露天台阶深孔控制爆破

沿裂隙逸出的地方。
图5 孔间间隔装药结构 1—不装药、堵塞段；2—装药段
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如果岩体是水平走向的层状岩石，那么装药部位应该位于较厚或较坚硬的岩 层部位。在地质条件复杂时，要根据炮孔中的地质变化情况，选择薄弱部分 （如断层、土夹层）或岩性破碎部分作为不装药段。 在间隔装药中，上部药包顶至孔口的垂直距离不能小于孔边距。间隔装药段 不宜过多，在台阶高度小于15m时可分2~3段，中间不装药部分的长度为1~2m, 一般情况下，为了提高装药高度，进行间隔装药时分两段间隔即可，下部装 药量要大于上部装药量。 在多孔爆破中，还可采用孔间交错间隔装药，即每孔间隔装药的不装药部分 位臵互相交错，如图5所示 间隔装药的中间不装药部分一般用砂、岩粉等堵塞，不用捣固，只要倒入即 可，但要注意控制好堵塞段的长度。上下装药段可以用导爆索串联起来，也 可以分别用两个雷管同时起爆。 间隔装药的中间不装药部分也可以不堵塞，这就是空气间隔装药。
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图8—2 多排孔布置形式
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为了增加一次爆破量，广泛推广大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则。 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。
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+ 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
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若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，若节理裂隙不发育，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，为了达到控制块度的目的，必 要时可以不满足孔距相等的布孔原则，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。
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
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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，其炮孔布臵应随地形变化作适当调整。
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（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1 台阶深孔爆破
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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，在安全允许的条 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。
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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
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施工简单，但由于孔的上部不装药段（即堵塞段）较长，这一部分岩体爆破
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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。
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为了克服爆破时的最大阻力，避免台阶底部出现“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。
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在已知炮孔直径、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。
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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；否则，就可能出现炮孔装不完计算炸药量的情况。
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实践表明，在超深值大于15D后，超深部分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，若条件允许，应力求减小超深。
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与岩石性质有关，还对穿孔设备的安全影响较大，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，在安全前提下，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。
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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 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。
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当岩石坚硬、台阶高度小时，取小值；反之，则取大值。
为了钻机安全作业的需要，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。
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孔距一般可按底盘抵抗线和炮孔密集系数确定
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a = mW1
（图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。
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。
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一、台阶深孔爆破的原则 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，降低工程的总成本。 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， 降低工程的综合成本。
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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
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超深是钻孔超过台阶底板的部分。为增加炮孔底部的炸药量，克服台阶底板 的夹制作用，避免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，超深则小。 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，则超深就小，反之则大。
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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。 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。
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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 块率和达到适合的块度组成外，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， 不论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。