爆破后沖對爆破質量的影響及對策

裴群生 王愛民 關曉峰

(首鋼礦業公司水廠鐵礦)

某鐵礦采用φ250，φ310 mm牙輪鉆機穿孔，銨油炸藥和乳化油炸藥爆破，10 m3電鏟裝車，采場內主要采用150 t礦車運輸。礦巖經破碎機破碎后，經膠帶機分別運至選礦廠或排土場，整套工藝為半連續開采運輸。采場內段高分別為12，15 m，臺階坡面角工作時為75°，終了時為65°，虛方最終臺階坡面角為38°。最小工作平臺寬度大于45 m，10 m3電鏟最小工作線長度400 m。

采場局部采用組合臺階式陡幫開采。組合臺階的主要參數為:4個臺階為一組，每組中有一個工作臺階和3個臨時非工作臺階，工作臺階的平臺寬度50～70 m，臨時非工作臺階平臺寬度約20 m，組合臺階工作幫坡角為20°～25°，每組臺階的一次推進寬度50～70 m。

爆破作業是該露天礦的關鍵工序之一，其爆破質量的好壞不僅影響到后續機械采裝的工作效率，而且關系到工作面正常運行的安全問題。爆破后沖是露天礦山爆破作業中常見現象，也是影響礦山爆破質量的主要因素之一。通過調整爆破設計參數、施工方案以及組織措施，可以減少爆破后沖現象［1-3］。

1 爆破后沖的危害

在露天臺階爆破工作中，爆破后沖的危害，主要表現在以下幾個方面:①后排炮孔后沖上翻，尤其在多排孔爆破時，后沖在未爆臺階坡面上產生的巖體裂隙及后排炮孔上翻的礦巖，堆積在未爆臺階頂面或者平臺上，對后方未爆破的原巖區域擠壓，隆起，嚴重影響邊坡穩定性;②爆區爆破前排炮孔前移較大，后排炮孔爆破跟進大，形成較大的溝壑，溝壑的坡頂線超過了下一步鉆機穿孔的合理爆破后沖距離;③原巖頂部破壞;④在后沖范圍內出現較多大塊，不利于電鏟采掘作業。

爆破后沖對后續的采裝、穿孔等工作有較大的影響，特別是下一次穿孔工作帶來很大的困難。在φ310 mm孔徑爆破的接爆破區域6～8 m及φ250 mm孔徑的爆破接爆區域5～7 m的情況下，對保證下一次爆破效果是較為合理的?？墒怯捎诒坡∑鸬拇嬖?，鉆機接爆區作業困難，需要對爆破的隆起進行處理，且處理量很大;由于爆破后沖形成溝壑，受鉆機設備安全距離和臺階爆破參數的影響，接爆區過大，加大底盤抵抗線，造成下部出現根底。

2 爆破后沖的形成

(1)前排底盤抵抗線大，前排炮孔爆破形成的空間不充足，造成后排炮孔不能跟進，后排炮孔部位爆破隆起過大。

比如在該礦北區56 m水平礦石回收部位，原巖坡面經過爆破采掘后，又經過相對較長時間的變化，坡面角很緩，坡面角普遍在50°以下，甚至是低于40°。

坡面角很小、底盤抵抗線過大，對爆破形成不良影響:①前排炮孔底盤抵抗線超大，造成前排炮孔出現根底;②前炮排孔的爆破物仍在，沒有給后排炮孔留下爆破空間，使后排炮孔的爆破后沖較大;③臨近邊坡的部位，由于爆破后沖和巖石節理面的共同作用，對邊坡構成不利影響。

(2)由于前排炮孔為后續炮孔的爆破提供了較大的空間，后續炮孔的爆破位移同時向前移動較大，也為后排炮孔提供了較大的爆破空間，后排炮孔部位出現很深的溝壑。

(3)微差爆破排數較多時，后排的炮孔補償空間不足，后排炮孔隆起過大。

(4)聯線方式不合理，造成后排炮孔隆起或者上翻。爆區炮孔聯線方式對于一次爆破效果的影響很大，特別是起爆點、雷管段別等影響，造成局部爆破抵抗線變化，從而形成不利的爆破后沖。在爆破設計炮孔聯線合理的情況下，如果爆破施工雷管段別、聯線方式出現誤差或者錯誤，也會造成不利的爆破后沖。

(5)炮孔填塞高度過大也會形成爆破后沖。由于炮孔填塞過大，前排炮孔的爆破未能給后續炮孔的爆破提供足夠的空間，炮孔爆破的位移不能更好的向高處和前面發展，爆破能量就會較多的向后發展，在后排炮孔部位出現不利的后沖。

