露天矿中深孔爆破后冲控制技术研究与应用

露天矿中深孔爆破后冲控制技术研究与应用

摘要:文章结合某露天铁矿爆破生产的实际情况，论述了爆破后冲的形成，过大爆破后冲的危害和控制爆破后冲的意义。同时对影响爆破后冲的因素进行分析，根据影响因素给出了在实际工作中控制爆破后冲的一些做法。

关键词:爆破后冲；影响因素；底盘抵抗线；控制方法

1控制爆破后冲的意义

1.1爆破后冲的定义

多排孔微差和逐孔减震爆破，可以解决爆破中单个药包自由面少，受原岩约束爆破能量利用率低的问题，它很大程度地减少了炸药无用做功，提高了爆破能量的利用。先响炮孔为后响炮孔提供充足的自由面，后响炮孔利用先响炮孔充足的自由面和爆破空间，逐孔逐排起爆。利用多排孔微差和逐孔减震爆破可以控制爆堆的形状，使爆堆向同一方向抛掷。爆破后冲指的是爆破孔位中心到爆破后原岩部位与爆破部位交界处的距离，受炮孔爆破作用的影响，每个炮孔、每排炮孔的爆破都有后冲，爆破后冲受爆区孔网参数、布孔方式、起爆方式、装药量、装药结构等影响。

1.2控制爆破后冲的意义

爆破后冲的大小，直接影响后续采装、边坡清理及下一轮的穿爆作业。合理地控制爆破后冲，可以为后续的爆破、采装等工序创造良好条件。在露天台阶爆破实际工作中，存在很多不利的爆破后冲，主要表现在以下几个方面：（1）后排孔后冲上翻，尤其在多排孔爆破时，后冲在未爆台阶坡面上产生的岩体裂隙及后排孔上翻的矿岩堆积在未爆台阶顶面或者平台上。

（2）后排孔后冲对后方未爆破的原岩区域挤压形成隆起。

（3）爆区爆破前排孔前移较大，后排孔爆破跟进大形成较大的沟壑。沟壑的坡顶线超过了下一步钻机穿孔的合理爆破后冲距离。

（4）后排孔的后冲过大，对边坡上的原岩顶部部位形成破坏，严重影响边坡的稳定性。

（5）爆破后冲过大在后冲范围内出现较多大块，不利于电铲采掘作业。

不利的爆破后冲，对后续采装作业有较大的影响，特别是给下一次穿孔工作带来很大的困难。∮310mm孔径的爆破接爆破区6～8m，∮250mm孔径的爆破接爆破区5～7m的情况下，对保证下一次的爆破效果是较为合理。可是由于爆破隆起的存在，钻机接爆区作业困难，需要对爆破隆起进行处理，有时处理的工作量很大；由于爆破后冲形成沟壑，受钻机设备安全距离和台阶爆破参数的影响，接爆区过大底盘抵抗线加大从而在下部出现根底。因此，为了保证下一次穿孔工作顺利进行，控制合理的爆破后冲是爆破重点。如图1，图中：H为台阶高度；W1为前排钻孔的底盘抵抗线；L为钻孔深度；L1为装药长度；L2为堵塞长度；h 为超深；α为台阶坡面角；b为排距；B为台阶坡项线至前排孔口的距离；W为炮孔的最小抵抗线。为达到良好的爆破效果，必须正确确定上述各项台阶要素。其中B为台阶坡项线至前排孔口的距离，是钻机作业的安全距离。

