爆破工程之八露天台阶深孔控制爆破（PPT49）

第八章露露天台阶阶深孔控控制爆破破通常将直直径大于于50mm、深度超过过5m的钻孔称称为深孔孔。露天深孔孔一般在在台阶（（梯段））上或事事先平整整的场地地上进行行作业，，按开挖挖形式分分为开沟沟（拉槽槽）深孔孔爆破和和台阶深深孔爆破破两种。。开沟爆破破时，爆爆破只有有一个向向上的自自由面；；台阶爆爆破时，，有两个个或两个个以上的的自由面面，因此此可得到到较好的的爆破效效果。按炮孔方方向可分分为垂直直深孔、、倾斜深深孔和水水平深孔孔，倾斜斜深孔和和垂直深深孔广泛泛用于台台阶爆破破，水平平深孔仅仅在爆破破厚度和和高度不不大、场场地条件件受限制制的路堑堑爆破、、整平场场地的爆爆破中使使用。第一节台台阶阶深孔控控制爆破破的基本本原理一、台阶阶深孔爆爆破的原原则露天台阶阶深孔爆爆破必须须在满足足各种开开挖工程程技术要求求的同时时，提高高爆破质质量，改改善爆破破的技术术经济指指标，降降低工程程的总成成本。提高爆破破质量就就是一方方面要破破碎充分分，便于于高效率率铲装；；另一方面面要最大大限度地地降低爆爆破危害害，减少少后冲、、后裂和和侧裂。。改善爆破破的技术术经济指指标，提提高延米米爆破量量，降低低炸药单单耗，在在保证爆爆破质量量的前提提下，使使铲装、、运输、、机械破破碎以及及边坡支支护等后后续工序序发挥高高效率，，降低工工程的综综合成本本。二、台阶阶构成与与炮孔布布置（一）台台阶构成成要素主要有：：台阶高高度H、前排钻孔孔的底盘盘抵抗线线W1、台阶坡面面角α、孔边距b、钻孔超深深h、排距W2、孔距a、孔深（H＋h））、炮孔倾角角、堵塞塞长度等等。图8—1台台阶深孔孔爆破（二）炮炮孔布置置形式通常分为为：单排排布孔和和多排布布孔两种种。当开开挖工作作面较长长或较多多、台阶阶高度较较大、单单排孔爆爆破能确确保有一一定的方方量且满满足装运运要求时时，在安安全允许许的条件件下可采采用单排排布孔。。在工作面面少、台台阶高度度较低、、单排孔孔爆破的的爆落方方量不能能满足挖挖掘要求求时，多多采用多多排布孔孔形式。。多排布孔孔又分为为矩形和和三角形形（或称称梅花形形）两种种形式，，如图8—2所所示。从从能量均均匀分布布的观点点看，以以等边三三角形布布孔最为为理想，，所以矿矿山多采采用三角角形布孔孔，而矩矩形布孔孔多用于于开沟爆爆破。图8—2多多排孔孔布置形形式为了增加加一次爆爆破量，，广泛推推广大区区多排孔孔微差爆爆破技术术，无论采用用哪种布布孔形式式，均应应以孔距距相等为为原则。。铁路与公公路路堑堑爆破因因受地形形条件变变化的影影响，在在布孔方方法上与与露天矿矿的正规规台阶爆爆破有所所不同。。其布孔条件较较为复杂，通通常有半路堑堑开挖布孔和和全路堑开挖挖布孔两种方方式。1、半路堑开开挖布孔方式式半路堑开挖多多采用纵向台台阶布孔法，，即沿平行于于线路方向布布孔，如图8—3所示。。对于高边坡坡半壁路堑，，应采用分层层布孔。图8—3半半路堑布孔孔形式图图8——4全全路堑分层开开挖布2、全路堑开开挖布孔方式式开挖断面小，，爆破易影响响边坡的稳定定性。最好采用纵向向浅层开挖，，每层深约6~8m。上层顺边坡用用倾斜孔进行行预裂爆破，，下层靠边坡坡的垂直孔深深度应控制在在边坡线以内内，如图8—4所所示。在露天矿基建建初期的剥离离、工业场地地平整以及站站场开挖等工工程中，由于于地形变化较较大，其炮孔孔布置应随地地形变化作适适当调整。三、爆堆及其其块度控制的的概念台阶深孔爆破破的控制目标标主要有：岩岩体破碎程度度及其范围、、爆破的后冲冲作用、爆破破地震对基岩岩或边坡的动动力作用、爆爆破飞石危害害、爆堆形状状和推移距离离、爆堆块度度（工程上常常称为“级配配”）等。对于前四个目目标的控制，，在台阶深孔孔爆破的实际际应用中，可可以通过优化化选取爆破作作用指数、炸炸药单耗、孔孔网参数（最最小抵抗线、、孔距、排距距、孔深）、、微差间隔时时间、装药结结构和起爆方方案以及采用用缓冲爆破、、预裂爆破和和挤压爆破等等措施来实现现。然而，对于爆爆堆形状和块块度级配的控控制问题目前前涉及的并不不多，并且由由于其复杂性性，实现起来来尚有一定的的困难。爆堆块度的控控制正日益受受到工程爆破破界的重视。。