露天台阶深孔控制爆破【完整版】

露天台阶深孔控制爆破【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）露天台阶深孔控制爆破第八章露天台阶深孔控制爆破•通常将直径大于50mm、深度超过5m的钻孔称为深孔。

•露天深孔一般在台阶〔梯段〕上或事先平整的场地上进行作业，按开挖形式分为开沟〔拉槽〕深孔爆破和台阶深孔爆破两种。

•开沟爆破时，爆破只有一个向上的自由面；台阶爆破时，有两个或两个以上的自由面，因此可得到较好的爆破效果。

•按炮孔方向可分为垂直深孔、倾斜深孔和水平深孔，倾斜深孔和垂直深孔广泛用于台阶爆破，水平深孔仅在爆破厚度和高度不大、场地条件受限制的路堑爆破、整平场地的爆破中使用。

第一节台阶深孔控制爆破的根本原理•一、台阶深孔爆破的原那么•露天台阶深孔爆破必须在满足各种开挖工程技术要求的同时，提高爆破质量，改善爆破的技术经济指标，降低工程的总本钱。

•提高爆破质量就是一方面要破碎充分，便于高效率铲装；•另一方面要最大限度地降低爆破危害，减少后冲、后裂和侧裂。

•改善爆破的技术经济指标，提高延米爆破量，降低炸药单耗，在保证爆破质量的前提下，使铲装、运输、机械破碎以及边坡支护等后续工序发挥高效率，降低工程的综合本钱。

二、台阶构成与炮孔布置•〔一〕台阶构成要素•主要有：台阶高度H、前排钻孔的底盘抵抗线W1、台阶坡面角α、孔边距b、钻孔超深h、排距W2、孔距a、孔深〔H＋h〕、炮孔倾角、堵塞长度等。

图8—1 台阶深孔爆破〔二〕炮孔布置形式•通常分为：单排布孔和多排布孔两种。

当开挖工作面较长或较多、台阶高度较大、单排孔爆破能确保有一定的方量且满足装运要求时，在平安允许的条件下可采用单排布孔。

•在工作面少、台阶高度较低、单排孔爆破的爆落方量不能满足挖掘要求时，多采用多排布孔形式。

•多排布孔又分为矩形和三角形〔或称梅花形〕两种形式，如图8—2所示。

从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想，所以矿山多采用三角形布孔，而矩形布孔多用于开沟爆破。

图8—2 多排孔布置形式•为了增加一次爆破量，广泛推广阔区多排孔微差爆破技术，•无论采用哪种布孔形式，均应以孔距相等为原那么。

•铁路与公路路堑爆破因受地形条件变化的影响，在布孔方法上与露天矿的正规台阶爆破有所不同。

•其布孔条件较为复杂，通常有半路堑开挖布孔和全路堑开挖布孔两种方式。

1、半路堑开挖布孔方式•半路堑开挖多采用纵向台阶布孔法，即沿平行于线路方向布孔，如图8—3所示。

对于高边坡半壁路堑，应采用分层布孔。

图8—3 半路堑布孔形式图8—4 全路堑分层开挖布2、全路堑开挖布孔方式•开挖断面小，爆破易影响边坡的稳定性。

•最好采用纵向浅层开挖，每层深约6~8m。

•上层顺边坡用倾斜孔进行预裂爆破，下层靠边坡的垂直孔深度应控制在边坡线以内，•如图8—4所示。

•在露天矿基建初期的剥离、工业场地平整以及站场开挖等工程中，由于地形变化较大，其炮孔布置应随地形变化作适当调整。

三、爆堆及其块度控制的概念•台阶深孔爆破的控制目标主要有：岩体破碎程度及其范围、爆破的后冲作用、爆破地震对基岩或边坡的动力作用、爆破飞石危害、爆堆形状和推移距离、爆堆块度〔工程上常称为“级配〞〕等。

•对于前四个目标的控制，在台阶深孔爆破的实际应用中，可以通过优化选取爆破作用指数、炸药单耗、孔网参数〔最小抵抗线、孔距、排距、孔深〕、微差间隔时间、装药结构和起爆方案以及采用缓冲爆破、预裂爆破和挤压爆破等措施来实现。

