爆破作为露天开采工艺系统中重要一环，爆破质量不但直接影响铲装设备的效率，也影响其它采矿工序的正常进行。同时对露天开采技术，开采成本也有很大的影响。不同的采矿条件、开采方法、开采规模、开采强度，以及开采的不同阶段都会对爆破质量与技术提出不同的的要求。

一、岩体爆破特征

爆破破岩过程中，有三方面的因素起着重要作用:岩体的性质及自然条件；炸药在岩体中的实际性能；孔网参数和延时起爆网路。炸药在岩体中爆炸后，产生强大的冲击波和高温高压气体，使岩石破碎，完成了炸药爆炸能量转换至矿岩石破碎“系统的功能”。爆破破岩系统除具有与一般系统共性的基本特征之外，还具有以下明显特征：

1.相关性

影响爆破破岩过程的所有因素，如岩体条件、炸药性能、孔网参数等之间，存在着有机的错综复杂的联系，它们相互依赖、相互制约、相互作用，而且能根据逻辑统一的要求，构成具有一定破碎度的破岩功能的系统。

2.瞬时性

炸药本身的爆炸历时极短，如2.5kg炸药爆轰过程的完成时间约为20微秒。对露天矿台阶深孔爆破而言，鼓包后约20-40毫秒开始移动，整个台阶爆落也仅在分钟的量级内。

3.随机性

台阶爆破破碎的对象是自然地质体，受外力地质作用和地质构造作用影响，地质体在整体上遵循一定的规律，但常常有随机性。露天矿台阶爆破质量以及影响因素之间存在概率统计规律。

4.模糊性

“模糊性”主要指客观事物差异的中间过渡中的“不分明性”。岩体爆破难易程度，具有典型的模糊性的事物特征。爆破破岩系统遵循模糊性逻辑规律。

爆破岩体力学性质、岩体构造、现场作业条件复杂多变，炸药品种、使用方法、使用条件的变化，性质也会发生变化，爆破做功是瞬间完成不可逆化学过程。从爆破破岩系统性特征可以看出，爆破破岩过程是一个在空间上和时间上十分复杂的多元系统。

二、爆破设计

国内某露天矿，具有开采强度大，采剥工程量大，设备能力大，机械化程度高等特点，矿山岩体整体性好，难于爆破，存在突出硬岩爆破问题，影响爆破质量主要是难爆岩体，提高爆破质量实质就是要减少大块和根底。

根据爆破理论和某露天矿现场实践与调查研究，大块主要出现在以下部位：台阶上部的临空面及孔口部位；孔网参数偏大的中心部位；底盘抵抗线过大的台阶根部及盲炮部位周围。根底主要出现在底盘抵抗线偏大的台阶根部；孔网参数较大的中间部位的台阶底部；炮孔超深不足的台阶岩体底部及盲炮部位。

1.产生原因

（1）爆破排数过多。根据某露天矿电铲采掘规格，爆堆宽度应以45m宽为宜。爆堆宽度大，后排钻孔岩石夹制增大，岩体爆破位移减小，留下前低后高的根底。

（2）超深变化大。由于个别炮孔超深偏大，药柱重心下降，台阶上部岩体易产生过多大块，爆破中的爆堆表面经常可看到带有炮孔痕迹的大块。如果超深偏小，台阶底部矿岩受炸药能量作用减少，爆后往往出现根底。

造成超深偏小原因有很多，最常见的是移钻机时孔口坍塌，下雨或振动引起孔口岩粉进入钻孔；采掘不干净留有过多前次爆破破碎岩量，推土机清理时又无能无力，只好推平，致使钻机钻孔困难，成孔提钻时浮石回落堵塞孔底，造成超深偏小。

（3）孔网参数偏大。在孔网参数偏大的中间部位，药柱破坏和作用较小，爆后大块增多或出现根底。

（4）孔网参数不均。由于钻孔和底板地质条件等原因，抵抗线和孔行距排列不当，个别钻孔负担面积偏大，能采取的补救措施有限，爆后易出现大块及根底。

（5）底盘抵抗偏大。受爆破后冲及岩层倾角影响，使台阶坡面角减小，加之钻机安全作业距离的限制，爆破后在台阶根部出现根底。

（6）充填质量欠佳。钻孔充填物中含有石块，钻孔被石块卡住，爆破能量过早上逸，使底部岩体破碎欠佳。水孔装药不当，炸药输送软管未插到孔底或软管提升过快，水未被排出，炸药未沉到孔底。

（7）节理裂隙方向。当爆破面与岩层走向斜交或垂直时，节理裂隙对爆破影响明显。地质条件不利，尤其较大的节理裂隙，对台阶上部的岩体影响更为明显，这种半散体岩体非常难爆，大块率高并易产生飞石。

