中深孔台阶爆破

中深孔台阶爆破

前言

一、台阶爆破的特点及要素

二、工程地质

三、台阶爆破常用的爆破器材

四、台阶爆破设计

五、台阶爆破的网络设计

六、微差爆破

七、台阶爆破的几种常见布孔方式

八、台阶爆破技术经济指标

九、台阶爆破施工技术

十、边坡及底板保护性开挖

十一、台阶爆破施工组织和管理十二、台阶爆破安全技术

十三、中深孔台阶爆破设计方案十四、钻孔设备机械配臵

前言

台阶爆破是露天矿开采的主要爆破方式，所以在技术上及管理上得到了充分发展，爆破方案设计、爆破参数优化、爆破效果模拟计算及块度预报、爆堆形态计算、爆破有害效应的控制、爆破成本控制及全自动化管理系统，均采用了最前沿的计算机、自动化及系统工程技术，使台阶爆破工艺逐步臻于完善。

在台阶爆破工艺逐步完善的过程中，于20世纪80年代将此技术引进到建设工程中来，特别是进入到21世纪以来，中深孔台阶爆破得到了广泛的推广及发展。从发展的趋势看，中、深孔台阶爆破在建设工程中会逐占主导地位。

考虑到在当前工程建设开挖队伍中，对中、深孔台阶爆破的认识和经验不足，我们总结了自己的经验与教训，结合一些学习与实践经验的体会编成此册，本册内容多取材于各种知名的爆破书籍并结合我们爆破实践，可供施工单位和人员参考。

一、台阶爆破的特点及要素

深孔台阶爆破在石方工程中占有重要的地位。它已在露天和地下土建工程中被广泛应用。在铁路、公路、水利等土建工程及冶金开采中采用，取得了良好的技术经济效果。

随着钻孔机械和装运设备的不断改进、爆破技术的不断提高、爆破器材的日益发展，深孔台阶爆破在改善和控制爆破质量、实现石方机械化施工、提高生产效率、达到快速施工方面，已明显地为人们所认识和重视。因此深孔台阶爆破方法在石方开挖中所占的优势越来越明显。

露天开采时，通常是把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段。台阶是露天采矿场的基本构成要素之一，是进行独立剥离和采矿作业的单元体。

1、深孔爆破的特点

（1）、破碎质量好，破碎块度符合工程要求，大块率低，无根坎，爆堆集中和具有一定松散度，能满足铲装设备高效率装载的要求；

（2）、降低爆破有害效应，如震动、噪声、冲击波、飞石等危害，减少后冲、后裂和侧裂；

（3）、提高爆破技术经济指标，即提高钻孔延米爆破量，降低炸药单耗，使钻孔、铲运等工序发挥最大效率。

2、台阶参数

台阶爆破的几何参数如下图所示，下面是对几何参数的说明。

台阶爆破炮孔布臵示意图

（1）台阶高度H，m。台阶高度H是中深孔爆破的最重要参数之一，合理的台阶高度对于施工组织、成本控制、安全风险等影响很大，因此应综合考虑工地的地形地质条件、钻孔机械的配备、挖运能力、工期要求、工程成本等因素进行确定，一般H=8-20米，而台阶高度在10-15米居多。

（2）台阶面倾斜角α。斜孔台阶爆破α=β（钻孔斜角）；直孔台阶爆破α=700-900，软岩取小值。

（3）直孔倾斜角β。直孔β=900；斜孔一般取730（斜度1：0.3）（4）。底板抵抗线W1，m。是中深孔爆破的最重要参数之一，W1过大，爆后不仅会残留根底而且大块率高；过小不仅增加钻孔数量，浪费炸药，提高爆破成本，而且易产生飞石，出现安全事故。底板抵抗线大小同炸药威力、岩石可爆性、岩石破碎要求、药卷直径等很多因素有关，因此必须合理科学选取。W1=（1.2-1.3）W或W1≤40φ。一般取偏小值。

（5）前排炮孔抵抗线W，m。一般指底部装药上沿（或单一装药中心）

至台阶坡面的距离。

（6）炮孔间距a，m。一般取a=1.25W和a=1.25b。采用大孔距爆破时a=mW，m为炮孔密集系数，一般大于1， m可扩大到2-3.5。（7）炮孔排距b，m。也可以称为后排药包抵抗线，取b=W。合理的孔排距可以增加钻孔爆落方量，改善爆破效果，降低大块率。

（8）前排钻孔上沿宽B，m。B≤W，布孔时应考虑钻机的安全。（9）钻孔孔深L，m。L≥H，L=H+h1。

（10）钻孔超深又称超钻h1，m。h1=0.3W1。或h1=（10-20）φ。超钻作用是为了克服底板岩石的夹制作用，使爆破后不残留根底，开挖后形成平整的底部平面。超深选取过大，将造成钻孔和炸药的浪费，增加对下一台阶顶面的破坏，给钻孔带来困难；超深不足将产生根底，影响挖运施工，根据以往施工经验，结合本工地的岩石情况，根据不同台阶高度选取。

（11）填塞长度h0。合理的堵塞长度和良好的堵塞质量，是改善爆破效果、提高炸药能量利用率、确保安全防止飞石的重要手段，一般取h0=（0.7-1.2）W。或h0≥20φ。

（12）下部装药长度h2，上部装药长度h3，m。

（13）钻孔直径φ，mm。

（14）装药直径d，mm。全耦合装药时d=φ。径向不耦合装药时d＜φ；对上下部分段装药时，上部装药直径d=φ/1.4，下部耦合装药，上部延米装药量是下部装药的一半。

（15）爆破作用指数n。是衡量爆破漏斗口大小的指标。即爆破漏斗口半径r与最小抵抗线W的比值。

n= r/ W

二、工程地质

土石方爆破工程，是直接在岩体中进行的，所以爆破与地质有密切关系。爆破实践证明，爆破效果的好坏，在很大程度上取决于爆区地质条件的好坏和爆破设计能否充分考虑到地质条件与爆破作用的关系。与爆破关系密切的地质条件是：（1）地形；（2）岩性；（3）地质构造；（4）水文地质；（5）特殊地质。

1、岩石的主要物理性质

与爆破有关的岩石物理性质主要包括容重、比重、密度、孔隙度、碎胀性、耐风化侵蚀性等等，它们与组成岩石的各种矿物成分的性质及其结构、构造和风化程度等方面有关。

2、岩石的分级

岩石的坚固性是一个综合性的概念，概括各种物理力学性质和强度，表征着各种不同的方法下岩石破碎难易的程度。目前在工程实践中最普遍的是用岩石的坚硬系数f值（普氏系数）作为岩石工程分级的依据。具体参考普氏岩石分级表。

3、各种新炸落下岩石的松散系数

各种新炸落下岩石的松散系数