露天礦山工程邊坡控制性爆破施工技術研究

孫野

摘要：分析研究邊坡控制性爆破施工技術的必要性，詳細闡述了邊坡控制性爆破施工技術在爆破參數、爆破施工流程等方面的設計方案。以某露天礦山為例闡述了實施爆破前的地質地貌的勘測工作，在獲得其地層巖性構成情況具體數據基礎上，實施了設計方案，并對爆破過程進行測試和分析。實踐證明，采用邊坡控制性爆破施工技術，進行露天礦山工程邊坡控制性爆破施工，可以實現邊坡不同位置的同步、同規模爆破，確保施工質量的結論。

關鍵詞：露天礦山工程；邊坡施工；控制性爆破；技術研究

0? ?引言

在礦山工程開發建設過程中，往往需要進行大規模的露天巖體開挖[1]。從提高工作效率的角度出發，為了能夠最大限度地保證工程進度和預期的安全、質量目標，使得礦山開采項目的經濟效益得到進一步提升[2]，爆破施工技術成為了巖體開挖工程應用較為普遍的施工方法之一。

1? ?研究邊坡控制性爆破施工技術的必要性

露天礦山的爆破施工會對邊坡的穩定性造成不利影響，不僅會給礦山開采工程帶來一定的安全隱患[3]，同時也會降低礦山開采的效率。為了解決這一問題，采用適當措施對爆破施工過程進行有效控制極為必要[4]?，F階段微差爆破和不耦合裝藥都是較為常見的控制手段。除此之外，增設預裂縫也是較為常見的降低爆破振動對邊坡巖體損傷的方式之一[5]。

但是上述方法在控制精度方面仍存在進一步優化的空間。為此，我們開展了露天礦山工程邊坡控制性爆破施工技術研究，并通過測試的方式分析驗證了該項技術在礦山開挖工程中對邊坡穩定性產生的積極作用。

2? ?邊坡控制性爆破施工技術設計方案

2.1? ?爆破參數的設計

2.1.1? ?潛孔鉆機的選用

實現對邊坡控制性爆破施工質量的有效控制，對爆破參數進行合理設計是極為必要的[6]。在預裂爆破階段，將CM351型履帶式高風壓潛孔鉆機和T35、T40型履帶式頂錘式潛孔鉆機設置為爆破孔及緩沖孔的鉆孔裝置[7]。

2.1.2? ?布設緩沖孔和填裝炸藥

對于緩沖孔的設計，其間距在2.0m以上，其孔徑以90mm為宜。緩沖孔與預裂孔的排距也在2.0m以上。采用?70乳化炸藥作為爆破材料，對緩沖孔進行連續裝藥處理。

結合礦山地質結構的硬度及其振動傳導性能，可對緩沖孔的孔徑進行適應性調整[8]。當礦山地質結構的硬度較高、振動傳導性能較低時，可以適當增大緩沖孔的孔徑；當礦山地質結構的硬度較低、振動傳導性能較高時，可以適當縮小緩沖孔的孔徑。通過這樣的調整，可最大限度保障邊坡區域不同地質結構取得相同的爆破效果性。

2.1.3? ?布設預裂孔和填裝炸藥

對預裂孔進行設計，其間距為0.80m，孔徑為90.0mm。在具體實施階段，填裝乳化炸藥作為爆破材料，并在孔底放置2倍的加強藥量，裝藥密度在325～425g/m，以確保其爆破性能。在距離孔口1m的位置，充填炮泥或巖粉予以堵塞。其孔徑的調整原因和調整方法，與緩沖孔相同。

2.1.4? ?布設爆破孔和填裝炸藥

在布設爆破孔時，其間距和排距分別設置為4.20m和3.60m。爆破孔的孔徑控制在110.0～120.0mm區間范圍內。在具體實施階段，采用乳化炸藥作為爆破材料，對爆破孔進行連續裝藥。為了最大限度保障裝藥的精準性，降低由于炸藥量的差異出現爆破效果異常的問題，炸藥采用人工裝填方式，并利用木棍或竹棍對炸藥進行搗實處理。采用巖屑或黏土對爆破孔的封口處進行堵塞，以此避免出現炸藥外漏等情況。填裝的炸藥量，執行單耗炸藥量0.5～0.6kg/m3的標準。

按照上述方式，對邊坡爆破施工的相關參數進行設計，并在實施階段進行有效控制，可從根本上改進爆破效果、提高施工質量。

2.1.5? ?預計爆破效果

實施爆破時，設置多個檢測點進行檢測并進行數據分析。預期每個檢測點之間在X、Y、Z三個方向的振動速度的差值不大于0.30m/s；每個檢測點之間在X、Y、Z三個方向的矢量合速度的差值不大于0.15m/s。

2.2? ?爆破施工流程的設計

在對邊坡的控制性爆破施工參數設計的基礎上，在具體施工過程中，充分考慮了爆破之后脫落大體積巖體對露天礦山工程邊坡產生的二次振動作用，因此在爆破施工過程中引入了解小工序。邊坡控制性爆破施工流程如圖1所示。

