中Δ—三—裝藥三密度三，kg三/m3；Τ—三—裝藥三系數(shù)三，Τ=三0三.6三~0三.8三;m—三—炮孔三密集三系數(shù)三，即三孔距三與排三距之三比，m＝三0.三7~三1.三4；q—三—炸藥三單耗三，kg三/m3。可作三為按三式（三8-三1）三所確三定的三底盤三抵抗三線的三校核三公式三，計三算值三應大三于式三（8三-1三）的三計算三值；三否則三，就三可能三出現(xiàn)三炮孔三裝不三完計三算炸三藥量三的情三況。此外三，據(jù)三實踐三經(jīng)驗三，在三臺階三高度三和炮三孔直三徑選三擇合三理的三條件三下，三底盤三抵抗三線還三可按三臺階三高度H確定三，即當巖三石堅三硬、三臺階三高度三小時三，取三小值三；反三之，三則取三大值三。為了三鉆機三安全三作業(yè)三的需三要，三底盤三抵抗三線應三滿足三如下三關系b—三—孔邊三距，m；α—三—臺階三坡面三角，α=600~750。四、三孔距三與排三距孔距三一般三可按三底盤三抵抗三線和三炮孔三密集三系數(shù)三確定a三=三mW1（8三—5三）對于三一般三條件三下的三爆破三，炮三孔密三集系三數(shù)m＝三0.三7~三1.三4，在小三抵抗三線寬三孔距三爆破三中（三如斜三線起三爆時三），m＝三2.三0~三5.三0。多排三齊發(fā)三爆破W2=三（0三.9三~1三.0三）W1多排三微差三爆破W2=三W1在采三用正三三角三形布三孔時三，可三按排三距與三孔距三的幾三何關三系確三定排三距W2=三a三si三n6三00≈0三.8三66三a五、三超深超深三是鉆三孔超三過臺三階底三板的三部分三。為三增加三炮孔三底部三的炸三藥量三，克三服臺三階底三板的三夾制三作用三，避三免爆三破后三在臺三階底三部留三下根三底。超深三值主三要取三決于三巖石三的可三爆性三，如三果巖三石堅三硬、三可爆三性差三，超三深應三加大三；如三果巖三石松三軟，三超深三則小三。超深三與底三盤抵三抗線三大小三、坡三面角三和底三部裝三藥情三況有三關，三坡面三角越三大，三底部三裝藥三量大三，則三超深三就小三，反三之則三大。超深三可按三下式三計算實踐三表明三，在三超深三值大三于1三5D后，三超深三部分三炸藥三爆破三克服三臺階三底板三夾制三作用三的能三力已三減弱三，過三大的三超深三已沒三有實三際意三義。三目前三，臺三階深三孔爆三破的三超深三一般三不超三過3三.5m，若條三件允三許，三應力三求減三小超三深。六、三孔邊三距與巖三石性三質(zhì)有三關，三還對三穿孔三設備三的安三全影三響較三大，三同時三與垂三直孔三的底三盤抵三抗線三大小三有直三接關三系。三在鉆三垂直三深孔三時，三在安三全前三提下三，往三往要三求穿三孔時三孔邊三距盡三量小三一些三?？兹吘嗳话闳?三.5三~3三.0m。七、三堵塞三長度堵塞三長度L一般三可按三炮孔三直徑三或底三盤抵三抗線三確定三，即L三=三（2三0~三30三）D或L三=三（0三.5三~0三.7三5）三W1八、三炸藥三單耗取決三于以三下幾三個因三素：（1三）巖三石的三爆破三性能三。一三般與三巖石三的物三理力三學特三性和三結構三特征三有關三，巖三石越三硬、三越完三整，三單耗三就越三高。（2三）炸三藥的三威力三。使三用的三炸藥三威力三越高三，單三耗就三越低三。（3三）裝三藥的三堵塞三情況三。堵三塞越三差，三單耗三越高三。（4三）開三挖對三爆破三的要三求。三即要三求爆三破后三塊度三的大三小、三爆堆三堆散三的范三圍等三等。對于三2#巖石三銨梯三炸藥三；在三保證三堵塞三長度三大于三2m的情三況下三，q值也三可按三表5三-1三選取三。九、三每孔三裝藥三量單排三孔爆三破或三多排三孔爆三破的三第一三排孔三的每三孔裝三藥量Q1由下三式計三算：Q1=三qW1Ha當可三以不三考慮三對邊三坡的三影響三，且三邊孔三在無三側向三臨空三面時三，為三了克三服巖三體的三夾制三作用三，藥三量可三增加三20三%左三右。多排三孔齊三發(fā)爆三破時三，后三排孔三抵抗三線用三排距三計算三，其三藥量三要增三加2三0%三，即三后排三孔每三孔裝三藥量三為Q2=三1.三2q三W2Ha多排三孔微三差爆三破時三，后三排孔三的藥三量可三與單三排孔三的藥三量計三算方三法相三同。十、三裝藥三結構深孔三爆破三最好三使用三綜合三裝藥三法：三孔底三用威三力大三、爆三速高三的炸三藥；三上部三用威三力小三、爆三速低三的炸三藥。三或者三孔底三采用三高裝三藥密三度，三上部三采用三低裝三藥密三度。目前三大多三數(shù)工三程爆三破中三仍使三用一三種炸三藥和三相同三的裝三藥密三度，三此時三整個三炮孔三的裝三藥結三構分三為連三續(xù)裝三藥與三間隔三裝藥三兩種三形式三。（一三）連三續(xù)裝三藥結三構施工三簡單三，但三由于三孔的三上部三不裝三藥段三（即三堵塞三段）三較長三，這三一部三分巖三體爆三破后三容易三出現(xiàn)三大塊三，特三別是三臺階三較高三、坡三面較三陡、三上部三巖石三堅硬三時，三大塊三率較三高。這種三裝藥三結構三適用三于臺三階較三低、三孔深三小、三表面三巖石三比較三破碎三或風三化嚴三重、三上部三抵抗三線較三小的三深孔三爆破三。（二三）間三隔裝三藥結三構采用三間隔三裝藥三可以三改善三爆破三質(zhì)量三，提三高裝三藥高三度，三減少三孔口三不裝三藥部三分的三長度三，降三低大三塊率三。采用三間隔三裝藥三時，三應該三把大三部分三炸藥三裝在三臺階三爆破三阻力三最大三處，三孔中三不裝三藥部三分要三選擇三在距三臺階三坡面三最近三之處三（即三抵抗三線小三的地三方）三，或三爆炸三氣體三可能三沿裂三隙逸三出的三地方三。圖8-5孔間間隔裝藥結構1—不裝藥、堵塞段；2—裝藥段如果三巖體三是水三平走三向的三層狀三巖石三，那三么裝三藥部三位應三該位三于較三厚或三較堅三硬的三巖層三部位三。在三地質(zhì)三條件三復雜