露天钻孔爆破

第6章 露天钻孔爆破

露天钻孔爆破广泛应用于岩土开挖工程。根据炮孔深度的不同，露天钻孔爆破又可分为浅孔爆破和深孔爆破。在露天爆破中，一般将直径小于50 mm、深度不超过5 m的钻孔爆破称为浅孔爆破，反之称为深孔爆破。如果置少量炸药于孔底进行不充填爆破，将炮孔底部扩大成近似壶状的空腔后再装药，使延长药包变为集中药包，从而在不增加钻孔量的条件下增加装药量的爆破方法称为药壶爆破。

工作面成台阶状推进的钻孔爆破称为台阶爆破。台阶爆破有两个或两个以上的自由面，其中有一个与炮孔平行或近似平行，它使孔口和孔底的最小抵抗线近似相等，使爆破能量的分布更趋于合理，从而获得较好的爆破效果，而且不会形成高陡边坡，安全性好，所以得到广泛应用。露天台阶爆破的钻孔方向可分为垂直孔和倾斜孔，如图6—1所示。

倾斜孔优于垂直孔，因为：（1）沿炮孔全长的抵抗线分布比较均匀，破碎效果较好，不易残留根底；（2）钻孔角度可调，容易保持所需的台阶坡面角，爆后的台阶坡面比较平整；（3）爆堆形态较好。垂直孔的钻孔和装药简单易行。所以钻孔形式应根据钻机型号、爆破条件和要求综合考虑。

a）b）

图6—1 台阶钻孔形式

a）垂直孔；b）倾斜孔

第1节 深孔台阶爆破

对深孔台阶爆破主要有以下技术要求：

（1） 破碎效果好，大块（不合规格的岩块）率低；底板平整、无岩坎和伞岩；爆堆集中并有一定松散度。使铲装、运输、机械破碎以及边坡支护等后续工序发挥最大效率，降低岩土爆破工程的综合成本。

（2） 降低爆破震动、爆破飞石和空气冲击波等有害效应；减少后冲、后裂和侧裂，尽量避免对边坡岩体的爆破损伤。

一、台阶要素和炮孔布置

1． 台阶要素

台阶要素包括：台阶高度H和台阶坡面角α。台阶坡面角一般为70°左右。

确定台阶高度的一般原则：（1）为钻孔、铲装设备创造高效率的工作条件；（2）使爆破工程达到最好的技术经济指标；（3）满足安全施工的要求。

因此，确定台阶高度应考虑的因素有：（1）台阶高度应与装载机械的挖掘高度相适应，台阶（爆堆）过高，铲装作业的安全性差；反之，铲装效率低；（2）台阶高度决定了孔深，而孔深又受钻孔直径的制约，当孔径确定以后，合理的孔深可提高钻孔和装药效率，因此，台阶高度应与钻孔直径相适应；（3）台阶高度与临空面坡度有关，临空面坡度较缓时，台阶高度较低；（4）台阶高度应满足开挖量和生产进度的要求；（5）台阶高度应与开挖高度相适应。

在确定台阶高度时，应把钻孔和装运设备的安全高效作业放在第一位，由于各行业的爆破规模、条件和要求不同，采用的凿岩和装运设备各异。因此，台阶高度相差较大，一般为6~15 m，国内的金属矿也有采用15~18 m高台阶的。当钻孔直径较小、装运能力较低时，台阶高度取低限，反之取高限。

在合理确定台阶高度的同时，还应合理地确定和安排台阶工作面的数目、位置、开挖顺序和推进方向，以便使各分层台阶上的钻爆、铲装、运输等工序有机联系起来，达到最佳的安全作业效率。

所以，台阶高度应根据爆破规模、爆破高度、施工机械以及开挖方案合理确定。

2． 炮孔布置

（1） 平面布孔方式。台阶爆破的平面布孔方式分单排孔及多排孔；多排孔又分方形布孔、矩形布孔、三角形布孔（又称交错布孔），如图6—2。因为交错布孔的能量分布比较均匀而多用。

（2） 路堑爆破的布孔方式。路堑开挖工程多为地表风化岩层，地形变化大，场地狭长，作业条件差，工期短等。应根据各工点的具体情况合理布孔。

① 半壁路堑布孔方式。半壁路堑开挖多采用纵向台阶法布孔方式，即平行线路方向

布孔。对于开挖深度较大的半壁路堑，应采用分层布孔，每层6~8 m 左右，如图6—3。

图6—2 深孔布置方式

（a ）单排布孔；（b ）方形布孔；（c ）矩形布孔；（d ）交错布孔

a ）

b ）

c ）

图6—3 半路堑的炮孔布置

a ）半路堑倾斜孔；

b ）半路堑垂直孔；

c ）半路堑分层布孔

② 全路堑布孔方式。由于全路堑的开挖断面小，爆破作用易影响边坡的稳定性，如开挖深度较大，可采用分层爆破。顺边坡采用倾斜孔进行光面或预裂爆破，靠边坡的垂直孔深度应控制在边坡线以内，如图6—4所示。

二、爆破参数设计

台阶爆破参数包括：孔径、孔深D L 、底盘抵抗线、倾斜孔抵抗线W 、排距、孔距、超深、台阶高度1W b a h H 、坡顶线至前排孔口的距离B 、炸药单耗等。如图6—1所示。为了达到良好的爆破效果，必须合理确定上述各参数。

k 1． 爆破参数设计

（1） 孔径。孔径主要取决于钻机类型、台阶高度和岩石性质。当采用潜孔钻机时，孔径为80~200 mm 。采用牙轮钻机时，孔径为200~310 mm 。通常，钻机型号确定后，其钻D

孔直径已固定，国内大、中型矿山生产爆破，孔径为120~350 mm ；路基开挖的宽度有限，规模较小，常用的孔径为70~120 mm ；水电工程的爆破规模变化范围大，孔径在一般在150 mm 以内。

图6—4 全路堑分层布孔

（2） 孔深L 。孔深由台阶高度H 和超深确定。

h 对于垂直孔 h H L += （6—1）

对于倾斜孔 ()α

sin h H L +=

（6—2） 式中：α──钻孔的倾斜角度。

因钻孔内岩碴排不完，可能钻孔深度与爆破实际孔深不一致，因此要尽量让孔深达到要求，以免出现根底。

（3） 超深h 。为了增加炮孔底部的药量，克服台阶底板岩石的夹制作用，使爆破后不留根底，并形成平整的底面，钻孔应有一定的超深，即超过台阶底板的深度。超深过大，浪费钻孔和炸药，并破坏底板，同时增大爆破地震效应的影响范围；超深不足将产生根坎，使开挖深度不够，底板不平，影响装、运效率。

根据实践经验，超深可按下述方式确定：

对于垂直深孔 ()135.0~15.0W h = （6—3） 对于倾斜深孔 ()W h 50.0~30.0= （6—4） 或 ()D h 12~8= （6—5）

若岩石松软，可爆性好，或坡面角大，底盘抵抗线小，则超深取小值；反之，取大值。目前，深孔台阶爆破的超深一般不超过3.5 m 。为了保证下一台阶面的平整，要求超深后的孔底保持在同一水平面上。

2． 孔网参数。