由圖1可知，邊坡控制性爆破施工流程的具體步驟，共分為8個階段。

在施工準備階段，需要準備施工所需的材料、設備，對待爆破的露天礦山環境進行地質勘探，為爆破階段各個爆破點炸藥使用量的設計提供可靠基礎。在設計布孔和測量定位兩個階段，主要是按照前述設計方案中的設置的參數，確定爆破孔及緩沖孔的鉆孔位置。

在對巖體進行靜態破碎處理后，利用機械對破碎進行解小。這樣做的目的是避免造成大規模的巖石脫落，避免對周圍邊坡的穩定性造成破壞。對于解小的破碎巖體結構，具體的解小標準以邊坡的高度為基準進行控制。當邊坡的高度在10.0m以下時，解小后的巖體結構應在20.0m3以下；當邊坡的高度在10.0m以上時，解小后的巖體結構應在10.0m3以下。之后再使用挖掘機將其運送至裝料臺，完成對邊坡控制性爆破施工之后的處理工作。

按照上述所示的方式，即可實現對邊坡爆破施工質量的穩定控制，最大限度保障爆破效果與預期目標一致。

3? ?設計方案的實施和檢測分析

根據前述邊坡控制性爆破施工技術設計方案，以某露天礦山為例，在進行地質地貌勘測和分析的基礎上，采用實施了該設計方案，然后進行了爆破檢測和分析。

3.1? ?地質地貌的勘測

3.1.1? ?地質勘測

經勘測發現，該露天礦山的地質為構造侵蝕、剝蝕中的丘陵地貌，尤其是巖溶地貌特征最為突出。從前期地質勘察的結果可以發現，山體溶洞結構發育較為明顯，而山體外層是溶洞結構最主要的集中區域，這是影響爆破施工最主要的因素之一。

在受風化及溶洞的影響作用下，山體表面有大量衍生的豎直和水平次生裂隙，使得巖體外部的強度相對偏低。在爆破施工過程中，因受到振動而發生塌落的概率相對較大。

3.1.2? ?地貌勘測

在地質勘測和分析的基礎上，對該礦山的地貌進行勘測與分析。該礦山與現有高速公路緊鄰，山體呈現陡峭趨勢。爆破施工區域的地面標高在+141～+158m區間范圍內，具有一定的起伏，且地表起伏范圍相對較大。在礦山周邊環境中，農作物、灌木等植被比較豐富。

3.1.3? ?勘測結果

經過對該露天礦山地質地貌的勘測，獲得了其地層巖性構成情況的具體數據，如表1所示。

3.2? ?測試與分析

根據表1所示該露天礦山地層巖性構成情況的具體數據，運用邊坡控制性爆破施工技術開展爆破施工，通過具體的測試結果，分析和驗證邊坡控制性爆破施工技術的控制效果。

3.2.1? ?測試方法

在爆破區域設置了10個測試點，對應的編號分別為1-1～1-10，在此基礎上，對X、Y、Z向振動速度進行矢量合成，確定爆破振動矢量合速度，以此分析該項技術的控制效果。

3.2.2? ?測試結果

按照上述測試方法對爆破區域的10個測試點進行了測試并進行了記錄，得出的測試結果如表2所示。

3.2.3? ?分析測試結果

根據表2所示的測試結果，對邊坡控制性爆破施工技術的實際應用效果進行分析。從表2可知，X方向的振動速度基本穩定在0.45～0.75m/s區間范圍內。最大值位于1-8測試點，其與最小值1-9測試點的差值為0.315m/s；Y方向的振動速度基本穩定在0.48～0.77m/s

區間范圍內，最大值1-5測試點與最小值1-2測試點的差值為0.292m/s；Z方向的振動速度基本穩定在0.44～0.70m/s區間范圍內，最大值1-6測試點與最小值1-5測試點的差值為0.266m/s。從上述分析可知，施行邊坡控制性爆破施工技術，在X、Y、Z三個方向的振動速度之差穩定在0.30 m/s的范圍以內，符合設計方案的預期。

在分析X、Y、Z三個方向振動速度的基礎上，對其矢量合速度進行分析。從表2可知，X、Y、Z三個方向的矢量合速度始終穩定在0.60～0.74m/s區間范圍內，最大值1-8測試點與最小值1-2測試點的差值為0.136m/s，該差值小于設計方案0.15m/s的預期。

由此可以得出結論：采用邊坡控制性爆破施工技術進行露天礦山工程邊坡爆破施工，可以實現邊坡不同位置的同步、同規模爆破，可以確保施工質量。

4? ?結束語

在礦山開采過程中，爆破是必不可少的施工內容之一。如何保障爆破的精準性，成為備受關注的施工技術。

本文提出的露天礦山工程邊坡控制性爆破施工技術，充分考慮了炸藥量及其作用范圍，以及礦山地質構成屬性特征等因素，對邊坡不同位置實現同步、同規模爆破，保障了爆破振動傳播的基本一致。

通過對露天礦山工程邊坡控制性爆破施工技術的設計與研究，希望能夠為礦山爆破施工提供有價值的參考。

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