露天深孔爆破.

17露天深孔爆破27露天深孔爆破7.1概述所谓深孔通常是指孔径大于75mm、深度在5m以上并采用深孔钻机钻成的炮孔。深孔爆破是指在事先修好的台阶(梯段)上进行钻孔作业，并在钻好的深孔中装入延长药包进行爆破。深孔爆破破碎质量好，破碎块度符合工程要求，基本上无不合规格的大块，无根底，爆堆集中且具有一定的松散度，满足铲装设备装载的要求。37露天深孔爆破深孔爆破必须满足不同开挖工程的技术要求，即要全面改善爆破质量，又要改善爆破技术经济指标，降低工程的总成本。所谓全面改善爆破质量是指一要破碎质量好，破碎块度符合工程要求，基本上无不合格的大块，无根底，爆堆集中和具有一定的松散度，能满足产装设备高效率装载的要求；二要降低爆破的有害效应，减少后冲、后裂和侧裂、降低爆破地震、噪声、冲击波和飞石的危害。改善爆破技术经济指标是指提高延米爆破量，降低炸药单耗，并在改善破碎质量的前提下，使钻孔、装载、运输和机械破碎等后续工序发挥高效率，使其工程成本达到最佳。深孔爆破除了本身机械化程度较高，解决了其它爆破技术主要依靠人工或机械化程度不高的缺陷外，还能提供适合于机械挖运的破碎岩堆的块度、大小、形状，及满足挖运进度要求的一次爆落方量；47露天深孔爆破在安全性方面，深孔爆破属露天开挖，装药部位与所爆岩体的位置关系很容易搞清楚和取得数据，加上每次爆破量比硐室爆破要小，爆破时振动强度、飞石距离、空气冲击波强度和破坏范围小且容易控制。深孔爆破与浅孔爆破相比具有以下优点：（1）爆破的岩石块度均匀，可以根据挖装机械铲斗容量调节孔网参数，大块率保持在3～5％左右，有利于机械化综合施工，生产效率高。（2）深孔爆破对于岩石路堑作用力比较均匀，破坏范围小，爆堆形状合理。（3）可以配合深孔爆破采用光面爆破、预裂爆破开挖路堑边坡，改善工程质量，增加了边坡的稳定性。（4）减少炸药用量，降低成本。（5）由于深孔爆破单位耗药量较小，且爆炸能量比较均匀地分布在岩体各处，所以爆破时无论地震强度、飞石距离或空气冲击波的影响范围都比一般爆破为小，因此，安全技术好。57露天深孔爆破7.2深孔爆破参数符号及定义67露天深孔爆破77露天深孔爆破表7-1深孔爆破参数一览表87露天深孔爆破7.3露天深孔爆破炮孔参数7.3.1钻孔形式钻孔一般分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种形式,如图7-1所示。垂直钻孔和倾斜钻孔的优缺点比较如表7-2所示。从表中可以看出，倾斜钻孔在爆破效果方面较垂直钻孔有较多的优点，但在钻凿过程中的操作比较复杂，在相同台阶高度情况下倾斜钻孔比垂直钻孔要长，而且装药时易堵孔，给装药工作带来一定的困难。在实际工程中，垂直钻孔的应用较倾斜钻孔要广泛得多。97露天深孔爆破表7-2垂直深孔与倾斜深孔比较深孔布置形式利用情况优点缺点垂直深孔在开采工程中大量应用（1）适用于各种地质条件（2）钻凿垂直深孔操作技术比倾斜深孔容易（3）钻孔速度比较快（1）爆破岩石大块率比较多常常留有根坎（2）梯段顶部经常发生裂缝,梯段坡面稳固性比较差倾斜深孔在软岩石中的开采工程比较多(随着新型凿岩机的发展,应用范围广泛增加)（1）布置的抵抗线比较均匀,爆破破碎的岩石不易产生大块和残留根坎（2）梯段比较稳固，梯段坡面容易保持（3）爆破软质岩石时，能取得高效率（4）爆破堆积岩石的形状比较好，而爆破质量并不降低（1）钻凿倾斜孔技术操作比较复杂，容易发生钻凿事故（2）坚硬岩石中不宜采用（3）钻凿倾斜孔的速度比垂直孔慢（4）延米方量少107露天深孔爆破7.3.2梯段高度的确定梯段高度是露天开采工程的重要参数之一，他的选择正确与否直接影响到露天开采系统，钻孔爆破和挖掘运输等工序，以及技术经济指标和挖掘机械的作业安全。总的来说，梯段高度的选择，应有利于钻孔、铲、装、运等各环节。一般认为梯段高度不宜过高，以10～15m为佳，我国冶金部门对国内各矿山调查后得出结论是，在目前技术条件下，对3～4m3电铲，梯段高度以12m为宜，当采用1m3电铲时，梯段高度一般10～12m为好，也有采用15~20m的的高台阶。