爆破飞石产生的原因及控制措施
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[摘要]本文针对攀钢石灰石矿采场爆破的复杂环境，爆破飞石对周边建筑物和人畜造成的安全隐患。分析了矿山爆破特定的自然情况，并对爆破飞石产生的原因进行了总结，利用爆破控制技术，结合实际的爆破工作经验，探究了控制爆破飞石的具体措施，并付诸于实践，获得了较好效果，有利于矿山的安全与稳定。
[关键词]露天矿 爆破飞石 控制
[中图分类号] O643.2+23 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-326-3
0前言
攀钢石灰石矿是攀钢主要的原料生产基地，矿山属高山型矿床，呈东西走向，矿区地层顺坡向产生，形成一近南倾的单斜构造，岩层倾角在28°～40°之间，矿层整体性较差，溶洞裂隙发育完整，矿层复杂，出露的地层主要有7层，从南到北为：P1Y5（石灰岩）、P1Y4（白云质灰岩）、P1Y3、P1Y2（石灰岩）、P1Y1（钙质页岩）、P1L（梁山组煤层）、Zbd2（白云岩）如（图1）。由于矿山的地质岩性变化大，各层岩石的物理性质差异大，不利于爆破飞石的控制，而采场周边环境复杂，也不利于爆破工作的开展。经过30多年的开采，台阶已从1645水平下降到1291水平，随着台阶的下降爆区与矿山下部的厂房和居民住房越来越近，西部采场距石灰石矿汽修厂房不到300m，采场中部距堆煤场不到300m，距液化站不到450m，东部采场距石灰石矿停车场和下部农民住房区不到400m。爆破工作对矿山附近的设备设施和人畜安全危害越来越明显，尤其是爆破飞石造成的安全隐患较大。为了保证爆破安全，维护矿山安全生产的稳定性和矿山的和谐发展，对爆破飞石进行有效地控制显得尤为重要。
1爆破飞石产生的原因
爆破飞石事故的发生有多种原因，涉及到爆破工作的各个环节，有人为的因素，也有自然条件的因素，从岩石的结构、岩性到爆破设计、穿孔、装药施工等各个环节对爆破飞石的产生都有直接的影响。
1.1爆区的自然条件对爆破飞石的影响因素
影响爆破飞石的自然因素主要有三方面：一是爆破岩石的性质，二是台阶边坡的情况，三是炮孔内有无溶洞。从大量的爆破飞石情况分析，脆性大，硬度大的岩石，容易产生飞石。如该矿P1Y5（石灰岩）层，由于脆性大，硬度大，在同等的炸药单耗和抵抗线的情况下，该层的爆破飞石较远，而P1Y2和P1Y1（钙质页岩）层以及P1L（梁山组煤层）则不易产生爆破飞石。由于风化，雨水冲刷等自然力的作用，台阶坡面不规则，呈弧形状，或台阶坡面有断层或裂隙，这在路堑爆破的工程中，这种情况比较多。坡面呈弧形状，致使爆破抵抗线不均匀，如（图2）中部抵抗线小，上部和底部的抵抗线较大，在台阶坡面中部易产生爆破飞石，爆破飞石将超出正常的范围。台阶坡面有断层、裂隙和节理，特别是台阶底部有裂隙，不易被注意和发现，容易被爆破技术员忽视，易发生爆破飞石事故，由此引发的爆破飞石事故曾发生过。石灰石矿山不同于铁矿山，溶洞多是石灰石矿山的特点，经常会遇到炮孔恰好穿过溶洞，或炮孔中存在溶洞，如（图3）所示，在装药时就会导致药量集中，就相当于一个药壶爆破，爆炸产生的能量也集中，特别是在路堑爆破的第一排孔和清渣爆破的第一排孔有溶洞就相当危险，产生爆破飞石异常的概率将会很高。
1.2人为因素导致爆破飞石异常
人为因素导致爆破飞石异常主要有三个因素。一是爆破施工不按爆破技术要求，在炮孔的装药过程中有堵孔，装药不到位，致使药柱过高。在间隔装药时，间隔不到位，间隔过低或过高，达不到间隔装药的目的，都可能造成爆破飞石异常。在炮孔回填时，没保证填塞深度，造成爆破飞石异常，这种原因最为常见。二是爆破设计不合理，主要包含三方面，（1）炸药单耗较高，可能导致该爆区的飞石距离偏大。（2）逐孔起爆微差时间设计不合理，目前矿山大都使用逐孔起爆技术，虽然使用逐孔起爆技术对于提高爆堆松散度和减小根底和大块率有突出的效果，但排间和孔间微差时间控制不当，即便是在后排孔也可能发生爆破飞石，特别是在清渣爆破中，当排间微差爆破时间大于30MS/m时，前排孔的岩石爆破后已经前抛，形成一个较高的塌落线，第二排孔在起爆时也相当于清渣爆破，如果排间距较小，第二排孔的真实抵抗线就显得过小，爆破飞石易斜向前飞，就可能超出正常的控制范围。（3）在爆区第一排孔的布孔时炮孔抵抗线设计偏小，直接导致第一排孔发生爆破飞石。三是穿孔不规范和护孔不到位。穿孔不规范存在两种情况，（1）倾斜角度不规范，如（图 4）所示：主要是由于炮孔是穿斜孔，加之采场不平整和潜孔钻司机的不规范操作造成，这种情况将导致炮孔上下抵抗线不均匀，易产生爆破飞石。（2）穿孔倾向不一致，如（图5）所示，在孔的下部孔间距小，导致下部装药密度增大，下部的炸药能量集中，特别是在清渣爆破的第一排孔出现这种情况，易发生爆破飞石。在护孔方面，没有做好护孔工作，特别是上下台阶同时进行穿孔作业和产装作业，当穿孔台阶下部的爆堆被挖空后，炮孔容易被破坏，如第一排孔被挖裂，挖松，或台阶坡面被挖成“凹”型，造成上下抵抗线差异大，炸药能量容易从薄弱环节释放迸发，爆破飞石较远，超出正常的控制范围。
2控制爆破飞石的主要技术措施
控制爆破飞石首先要根据爆区特定的岩性和爆破类型等具体情况，设计出合理的孔网参数、炸药单耗，装药结构，如果采用逐孔起爆还要考虑孔间和排间的微差时间，才能确保爆破飞石控制在安全范围。
2.1通过爆破技术参数调整，控制爆破飞石
针对攀钢石灰石矿各岩层的岩石物理性质，设计合理的爆破参数。而发生爆破飞石概率最高又在第一排孔，因此重在控制第一排孔抵抗线大小和孔药量。不同岩层第一排孔的抵抗线设计不同（主要针对清渣爆破或路堑爆破），在P1Y5（石灰岩）层，底盘抵抗线控制在5～6m，坡顶线的安全距离控制在3.5m～4.0m，超深要保证3.0～3.5m，填塞高度是控制爆破飞石的重要因素，填塞高度要不小于炮孔深度的1/2，其他岩层坡顶线的安全距离控制在2.5～3.0m，超深控制在2m～3.5m即可，填塞深度不小于炮孔深度的1/3即可，如（图 6）所示。