露天礦不良爆破現象產生的原因與對策
摘要：針對露天礦深孔爆破中常出現的爆破後衝、根底、大塊、傘簷等不良爆破現象，詳細分析其產生的原因，並提出解決方法和對策，以改善爆破效果。
關鍵詞：露天深孔爆破；後衝；根底；大塊
露天採礦中台階採剝、掘溝等工程，一般採用深孔爆破法對礦岩實施破碎，根據作業空間，礦岩地質特性、採裝運輸裝置條件等特點，選擇合理的布孔方式、爆破引數、裝藥結構、爆破網路、起爆方法及起爆順序等來達到好的爆破效果。但在實際生產中，受諸多因素影響，常出現爆破後衝、根底、大塊、傘簷以及爆堆形狀不合要求等不良爆破現象，嚴重影響採、裝、運工作效率及施工安全，下面分別分析這些不良爆破現象產生的原因並提出解決辦法。
一、爆破上翻及後衝現象
在露天採掘台階爆破施工中，後排孔後衝上翻是常常遇見的現象，尤其在多排孔爆破時，後衝在未爆台階坡面上產生的岩體裂隙及後排孔上翻的礦岩堆積在未爆台階頂面，均會給下一次爆破工作帶來很大的困難。產生爆破後衝上翻的主要原因是多排孔爆破時，前排孔底盤抵抗線過大，炮孔填塞高度過大，一次爆破排數過多，爆破引數及起爆方法選擇不當。解決的方法是：
1、控制前排孔底盤抵抗線不得超過台階高度，加強爆破前根底的清理，減少前排孔根部爆破阻力，起爆時前排孔為後排孔創造好的爆破自由面。
2、根據設計台階高度，合理布孔，可採用間隔裝藥結構並減少後排孔裝藥量。如有可能，在採掘裝置條件許可時適當增加台階高度，從而促進後排孔起爆時的水平運動，而不是出現漏斗和後衝上翻現象。
3、採用多排孔微差爆破時，針對不同礦岩，選擇最優的排間微差間隔。對於大區間微差爆破，後排孔爆破條件顯然與前排孔不同，其夾製作用較大，並且前排孔爆破應力波和爆生氣體對後排孔的爆破影響也很大，如果排間微差間隔過短，前排孔不能在期望的時間內向台階自由面移動，則後排孔會由於抵抗線過大出現後衝或上翻。前後排孔的起爆間隔按抵抗線計算應在12-16ms/m較為合理，而後排孔應逐段增加時間間隔，一般為10%較為理想，需根據具體情況在爆破實驗中探索，以取得良好的爆破效果。
一般來講，台階高度越短，台階移動時間就越長，排間微差間隔的增加尤其必要。
4、採用傾斜深孔爆破方法，以減少後排孔底盤抵抗線。
二、爆破根底現象
爆破根底的產生，不僅嚴重影響施工質量，而且處理根底會增加單耗，安全風險也大。根底產生的主要原因是：底盤抵抗線過大、超鑽深度不足、台階坡面角太小、工作線沿岩層傾斜方向推進等。
為了克服爆破根底現象，主要可採取以下措施。
1、保證足夠的超鑽深度，鑽孔完成後採取有效的護孔措施，裝藥前認真測量孔深是否滿足設計要求，裝藥確保入底，以提高孔底爆破威力。超鑽深度一般按經驗值確定，礦岩越堅固或鑽孔直徑及孔網引數越大，取值越大；反之礦岩鬆軟、節理發育或孔徑及孔網引數越小取小值或不取超深，甚至超深負值。
三、爆破大塊
露天爆破後出現大塊是最常見的一類爆破不良現象，大塊率增加嚴重影響了礦山的鏟、裝效率及施工安全。大塊的產生由多種原因造成，主要產生在以下區域：①邊排孔和台階坡面之間;②炮孔充填物部分;③軟硬巖交接面部分;④堅硬礦岩。
爆破中應根據礦山鏟、裝、運裝置選型及礦岩特性，採取技術措施控制大塊率。
1、台階坡面的大塊
台階坡面的大塊主要是臨近台階坡面的一定範圍，岩體受前次爆破作用的破壞，產生大量岩體裂隙，甚至被切割成較大的塊體，造成**應力波的反射作用消弱，致使後續爆破邊排孔爆破效應限制在靠近藥柱的範圍，難以抵達台階坡面的塊體內部，爆破作用僅將塊體從原岩體崩落並產生有限的擠壓破碎。另外爆生氣體也可能通過前次爆破形成的裂隙洩露而產生大塊，應儘量減少後排孔的超爆現象。