有人认为合理的台阶高度为12~18m一般不超过20m.117露天深孔爆破7.3.3孔径D露天深孔爆破中，一般不宜选孔径D80mm的钻孔。因为孔径愈小，钻孔总进尺数就愈大，不利于爆破效率的提高，而地下深孔爆破，孔径可小到D＝50mm。孔径的选择往往是由所采用的钻机型号所决定的，我国目前制造的钻机中，凿岩台车孔径为φ50～80mm，潜孔式钻机孔径为80～200mm，牙轮钻机为230～250mm，钢绳冲击钻为200～250mm。7.3.4装药直径d装药直径与装药结构有关，当采用全段药卷装药时，药径应比炮孔直径小15～20mm，以便能容易地装入孔内；若炸药采用散装时，则药径等与孔径，即d＝D。从爆破经济效果和装药施工来说，无疑钻头直径越大越好，每米孔爆破方量按钻孔直径增加值的平方增加，孔径越大，装药越方便，越不易发生堵孔现象。而对爆破效果来讲，无疑孔径小，炸药在岩体中分布更均匀，效果更好。所以在强风化或中风化的岩石以及覆盖层剥离时可采用大钻头（钻头直径100～165mm），而在中硬和坚硬岩石中钻孔以小钻头（钻头直径75～100mm）为宜。127露天深孔爆破7.3.5孔深L与超钻深度h超钻是为了克服底盘阻力(即岩层的夹制作用)，使爆破后不留根坎，在钻凿深孔时孔深(垂直深度)大于梯段高度的长度，称为超钻深度。在确定超钻深度时，一般可按下式计算133.0~15.0Wh垂直深孔（7-1）倾斜深孔Wh5.0~3.0（7-2）或参考下列公式计算LQWh16.1~2.1（7-3）（7-4）（7-5）ah80.0~30.0Hh25.0~05.0130.0~05.0Wh）（（7-6）137露天深孔爆破孔深L与台阶高度H，超钻深度h的关系为：sinhHL（7-7）由于炮孔倾角θ一般均在60度以上，而且超钻深度h值不大，所以（7-7）式可近似用下式表示：hHLsin在确定超深时也可以参照表7-2选取147露天深孔爆破7-2超钻深度h与岩石硬度f和梯段高度H关系15确定台阶高度必须满足下列要求：1．给机械设备（挖掘机、自卸车等）创造高效率的工作条件；2．保证辅助工作量最小；3．能否达到最好的技术经济指标；4．满足安全工作的要求。16从国内外资料看，普遍认为台阶高度不宜过高。在采矿部门取10～15m为宜；在铁路施工中，根据施工特点和采用钻机及挖掘机械的技术水平，一般取8～12m较为合适。台阶高度还与钻孔孔径有着密切的联系，不同钻孔孔径有不同的台阶高度适用范围。17台阶高度过小，爆落方量少，钻孔成本高；台阶高度过大，不仅钻孔困难，而且爆破后堆积过高，对挖掘机安全作业不利。台阶的坡面角最好在60°～75°之间。18若岩石坚硬，采取单排爆破或多排分段起爆时，坡面角可大一些。如果岩石松软，多炮孔同时起爆，坡面角宜缓一些，坡面角太大（α＞75°）或上部岩石坚硬，爆破后容易出现大块；坡面角太小或下部岩石坚硬，易留根坎。目前，随着钻机等施工机械的发展，国内外已有向高台阶发展的趋势。197露天深孔爆破7.3.6填塞长度L2与装药长度L1填塞长度L2指装药药柱顶面至孔口的堵塞长度。一般取值为：WL0.1~7.02也可以取合理的堵塞长度：DL32~162实测资料表明，对于孔径D＝250mm的炮孔，填塞长度L2＝3～4m时，炮孔内炸药起爆后，填塞长度约以25m/s的平均速度冲出孔口，约需要150ms时间。在此期间，岩石已基本解体。若堵塞长度5m，则已相当可靠。装药长度L1＝L－L2207露天深孔爆破7.3.7炸药单耗q炸药单耗是爆破每立方米（矿山爆破为每吨）矿岩所需要的炸药量，单位为Kg/m3（或Kg/t）（1）q选取可以查表表7-4单位炸药消耗量q值217露天深孔爆破（2）可以用公式进行计算24504.055.0~33.0rq（7-11）（3）参照同类工程的经验数据（4）现场爆破试验当选择的单耗合适时，爆破效果应表现为爆区岩石被充分松动，可用推土机或铲车直接出碴，大块较少且出碴底面基本平整。