逐孔起爆技术在露天矿山运用研究

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摘要：矿山爆破受到的影响因素很多，而且其具有十分复杂的内在规律，是两者综合作用的过程。把握和捕捉好这一作用规律可以很好的改善矿山爆破的效果，还可以降低矿山爆破的生产成本。在当前矿山爆破的复杂内在关系形式下需要在理论和方法上进行进一步的研究创新。逐孔爆破技术以其独有的特点被广泛的应用于矿山爆破之中。其起爆网络铺设是以高强度和高精度的复合导爆管毫秒雷管为起爆和传爆元件的。应用了高段位的延时毫秒雷管在孔内进行起爆，在孔外则采用低段位延时毫秒雷管连接分散螺旋状的其采用的起爆顺序，是一种实现单孔孔问微差起爆的先进爆破技术。

关键词：逐孔起爆技术；露天矿山；应用研究

引言

逐孔爆破技术能够明显的降低矿山爆破震动，能够显著的提高爆破效果。在我国露天矿中的采用比较广泛。

1.逐孔起爆的概述

1.1逐孔起爆含义

在爆区内炮孔位于同一排，起爆点按照设计好的延期时间依次起爆，与此同时，炮孔位于爆区排问的另一延期时间依次向后排传爆，使得相邻起爆炮孔的起爆时间在爆区内相继错开，分散的螺旋状是起爆顺序的形式，这种技术被称为逐孔起爆技术。

1.2逐孔起爆技术的特点

采矿工作的重要组成部分是爆破工作，爆破振动和效果受到爆破器材质量的影响，爆破参数，起爆顺序，岩石性质和节理裂隙等因素对其也有影响。在爆破现场，很多不可预知的因素，经常导致爆破效果及爆破振动不可控制。

然而，在相同的条件下爆破，岩石爆破破碎的动态过程决定了每个孔中的起爆顺序，以保证的各个孔之间的精确毫秒延期，充分利用爆炸能量来改善爆破的效果，与此同时使爆破地震效应得到降低，通过创造炮孔自由面来实现爆炸应力波的多次反射，从而加强岩石在相邻炮孔之间的碰撞，使爆破的效果得到了很大程度上的改善，均匀了破碎块度，减少了大块和底根的数量。

1.3孔起爆网络的设计原则及方法

1.3.1起爆走时线原则

在逐孔爆破技术被应用于矿山的爆破作业时，整排或者整列的推进方式不是爆破过程中使用的推进方式，而其推进方式是排和列在一定的角度上进行推进。在推进时起爆走时线是指位于同一角度上的爆破质点组成的曲线。

1.3.2三角形布孔的原则

在露天矿台中，为了确保起爆参数的合理性，炮孔的布置和起爆的顺序决定了多排孔微差爆破的起爆参数。通过这个顺序的起爆，会使炮孔爆破出现自由面形状。

如果ADB平面漏斗能在炮孔D爆破时形成，那么当一个三角形AFB存在于AB平面时，当DB>DF条件满足时，ADBF漏斗就可以形成。AFB自由面上由于受到凸面AFB的存在，DB线方向上的最大阻力与个点的阻力差不多，就会在炮孔D爆破时避免爆破气体过早飘散，从而能够使爆破能量得到更加充分的利用，进一步加强了漏斗内岩体的破碎作用。

1.3.3增减排原则

为了确保地表网络延时累加后分配的被起爆的时刻的唯一性和在“最小抵抗线”定理下的有序性，逐孔起爆网络设计要保证各个炮孔起爆达到要求。这时增减排原则在起爆网络设计中的作用就得到了体现。如果在设计中雁行列设定的孔数不一致，使控制排不能够直接进行连接，就需要有相应的孔来进行单独成列并与前列相对应，同时还要保持控制排平行于连线的连接。

1.3.4虚拟孔原则

为了在现场的实际施工中解决不规整爆破作业面，进行起爆网络设计时因某个孔的缺失而导致的地表起爆网络延期时间的混乱问题，要采用虚拟孔的设定原则来假象有孔设计时的地表起爆网络设计，达到延期时序的正常进行。

2.工程概况

本次逐孔起爆技术应用研究在海口磷矿一采区中东采场进行。采场长1350m，宽225m，封闭圈标高+2460m。目前生产水平：2460m水平、2450m水平、2440m水平。设计台阶高度10m，φ150潜孔钻穿孔，孔径φ150mm，孔深12±0.5m，孔网参数5.5m×6m。孔内装药为2号岩石乳化炸药。起爆系统：原先采用国产第一系列非电毫秒延期雷管2段和4段；现在试验应用云南燃一爆破器材公司的燃鸣高精度导爆管雷管（标准延期时间：17ms、25ms、65ms）以云南燃-电磁雷管起爆。