台階坡面大塊產生的另乙個原因是抵抗線不均勻，由於台階坡頂線不規則，導致前排孔底盤抵抗線偏差較大，區域性台階底部可能產生過大的抵抗線，或由於台階坡面角過小，在台階上部產生過小的抵抗線，很容易使爆生氣體通過抵抗弱的台階上部洩露而產生大塊。在施工中要嚴格控制前排孔抵抗線基本均勻，或注意調整裝藥量，另外台階坡面角應不小於75°，起爆前注意將根底清挖徹底。
2、台階頂部的大塊
採用炮孔底部集中裝藥爆破時，孔口充填部分爆破作用相對較弱，這種裝藥結構在空間分布的不均勻性導致台階頂部產生較多大塊。台階頂部產生大塊的另外乙個原因是，台階頂部一定深度內受上一層台階爆破的影響和破壞，形成裂隙切割頂部岩體，尤其是在超深不一致時危害更大，可造成爆生氣體洩漏或**應力波消弱在台階頂部而產生較多大塊。為減少這類大塊可採取以下措施：
①採用小孔徑爆破，小孔徑相對應是小的抵抗線、孔間排距和充填高度，此種方法限制了大塊的尺寸，同時炸藥能量分布相對更加均勻，大塊產率低，但會明顯提高鑽孔爆破成本，可根據礦山採掘運輸裝置選型情況合理運用。
②採用分段裝藥法，在炮孔填塞部分安置輔助短藥柱，這種藥柱的作用是輔助主藥柱破碎大量的孔口岩石，但藥量不應太大，以免造成過大的空氣衝擊波、爆破飛石或切斷爆破網路。該裝藥結構的實質是使炮孔內炸藥能量重新分布。另外需注意的是，使用這種裝藥結構短藥柱和主藥柱需同時起爆，如果主藥柱先於短藥柱起爆，短藥柱可能會隨充填物衝出孔外，如果主藥柱滯後於短藥柱起爆，短藥柱會引起孔口裂隙，使主藥柱無效釋放爆破能量。
起爆時應使孔內導爆索同時引爆主輔藥柱，這樣使孔口即台階頂部岩體在大爆破時同時被破碎。
如果以上措施仍然有大塊存在，就必須在正常布孔中設定輔助孔，目的是使炸藥能量均勻布在台階頂部岩石中。應用上述方法可有效控制台階頂部及孔口充填區的大塊產率。
3、軟硬巖交介面的大塊
在同一爆區硬岩和軟岩的分界部分，爆堆表層可明顯看到大塊條帶，在爆破介質明顯發生變化的部分，容易產生較多大塊。這是因為硬軟巖分介面相當於自由面，對應力波起到解除安裝作用，加上岩石軟硬程度的變化，使其碰撞破碎效應減弱，因而產生較多大塊。在這些區域，可根據軟硬岩層的位置，合理調整鑽孔深度或增加輔助孔來改善爆破效果。
4、難爆礦岩的大塊
難爆礦岩是指岩體緻密、堅硬，這類岩體在爆破過程中爆生氣體難以侵入易形成大塊。其次是爆轟氣體從難爆礦岩裂隙中洩露，體積較大的塊狀巖得不到有效破率而形成大塊，常可在爆堆大塊中看見黃褐色的原生面，而不是礦岩爆破後產生的新鮮斷面，後者引起的大塊很難從爆破技術上克服。而且台階坡面、頂面，爆破後衝現象、軟硬巖交介面、爆破引數不當、起爆器材拒爆、跳段等產生大塊的不良現象在難爆礦岩區域表現得尤為突出，使得大塊率急劇增加，嚴重影響礦山的鏟裝效率，是露天礦爆破中遇到的最大難題。
在露天礦台階爆破中，當兩個相鄰炮孔藥包齊發時，沿藥包連心線方向應力加強，連心線中點兩側則出現應力降低區，爆轟氣體過早的在連心線處釋放，結果導致大塊率增加。而露天礦長期的爆破實踐表明，在不改變孔負擔爆破面積的前提下，可通過調整起爆順序來減少抵抗線，同時增加孔距即通過增大炮孔密集引數以達到改善爆破效果的目的。
小抵抗線大孔距爆破原理是：①大孔距爆破使炮孔之間裂隙不過早貫通，爆生氣體產物在相鄰炮孔間停留時間延長，徑向裂隙和環向裂隙得以充分擴充套件；②小抵抗線可增強入射波、反射波的作用，增加裂隙發展；③可增大破碎角，為下一排孔形成弧形自由面，近似形成等抵抗線自由面，使沿抵抗線方向的應力均勻傳播，從而減少大塊。小抵抗線大孔距爆破是在一定的布孔引數基礎上，通過改變起爆順序來實現的，而三角形布孔能在岩體內提供最優的能量分布，同時起爆順序的調整程度較高。
從國內爆破技術資料看，露天礦爆破最佳的密集引數一般在3.5~5.0之間，國外多選擇在3.