•然而，对于爆堆形状和块度级配的控制问题目前涉及的并不多，并且由于其复杂性，实现起来尚有一定的困难。

•爆堆块度的控制正日益受到工程爆破界的重视。

除了矿山生产中需要控制大块率和到达适合的块度组成外，在应用台阶爆破法开采石料构筑堆石坝的水利电力工程中，爆堆的块度组成或级配对构筑的坝体质量起着决定性的影响，不管大块度级或小块度级岩块的含量过高，都将影响坝体的稳定性和渗透性。

•块度级配就是将不同块度级〔尺寸〕的岩石碎块按照一定的配比混合在一起。

•爆破块度控制是一项较为复杂的研究课题。

尽管国内外研究者已进行了大量的调查与实验工作，其难点在于爆破碎块的形成受岩体内宏观节理、裂隙、断层等地质结构〔构造〕和爆破参数的双重控制。

•实际调查结果发现，爆破岩块沿岩体的原生地质弱面〔节理、裂隙、层理等〕形成的比例超过80%。

•爆破块度在很大程度上受岩体节理裂隙分布特征的控制，受节理裂隙的间距分布状态的控制。

•假设岩体内的节理裂隙呈多向发育，平均间距小于0.5 m，那么，当采用爆破法开采石料时，要获得含0.5m 以上块度的级配石料是相当困难的。

•与此相反，假设节理裂隙不发育，岩体完整且均质，那么，通过选取不同的爆破参数、布孔形式和起爆顺序，就可能获得多种不同的级配石料〔爆堆〕。

•一般要求块度小时，应采用小孔径爆破；反之，采用大孔径爆破。

需要指出的是，在富含各种结构弱面的岩体中爆破时，为了到达控制块度的目的，必要时可以不满足孔距相等的布孔原那么，尤其在含有地质断层的情况下，不能为保证孔距相等而布孔于断层带上。

第二节台阶深孔爆破参数的设计计算•台阶深孔爆破的爆破参数包括：孔径、孔距、底盘抵抗线、排距、，超深、孔深、台阶高度、台阶坡面角、孔边距、炸药单耗、每米炮孔装药量、堵塞长度、间隔装药时的药包分配、间隔距离、合理微差间隔时间等。

一、孔径与孔深•露天台阶深孔爆破的孔径主要取决于钻机类型、台阶高度、岩石性质和爆破要求。

•当采用潜孔钻机时，孔径通常为100～200mm。

采用牙轮钻机或钢绳冲击式钻机时，孔径通常为250～310 mm，也有的达500 mm大直径钻孔。

•通常，钻机型号确定后，其钻孔直径已固定下来，国内采用的深孔孔径多为100、150、170、200、250、310mm等几种。

•孔深由台阶高度和超深确定。

在实际施工中，钻孔内岩碴排不完，因此会出现钻孔深度与爆破实际孔深不一致的现象。

•在施工中，要尽量让孔深到达要求，以防出现根底。

•但是在设计中应充分考虑钻孔深度与爆破实际孔深的关系。

二、台阶高度•一般确定台阶高度的原那么有：①为钻机、铲装设备创造高效率工作的条件；②能创造最好的经济效益；③满足平安施工的要求。

•我国各行业间采用的台阶高度相差较大，主要随钻机、铲装设备的不同而异。

•在确定台阶高度时，应把机械设备的平安高效作业放在第一位，一般为8~15m，在国内的金属矿开采中也有采用15~18 m高台阶的。

三、底盘抵抗线•由于台阶坡面往往是一斜面，对于垂直深孔而言就存在两种抵抗线，即最小抵抗线与底盘抵抗线。

•最小抵抗线是指台阶平台水平上药柱中心至台阶坡面的最小距离。

底盘抵抗线是指台阶平台水平上药柱中心至台阶坡面底线的距离。

•为了克服爆破时的最大阻力，防止台阶底部出现“根底〞，一般都采用底盘抵抗线作为爆破参数设计的依据，而不是用最小抵抗线。

•底盘抵抗线过大，根底增多，影响爆破效果；底盘抵抗线过小，爆破量又会太小，影响爆破技术经济指标。

•对于一定的炮孔直径有一个适合的底盘抵抗线。

•因此，底盘抵抗线可按炮孔直径计算W1= nD•式中W1——底盘抵抗线，m；•D——炮孔直径，m；•n——与炮孔倾角、岩石硬度有关的系数，一般取n =20~45；对于垂直炮孔，岩石硬度大时取小值，岩石硬度小时取大值。