3.强化穿孔质量工作

海口磷矿2440m水平以上属于典型的土夹石结构，上部硬时，爆后上部易出现大块。如果一次爆破效果不好，第二次爆理就难度非常大，安全风险及成本将大幅上升；下部硬时，容易出现结底，挖掘时出现底部工作面不平整而无法推进，同时会造成下一工作台阶穿孔工作时工作面平整的量大大增加，成本也随之上升；中部硬时，易出现大块率上升，导致挖掘机挖掘困难，使挖掘效率下降，成本上升。

海口磷矿通过强化穿孔质量工作解决以上问题：

（1）上钻机前先将场地推平，推出硬底，以防止塌孔或孔深不够，保证合理的边眼距；

（2）边缘第一排炮孔根据边坡坡面角合理选择倾斜孔角度，有效避免边坡隔墙的产生；

（3）布孔员按要求布孔，特殊孔网地带做到交代清楚，保障穿孔控制在设计要求范围内；

（4）出现废孔或不符合孔深必须补孔；

（5）爆破工作前认真设计，严格控制单耗，爆破时认真执行工作标准，加强操作质量。

4.对爆破作业的危害的控制

爆破地震、飞石、空气冲击波和毒气是爆破工程的四大公害，在爆破工程施工中要对其进行严格控制。在露天矿山开采中，由于其环境的复杂，使爆破地震波成为了最主要的公害。

当前国家对爆破安全标准中爆破地震控制盒地震波计算公式进行了明确的规定，爆破的地震控制也受到了人们的普遍关注，但是爆破地震存在巨大的隐蔽性，影响因素极为复杂，爆破地震的大小直接受到爆破设计、地质和地貌、爆破器材的质量、爆破工程的现场管理和操作等因素的影响，使得绝大部分的爆破工程部能很好的对爆破地震进行监测，进而导致了爆破地震事故的发生。

本露天矿轻微爆破地震事故的发生率大约为2%。人的感官很难精确区分爆破地震的大小，所以要用仪器进行精确的测量，同时爆破工程有后效的特点，就加大了对爆破工程审批和爆破事故处理的要求。

5.孔间与排间逐孔延期时间的选择

逐孔起爆的延期时间，也分孔间延时与排间延时。通常认为：孔间延期决定块度，排间延期决定爆堆松散度。根据经验，孔问延期取4-7ms/m，排问延期取14-22ms/m，较为合适。经过计算，5.5×6m的孔网，端部引爆采用25ms×65ms组合，中部引爆采用17ms×25ms×65ms组合，起爆网络联线示意图分别见图2、图3。

6.爆破震动

海口磷矿中东采场部分最终边帮位于地质情况复杂区段，且高度较大（目前最大高度110m），对爆破地震反应强烈；采剥车间VOLVO矿用自卸卡车停车场、挖掘机修理厂以及三水源水泵房等重要的工业厂房位于露天采场边缘，距爆区的最小水平距离约150m，其对爆破震动反应亦很敏感，因此，解决爆破震动过大问题成了当务之急。为了确保安全生产，对比其他矿山逐孔起爆方式在降震方面的表现，以及企业自身的实际情况，今年准备完成对爆破振动相关数据的测试工作，定量评价爆破震动等级，以便采取相应措施。

7.爆破效果及经济性评价

从最近几次爆破情况看，云南燃一爆破器材公司的燃鸣高精度导爆管雷管与逐孔起爆方式的应用，对爆破效果也有一定程度的改善。底根和大块有所减少，由原来的8%降低到

在穿爆成本的构成因素中，占主体的是炸药成本和穿孔成本，利用高精度导爆管雷管和逐孔起爆技术优化孔网参数后，可以改善爆破效果，减少大块和底根，提高铲装效率，使采矿综合成本有所降低。海口磷矿原来使用2段和4段毫秒延期雷管孔网参数为5m×5m，采用逐孔起爆技术后孔网参数调整为5.5m×6m，仅穿孔成本可节约15%以上；同时爆破地震强度的明显减弱，确保了矿山安全生产和附近重要建构筑物的安全。

8.结语

逐孔起爆技术的初衷，是降低最大段起爆药量，减小爆破地震强度，保证爆破地震安全。随着高精度导爆管雷管及逐孔起爆技术逐步取代传统的普通非电雷管排问微差爆破技术，将是矿山发展的必然趋势，若将其与矿山生产的爆破参数优化、高精度导爆管雷管器材的使用、孔问爆破应力波叠加原理相统一，必将推动爆破技术的进步。

参考文献

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收稿日期：2013-5-2