3 爆破后沖的控制

3.1 控制前排炮孔底盤抵抗線

前排炮孔底盤抵抗線不超過臺階高度，加強爆破前根底的清理，減少前排炮孔根部爆破阻力，前排炮孔為后排炮孔創造出爆破自由面。在目前的情況下，臺階高度由采礦設計，是相對固定的，因此加大前排炮孔孔深就可以減小底盤抵抗線。對于前排炮孔坡面角較大、坡面陡的部位，增大炮孔的邊距(圖1中B)，增加底盤抵抗線，保證爆破效果。

圖1 中深孔爆破臺階要素示意

3.2 設計合理的臺階高度

根據設計臺階高度合理布孔，減少后排炮孔裝藥量。如有可能，在采掘設備條件許可時適當增加臺階高度，從而促進后排炮孔起爆時的水平運動。為了保證爆破效果，采用氣體間隔器裝藥結構進行控制。

3.3 傾斜深孔爆破

應用邊坡鉆機打傾斜孔，縮小抵抗線，以減少后排炮孔底盤抵抗線，見圖2。

3.4 設立緩沖溝

在需要控制爆破后沖的位置設立緩沖溝，必要的時候還可以先預裂爆破，控制爆破后沖。

3.5 改變布孔方式

圖2 小孔徑改變抵抗線的示意(單位:m)

露天深孔臺階爆破的布孔方式主要有方形、梅花形、正三角形、矩形等，目前主要應用的是正三角形。為了減小抵抗線，采用大孔距小排距孔網布置方式，即在保持炮孔負擔面積不變的情況下，加大孔距，減小抵抗線，特別注意縮小后排炮孔和倒數第二排孔的排距。

3.6 設計合理的微差時間

對于大區間微差爆破，后排炮孔爆破條件顯然與前排炮孔不同，其夾制作用較大，并且前排炮孔爆破應力波和爆生氣體對后排炮孔的爆破影響也很大，如果排間微差間隔過短，前排炮孔不能在期望的時間內向臺階自由面移動，則后排炮孔會由于抵抗線過大出現后沖或上翻。一般來講，臺階高度越低，臺階移動時間就越長，排間微差間隔的增加尤其必要。根據形成自由面所需要的時間，確定毫秒微差間隔時間:

式中，⊿t為毫秒延期間隔時間，ms;k為與巖石性質、結構條件和爆破條件相關的系數，在露天臺階爆破條件下，取k=2～5;W為最小抵抗線或者底盤抵抗線，m。

露天臺階深孔爆破的間隔時間為15～75 ms，常用的時間為25～50 ms，隨著炮孔排數的增加，排間毫秒間隔時間依次增大，增大幅度為10% ～100%。

3.7 設計合理的炮孔聯線

合理的炮孔聯線可以改變底盤抵抗線，也可以控制巖石的位移時間和位移方向。在諸多因素中，控制炮孔聯線，對爆破后沖影響最大。目前該鐵礦采用的起爆方式有高精度雷管逐孔減震微差爆破(圖3)和普通非電導爆管雷管毫秒斜線微差爆破的方式(圖4)。

圖3 高精度雷管逐孔減震微差起爆

圖4 毫秒斜線微差起爆

高精度雷管逐孔減震微差的優點是實現了逐孔起爆，起到了減震緩沖的作用，但是在控制爆破后沖方面與斜線微差爆破相比還有一定的差距。主要表現在:①炮孔爆破的抵抗線差別大，前者抵抗線近似于孔距和排距，后者抵抗線為1～8排的抵抗線(圖4)，前者明顯高于后者;②起爆形式差別大，前者單孔逐一起爆，后者實現排與排的爆破推進;③后者可以較好地控制和改變爆破巖石的位移方向。通過比較，在控制爆破后沖方面，毫秒斜線微差爆破明顯優于高精度雷管逐孔減震起爆。不管采取什么起爆方式，后兩排孔之間的起爆時間要高于2～3排的起爆時間，高出幅度為50～150 ms。

4 結語

在中深孔爆破工作中，控制爆破后沖的主要方法是控制底盤抵抗線和爆破空間。在實際工作中，通過控制前排炮孔底盤抵抗線、減少后排炮孔的裝藥量、改變炮孔的布孔方式、合理的聯線方式等，可以很好地控制爆破后沖，使爆破的后沖更加趨于合理。

［1］ 劉振東.露天中深孔爆破后沖的控制［J］.礦業快報，2003(2):12-14.

［2］ 莫 韜.如何減弱爆破后沖效應［J］.科技創新導報，2012(4):53-54.

［3］ 高 黎，趙士磊.露天礦邊坡爆破中爆破后沖控制的途徑［J］.內蒙古科技大學學報，2014(3):170-171.