（8）爆破器材问题。主要是炸药质量不稳定，特别是乳化炸药质量波动较大。现场测试结果，优质乳化炸药爆速达5000m/s，劣质乳化炸药仅为2000～3000m/s；其次是起爆能力不足；再之是装药结构和爆破方法不当。

2.爆破设计思路

（1）爆破性评价

爆破性评价最终应为岩体爆破性评价，即为一定性质的岩石在特定条件下的爆破性，评价内容包括两个方面：一是岩石的爆破性；二是岩体的爆破性。岩石爆破性以岩石的强度为主要依据，包括岩石密度、容重、孔隙率、波阻抗、单轴抗压强度等。岩体爆破性与岩石性质有关，也与岩体结构密切关联，评价岩体爆破性应从岩体构造特征对爆破过程产生的影响上综合评判。根据可爆性评判分级的要求，可采用地质赋存特征调查、岩石试件测定、岩体声波探测以及漏斗爆破等方法，进行岩体力学、声学参数、爆破漏斗参数、岩体构造与爆破漏斗、破碎块度等的关系方面进行试验评价。

（2）孔网参数。为了使爆破岩体能量均匀分布，在某露天矿采用方形布孔，斜线起爆方式，即“宽孔距小抵抗线”的布孔方式，扩大孔行距，扩大炮孔密集系数。当头排孔底盘抵抗线大时，加密钻孔克服台阶较大的底盘抵抗线，减少根底。

爆破规模对大块的产生有很大的影响，绝大部分大块产生在第一排钻孔。对于有条件的区域适当的扩大爆破规模，增加排数减少衔接次数。

（3）炸药单耗。从炸药与岩石匹配的观点来看，难爆的硬岩，需要高效或较多的炸药去破碎，即增加炸药单耗是有效地解决硬岩破碎质量的手段。例如美国的巴格达德露天矿的原则是抓好爆破，使电铲只装不挖，减少设备损耗，提高生产效率；苏联新克里沃罗格露天矿在改进爆破技术的同时，增加炸药单耗，使大于400mm大块降低到7.3～13%。他们认为，这样做算总账是合适的，因为较好的爆破块度组成和松散的爆堆可提高采掘运输设备效率，减少采装，运输成本。

（4）根据地质条件及时调整孔网参数。对台阶岩层为软、硬互层，坚硬程度变化很大时，采用分段装药实施爆破作业；对破碎带区域，节理裂隙发育区域，爆炸气体会从节理裂隙逸出，这些都会造成炸药能量利用率降低，往往容易产生大块根底，必须要缩小孔网，增加装药量；对爆破破碎主爆破炮孔孔口部分的坚硬岩石，采用在大直径主炮孔之间，钻凿小直径辅助炮孔。

（5）确定合理的微差间隔时间。合理的微差间隔时间是关系到爆破质量的重要问题。在某露天矿采取了增加延期间隔，原来的9ms, 15ms, 30ms，改为硬砂岩60～70 ms，页岩75～100ms。调整斜切起爆线与主节理的关系，尽可能与主节理垂直。

（6）采用装药爆破技术。预装药爆破技术是解决高开采强度下，爆破量与炸药生产能力之间矛盾的有效技术措施，装药爆破技术指在大区爆破时，在全部钻孔完成之前，预先在验收合格钻孔中装药。预装药爆破技术实质是采用钻孔、装药、充填平行作业方式进行爆区准备，待整个爆区形成后再统一连线起爆，变集中装药为分散装药，实现大区爆破和多工作面同时起爆，减少爆破次数，保证生产能力稳定。

预装药爆破技术在某露天矿得到全面应用，爆破效果良好，预装时间可达3～7天,爆破次数由原来的每天1～2次，减少到每周3～4次。从实际爆破生产调查与实践测试结果看：炸药在钻孔中存放7天以内仍能可靠爆轰，说明预装药爆破工艺完全可行；预装时间超过7天，多数钻孔炸药含油率有一定程度下降，炸药威力有损失，实际爆破中有时出现“黄烟”现象也证实这一点；第一排钻孔及老巷、采空区、高温区不适合预装药爆破，雨季或钻孔潮湿、有水，装药后应及时起爆。

三、爆破施工

爆破施工基本思路：

（1）按设计孔位施工，钻孔工作面要推平整，表面的浮石要推干净，避免孔口浮石堵孔，钻孔时要避免夹钻、断钻、掉钻等废孔事故。

（2）装药前，认真校核每孔的孔深确定装药量，按设计药量进行装药，装药时水孔要确保软管下到孔底。

（3）装药时，严禁车辆碾压炮孔和爆破器材；填塞时，严禁将石块、铁器冲入孔内，选择合适的充填方法和控制适当的充填时间。

（4）连线时，认真连接、检查，以防漏连和错连，导爆索、导爆管及雷管和起爆药柱的连接要牢靠。

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