•在炮孔直径、装药密度和炮孔密集系数的条件下，可根据单个炮孔的装药量计算底盘抵抗线•式中Δ——装药密度，kg/m3；•Τ——装药系数，Τ= 0.6~0.8;•m——炮孔密集系数，即孔距与排距之比，m＝0.7~1.4；•q——炸药单耗，kg/m3。

•可作为按式〔8-1〕所确定的底盘抵抗线的校核公式，计算值应大于式〔8-1〕的计算值；否那么，就可能出现炮孔装不完计算炸药量的情况。

此外，据实践经验，在台阶高度和炮孔直径选择合理的条件下，底盘抵抗线还可按台阶高度H确定，即•当岩石坚硬、台阶高度小时，取小值；反之，那么取大值。

为了钻机平安作业的需要，底盘抵抗线应满足如下关系b——孔边距，m；α——台阶坡面角，α=600~750。

四、孔距与排距•孔距一般可按底盘抵抗线和炮孔密集系数确定• a = mW1〔8—5〕•对于一般条件下的爆破，炮孔密集系数m＝0.7~1.4，在小抵抗线宽孔距爆破中〔如斜线起爆时〕，m＝2.0~5.0。

•多排齐发爆破W2 = 〔0.9~1.0〕W1•多排微差爆破W2 = W1•在采用正三角形布孔时，可按排距与孔距的几何关系确定排距•W2 = a sin600≈0.866a五、超深•超深是钻孔超过台阶底板的局部。

为增加炮孔底部的炸药量，克服台阶底板的夹制作用，防止爆破后在台阶底部留下根底。

•超深值主要取决于岩石的可爆性，如果岩石坚硬、可爆性差，超深应加大；如果岩石松软，超深那么小。

•超深与底盘抵抗线大小、坡面角和底部装药情况有关，坡面角越大，底部装药量大，那么超深就小，反之那么大。

超深可按下式计算•实践说明，在超深值大于15D后，超深局部炸药爆破克服台阶底板夹制作用的能力已减弱，过大的超深已没有实际意义。

目前，台阶深孔爆破的超深一般不超过3.5 m，假设条件允许，应力求减小超深。

六、孔边距•与岩石性质有关，还对穿孔设备的平安影响较大，同时与垂直孔的底盘抵抗线大小有直接关系。

在钻垂直深孔时，在平安前提下，往往要求穿孔时孔边距尽量小一些。

孔边距一般取2.5~3.0m。

七、堵塞长度•堵塞长度L一般可按炮孔直径或底盘抵抗线确定，即•L = 〔20~30〕D•或L = 〔0.5~0.75〕W1八、炸药单耗•取决于以下几个因素：•〔1〕岩石的爆破性能。

一般与岩石的物理力学特性和结构特征有关，岩石越硬、越完整，单耗就越高。

•〔2〕炸药的威力。

使用的炸药威力越高，单耗就越低。

•〔3〕装药的堵塞情况。

堵塞越差，单耗越高。

•〔4〕开挖对爆破的要求。

即要求爆破后块度的大小、爆堆堆散的范围等等。

•对于2#岩石铵梯炸药；在保证堵塞长度大于2m的情况下，q值也可按表5-1选取。

九、每孔装药量•单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量Q1由下式计算：•Q1 = qW1Ha•当可以不考虑对边坡的影响，且边孔在无侧向临空面时，为了克服岩体的夹制作用，药量可增加20%左右。

•多排孔齐发爆破时，后排孔抵抗线用排距计算，其药量要增加20%，即后排孔每孔装药量为•Q2 = 1.2qW2Ha•多排孔微差爆破时，后排孔的药量可与单排孔的药量计算方法相同。

十、装药结构•深孔爆破最好使用综合装药法：孔底用威力大、爆速高的炸药；上部用威力小、爆速低的炸药。

或者孔底采用高装药密度，上部采用低装药密度。

•目前大多数工程爆破中仍使用一种炸药和相同的装药密度，此时整个炮孔的装药结构分为连续装药与间隔装药两种形式。

〔一〕连续装药结构•施工简单，但由于孔的上部不装药段〔即堵塞段〕较长，这一局部岩体爆破后容易出现大块，特别是台阶较高、坡面较陡、上部岩石坚硬时，大块率较高。