在实际工程中，为了某种需要，将单耗适当增加一些是允许的227露天深孔爆破7.3.8底盘抵抗线W1与抵抗线W（1）按钻机安全作业条件BHctgW1(7-12)（2）巴隆公式mqDW785.01（7-13）（3）经验公式HW9.0~6.01DW34~281rrDKW531（7-15）（7-14）（7-16）237露天深孔爆破7.3.9单孔装药量在梯段爆破中，单孔装药量由下式确定，即：eLdQ1241（7-17）7.3.10孔距a、排距b及炮孔邻近系数m炮孔邻近系数m为孔距与排距的比值，即：m＝a/b工程经验表明，一般情况下，炮孔邻近系数m大于1.0，后排炮孔的m=1.3~1.7。在宽孔距爆破中炮孔邻近系数m则取3~4或更大。但是，第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，应选用较小的密集系数，以克服底盘的阻力。qabHQ(7-19)qHmQa（7-20）247露天深孔爆破mqHQb（7-21）将式（7－17）代入以上二式可得另外两个表达式，即qHmLdae12（7-22）mqHLdbe12（7-23）257露天深孔爆破7.3.11布孔方式布孔方式有单排布孔（一字形布孔）及多排布孔两种，多排布孔又分为方形、三角形（或梅花形）三种，如图7-3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，方形或矩形多用于挖沟爆破。在相同条件下，与多排孔爆破相比较，单排孔爆破能取得较高的技术经济指标。26图6-2深孔布置图一字形；三角形；方格形；梅花形7露天深孔爆破27abcda单排布孔b矩形布孔c交错布孔d方形布孔炮孔平面布置7露天深孔爆破287露天深孔爆破7.3.12延米方量VLhHHabLabHVLsin7.4露天深孔爆破设计297露天深孔爆破307露天深孔爆破7.5炸药选用与装药结构7.5.1炸药选用（1）全段药卷装药结构（2）全段散装药结构（3）空气层装药结构（4）孔内分段间隔装药结构(5)混合装药结构7.5.2装药结构3121图6-7孔间交错间隔装药结构1-沙土、岩粉；2-炸药327露天深孔爆破为了提高爆破效果，可以根据爆破地点的地形地质条件，灵活地采用装药结构或增加辅助药包的方式。如图7-4所示。梯段底部抵抗过大时可以增加底盘炮孔；对于坚硬的岩石，上部装药不足时，可增设辅助炮孔；对于表层风化，底部坚硬的岩层，可采用两种炸药的混合装药法；对于超深孔或孔口堵塞段过长时，可采用分段装药法；在岩石不很坚硬，但又较完整时，可采用空气间隔装药法。337露天深孔爆破347露天深孔爆破7.6露天深孔爆破施工7.6.1施工总体布置和平整台阶7.6.2布孔和孔位选择布孔从台阶边缘开始，边孔与台阶边缘保留一定距离，以保证钻机安全工作。孔位根据设计要求测量确定，但孔位要避免布在岩石被震松，节理发育或岩性变化大的地方。遇到这些地方，可以调整孔位，调整时要注意抵抗线、排距和孔距之间的关系。一般说，应保证抵抗线（或排距）和孔距及他们的乘积在调整前后相差不超过百分之十。布孔时当坡面角度过缓时，要在坡脚处补孔，或者加大超深。地形复杂时应注意钻孔沿整个长度的抵抗变化，避免因局部地方的抵抗线过小引起水平冲炮造成飞石过远。铁路建设大部分是在一狭小的条形地带施工，线路绵延于山区和丘陵地区，就土石方爆破工程来讲，除个别站场的工程量较大外，一般工程数量都比较小而分散。因此，铁路建设工程中深孔爆破的台阶布置形式与露天矿开采有所不同。35根据台阶坡面走向与线路走向之间的关系，可以把深孔爆破的台阶布置方法分为以下两种。1.纵向台阶法爆破施工形成的台阶坡面走向与线路走向平行时，称为纵向台阶（图7-5）。采用纵向台阶进行土石方施工的方法称为纵向台阶法。按纵向台阶法进行钻孔爆破时的炮孔布置方法称为纵向台阶布孔法。7露天深孔爆破36纵向台阶布孔法适用于傍山半路堑开挖。对于高边坡的傍山路堑，应分层布孔，按自上而下的顺序进行钻爆施