5~4.5。總之，對於難爆礦岩，可採用在小抵抗線大孔距爆破原理和炸藥能量均布原理基礎上，優化布孔和起爆引數，提高炸藥單耗來降低大塊率。
除上述原因外，爆破引數選擇不當，爆破器材質量不過關引起的拒爆、跳段現象也是產生大塊的原因，可通過優化爆破引數、改進爆破器材質量等加以解決。
參考文獻:
1、王雪峰.露天爆破微差間隔時間及起爆的實驗研究。
2、煤礦爆破實用手冊，露天深孔爆破，北京煤炭工業出版社2007
3、長沙礦山研究院，國內露天礦大區微差爆破技術調查報告1987；國外露天爆破技術簡介，1987
4、中國煤炭工業出版社，露天採礦手冊. 穿孔爆破
作者簡介:徐全耀,男,2023年畢業於阜新礦業學院露天開採專業,現任神華新疆能源公司準東露天煤礦生產副礦長。
4.1露天鑽孔爆破
主講: 露天鑽孔爆破就是在露天條件下,採用鑽孔裝置,對被爆破體以一定方式、一定尺寸布置炮孔。將炸藥置在恰當位置，然後按照一定的起爆順序進行爆破，實現破碎、拋擲等目標。
4.1.1深孔爆破
（1）通常將孔徑不小於50mm，孔深不小於5m的鑽孔稱為深孔。
（2）深孔爆破的炮孔形式一般分為垂直孔、傾斜孔和水平孔3種，炮孔布置形式有三角形、正方形和矩形布置。主要引數如圖3-6所示。
（3）露天台階深孔爆破的特點：
①機械化程度高、作業人員操作方便，勞動強度低。
②相對於淺孔爆破來說，其爆破規模大，作業效率高。
③相對於硐室爆破來說，產生的爆破有害效應可得到控制，爆破塊度均勻，大塊率低。
④小抵抗線寬孔距爆破技術的日益成熟，給深孔爆破的應用又帶來了廣闊的前景。
4.1.2淺孔爆破
淺孔爆破法通常是指孔徑小於50mm，孔深小於5m的爆破法。
淺孔爆破法具有以下特點：
①所使用的鑽孔機械操作簡單，使用方便靈活。。
②易於通過調整炮眼位置及裝藥量的方法，控制爆破岩石塊度和破壞範圍。
③每一次爆破規模較小，裝藥量少，對周圍環境所產生的爆破有害效應較小。
4.1.３藥壺爆破
藥壺爆破是在炮孔底部先用少量炸藥分次把孔底擴大成壺狀空腔，使其增加裝藥量，擴大爆破規模，增強拋擲效果，克服台階底板阻力的爆破方法。
(1)藥壺爆破有以下特點：
①鑽孔工作量小，裝藥量較多，爆破效率高，一次爆破量大。
②藥壺爆破法最主要的施工技術在擴壺。
③炮孔不應布置在岩石破碎、裂隙發育的位置。
④一般適宜在中硬以下的岩石中進行，而不宜在堅硬岩石中使用。
(2)擴壺工作：
擴大藥壺要進行多次爆破,一般第一次擴壺裝藥量為50～100g，以後按擴壺次序依次遞增。
①第一次擴壺藥量基數為1。
②第二次擴壺為1:2。
③第三次擴壺為1:2:3。
④第四次擴壺為1:2:4:7。
4.1.4溝槽爆破
溝槽爆破具有工作面狹窄、爆破自由面小、爆破夾製作用大等特點，因此比一般爆破的技術難度更高。
(1)溝槽爆破的鑽孔要求和注意事項
①事先充分了解溝槽的規格尺寸，在鑽孔時一定要保證這些尺寸滿足設計要求，不能出現任何欠挖。
②鑽孔時宜從溝槽開口（或已開挖）處開始，以保證鑽孔的孔距、排距、傾角等引數滿足爆破要求。
露天穿孔爆破制度 2
天馳公司2013年露天礦山穿孔 爆破補充管理規定 為確保完成集團公司下達的生產任務及利潤指標，2013年公司將加大生產成本管控力度，依靠精細管理和科學技術降成本增效益，為此，公司對礦山穿孔 爆破工作進行規範化管理，特制定本管理規定。1 生產部 技術部 各露天採區 爆破隊要高度重視本規定，嚴格落實，並...
露天礦山爆破協議
簽訂協議雙方 甲方 興仁大橋河水泥有限責任公司 乙方 經雙方共同協商，就礦山爆破事宜達成如下協議 一 甲方將位於石門坎的海河砂石廠的爆破業務承包給乙方施工，乙方負責布孔 鑽孔 裝藥 爆破等。二 承包期限暫定為三年 即2011年8月1日至2016年7月31日 立足於長期合作，若遇政策因素或不可抗拒因素...
露天爆破安全管理規定
1 範圍 本標準規定了江銅稀土有限責任公司露天礦爆破作業的有關安全要求。本標準適用於江銅稀土有限責任公司露天礦所屬各單位 部門和個人。2 管理職能 安全環保部 礦山管理部負責露天爆破作業的安全監督和管理。礦山管理部負責露天爆破作業的日常安全管理和爆破量的核定。3 內容與要求 3.1 生產安全管理規定...