图1中深孔爆破台阶要素示意图

2爆破后冲的形成方式

爆破后冲的形成方式主要有以下几个方面：

（1）前排底盘抵抗线大造成前排孔爆破形成的空间不充足，造成后排孔不

能跟进，后排孔部位爆破隆起过大。

原岩坡面经过爆破采掘后又经过相对较长时间的变化坡面角很缓，坡面角普

遍在50°以下，甚至是低于40°。小的坡面角的形成与计算，如图2。

图2坡面角计算垂直投影图

坡面角很小、底盘抵抗线过大致使爆破会出现以下三个方面的不良影响：

一是前排孔超大的底盘抵抗线，造成前排孔的前方形成根底。

前排孔爆破不能克服较大底盘抵抗线，一方面造成前排孔前方出现根底，

二是前排孔的爆破没有冲出去，造成后冲过大。

爆破前冲没有冲出去，前排孔的爆破物仍然停留在前排孔与后排孔部位，第

二排孔爆破仍然没有给后排孔留下爆破空间，从而使后排孔的爆破后冲较大，表

现为隆起较高。

三是临近边坡部位爆破后冲和岩石节理面的共同作用，对边坡构成不利影响。当节理走向（BC）与边坡面（ACD）的走向相同或相似，倾向相同，倾角比台阶

坡面角明显较缓的节理面如图3。

图3小的坡面角后冲较大的示意图

受节理面（BC）的影响，爆破后边坡坡面（ACD）沿着节理面（BC）滑下，

最终形成（BCD）的边坡坡面。对于非边坡后排孔位置，受节理面（BC）的影响，理想的（ACD）后冲线位置变成了最终的（BCD）后冲线位置，后冲过大。

（2）前排孔清渣，底盘抵抗线不大，前排孔爆破空间充足。由于前排孔为

后续炮孔的爆破提供了较大空间，后续炮孔的爆破位移同时向前移动较大，也为

后排孔提供了较大的爆破空间，后排孔部位出现很深的沟壑。

（3）多排孔微差爆破排数较多时，后续排的炮孔补偿空间不足，后排孔隆

起过大。

（4）联线方式不合理造成后排孔隆起或者上翻。爆区炮孔联线方式对于一

次爆破的爆破效果影响很大，特别是起爆点、雷管段别等影响，造成局部爆破抵

抗线变化，从而形成不利的爆破后冲。在爆破设计炮孔联线合理的情况下，如果

爆破施工雷管段别、联线方式出现误差或者错误，更会造成不利的爆破后冲。

（5）炮孔填塞高度过大也是形成不利爆破后冲的一个重要原因。由于炮孔

填塞过大，前排孔的爆破未能给后续炮孔的爆破提供足够的空间，炮孔爆破的位

移不能更好的向高处和前面发展，爆破能量就会较多的向后发展，在后排孔部位

出现不利的后冲。

3控制爆破后冲的方法

通过对不利爆破后冲的形成分析，爆破后冲的形成因素主要有两个方面：一

是底盘抵抗线，过大的抵抗线造成后冲增大、隆起过高，过小的抵抗线造成后冲

出现较大的沟壑；二是爆破的空间，就是爆破破碎物的位移方向要有合理的爆破

空间。对于爆破而言，使一次能量的释放和作用的结果，对于能量的运动，他总

是遵循能量最低原理，就向水是向低处流的一样，爆破的能量是向抵抗较弱、空

间较大的方向运动和位移。为了完成好一次和下一次爆破，合理控制爆破后冲，

要从爆破设计的各个方面控制爆破能量和爆破位移的发展与位移方向。

（1）控制前排孔底盘抵抗线

控制前排孔底盘抵抗线不超过台阶高度，加强爆破前根底的清理，减少前排

孔根部爆破阻力，起爆时前排孔为后排孔创造好的爆破自由面。在目前情况下，

台阶高度是根据采矿设计的台阶高度，是相对固定的，因此在前排孔加大炮孔孔

深就可以尽量改变这一状况减小底盘抵抗线。对于前排孔坡面角较大的部位增大

炮孔挨边距图1中的B的距离，增加底盘抵抗线，保证爆破效果。

（2）减少后排孔的装药量

根据设计台阶高度，合理布孔，减少后排孔装药量。如有可能，在采掘设备

条件许可时适当增加台阶高度，从而促进后排孔起爆时的水平运动，而不是出现

漏斗和后冲上翻现象，后排孔装药量减少到正常孔的70%～75%，为了保证爆破

效果，采用气体间隔器装药结构进行控制。

（3）应用边坡钻机打倾斜孔缩小抵抗线采用倾斜深孔爆破方法，以减少后

排孔底盘抵抗线，如图4和图5。

图4小孔径改变抵抗线的示意图

图5小孔径改变抵抗线的示意图

（4）在需要控制爆破后冲的位置打缓冲沟，必要的时候还可以先进行预裂

爆破，从而控制爆破后冲。

（5）改变布孔方式

露天深孔台阶爆破的布孔方式主要有方形布孔、梅花形布孔、正三角形布孔、矩形布孔等方式，目前主要应用的是正三角形布孔。为了减小抵抗线，采用大孔

距小排距孔网布置方式，就是保持炮孔负担面积不变的情况下，加大孔距从而减

小抵抗线，特别注意缩小后排孔和倒数第二排孔的排距。

（6）合理设计微差时间

对于大区间微差爆破，后排孔爆破条件显然与前排孔不同，其夹制作用较大，并且前排孔爆破应力波和爆生气体对后排孔的爆破影响也很大，如果排间微差间

隔过短，前排孔不能在期望的时间内向台阶自由面移动，则后排孔会由于抵抗线

过大出现后冲或上翻。一般来讲，台阶高度越低，台阶移动时间就越长，排间微

差间隔的增加尤其必要。根据形成自由面所需要的时间确定毫秒微差间隔时间的

公式⊿t=K×W（其中⊿t为毫秒延期间隔时间；K为与岩石性质、结构条件和爆破

条件相关的系数，在露天台阶爆破条件下取K=2～5；W为最小抵抗线或者底盘抵抗线），露天台阶深孔爆破的间隔时间为15～75ms,常用的时间为25～50ms，随

着炮孔排数的增加，排间毫秒间隔时间依次增大，增大幅度为10%～100%。合理

的炮孔联线可以改变底盘抵抗线即缩小抵抗线，同时也可以控制岩石的位移时间

和位移方向。在诸多因素中，相对较为好控制的因素就是炮孔联线，对爆破后冲

影响也最大。

目前露天矿常采用的起爆方式有高精度雷管逐孔减震微差爆破如图6和普通

非电导爆管雷管毫秒斜线微差爆破的方式如图7。

图6高精度雷管逐孔减震微差起爆

图7毫秒斜线微差起爆

高精度雷管逐孔减震微差的优点是实现了逐孔起爆，起到了减震缓冲的作用，但是在控制爆破后冲上毫秒和斜线微差爆破相比还有一定差距，主要表现在：一

是炮孔爆破的抵抗线差别大如图6、图7所示，前者抵抗线近似于孔距和排距，

后者抵抗线为图中1～8排间的抵抗线，前者明显高于后者；二是起爆形式差别大，前者单孔逐一起爆，后者实现排与排的爆破推进；三是后者可以较好地控制

和改变爆破岩石的位移方向。通过二者的比较，在控制爆破后冲方面明显毫秒斜

线微差爆破优于高精度雷管逐孔减震起爆。不管采取什么起爆方式，后两排孔之

间的起爆时间要高于后数2～3排的起爆时间，高出幅度50～150ms之间。

4结论

在露天矿中深孔爆破工作中，控制爆破后冲的主要方法是控制底盘抵抗线和

爆破的空间。在实际工作中，通过控制前排孔底盘抵抗线、减少后排孔的装药量、改变炮孔的布孔方式、合理的联线方式等方法均可以很好的控制爆破后冲，使爆

破的后冲更加趋于合理。