除了矿山生生产中需要控控制大块率和和达到适合的的块度组成外外，在应用台台阶爆破法开开采石料构筑筑堆石坝的水水利电力工程程中，爆堆的的块度组成或或级配对构筑筑的坝体质量量起着决定性性的影响，不不论大块度级级或小块度级级岩块的含量量过高，都将将影响坝体的的稳定性和渗渗透性。块度级配就是是将不同块度度级（尺寸））的岩石碎块块按照一定的的配比混合在在一起。爆破块度控制制是一项较为为复杂的研究究课题。尽管管国内外研究究者已进行了了大量的调查查与实验工作作，其难点在在于爆破碎块块的形成受岩岩体内宏观节节理、裂隙、、断层等地质质结构（构造造）和爆破参参数的双重控控制。实际调查结果果发现，爆破破岩块沿岩体体的原生地质质弱面（节理理、裂隙、层层理等）形成成的比例超过过80%。爆破块度在很很大程度上受受岩体节理裂裂隙分布特征征的控制，受受节理裂隙的的间距分布状状态的控制。。若岩体内的节节理裂隙呈多多向发育，平平均间距小于于0.5m，那么，当采用用爆破法开采采石料时，要要获得含0.5m以上块度的级级配石料是相相当困难的。。与此相反，若若节理裂隙不不发育，岩体体完整且均质质，那么，通通过选取不同同的爆破参数数、布孔形式式和起爆顺序序，就可能获获得多种不同同的级配石料料（爆堆）。。一般要求块度度小时，应采采用小孔径爆爆破；反之，，采用大孔径径爆破。需要要指出的是，，在富含各种种结构弱面的的岩体中爆破破时，为了达达到控制块度度的目的，必必要时可以不不满足孔距相相等的布孔原原则，尤其在在含有地质断断层的情况下下，不能为保保证孔距相等等而布孔于断断层带上。第二节台台阶深孔爆爆破参数的设设计计算台阶深孔爆破破的爆破参数数包括：孔径径、孔距、底底盘抵抗线、、排距、，超超深、孔深、、台阶高度、、台阶坡面角角、孔边距、、炸药单耗、、每米炮孔装装药量、堵塞塞长度、间隔隔装药时的药药包分配、间间隔距离、合合理微差间隔隔时间等。一、孔径与孔孔深露天台阶深孔孔爆破的孔径径主要取决于于钻机类型、、台阶高度、、岩石性质和和爆破要求。。当采用潜孔钻钻机时，孔径径通常为100～200mm。采用牙轮钻机机或钢绳冲击击式钻机时，，孔径通常为为250～310mm，也有的达500mm大直径钻孔。。通常，钻机型型号确定后，，其钻孔直径径已固定下来来，国内采用用的深孔孔径径多为100、150、、170、200、250、310mm等几种。孔深由台阶高高度和超深确确定。在实际际施工中，钻钻孔内岩碴排排不完，因此此会出现钻孔孔深度与爆破破实际孔深不不一致的现象象。在施工中，要要尽量让孔深深达到要求，，以防出现根根底。但是在设计中中应充分考虑虑钻孔深度与与爆破实际孔孔深的关系。。二、台阶高度度一般确定台阶阶高度的原则则有：①为钻钻机、铲装设设备创造高效效率工作的条条件；②能创创造最好的经经济效益；③③满足安全施施工的要求。。我国各行业间间采用的台阶阶高度相差较较大，主要随随钻机、铲装装设备的不同同而异。在确定台阶高高度时，应把把机械设备的的安全高效作作业放在第一一位，一般为为8~15m，在国内的金属属矿开采中也也有采用15~18m高台阶的。三、底盘抵抗抗线由于台阶坡面面往往是一斜斜面，对于垂垂直深孔而言言就存在两种种抵抗线，即即最小抵抗线线与底盘抵抗抗线。最小抵抗线是是指台阶平台台水平上药柱柱中心至台阶阶坡面的最小小距离。底盘盘抵抗线是指指台阶平台水水平上药柱中中心至台阶坡坡面底线的距距离。为了克服爆破破时的最大阻阻力，避免台台阶底部出现现“根底”，，一般都采用用底盘抵抗线线作为爆破参参数设计的依依据，而不是是用最小抵抗抗线。底盘抵抗线过过大，根底增增多，影响爆爆破效果；底底盘抵抗线过过小，爆破量量又会太小，，影响爆破技技术经济指标标。对于一定的炮炮孔直径有一一个适合的底底盘抵抗线。。因此，底盘抵抵抗线可按炮炮孔直径计算算W1=nD式中W1——底盘抵抗线，m；D——炮孔直径，m；n——与炮孔倾角、、岩石硬度有有关的系数，，一般取n=20~45；对于垂直炮孔孔，岩石硬度度大时取小值值，岩石硬度度小时取大值值。在已知炮孔直直径、装药密密度和炮孔密密集系数的条条件下，可根根据单个炮孔孔的装药量计计算底盘抵抗抗线式中Δ——装药密度，kg/m3；Τ——装药系数，Τ=0.6~0.8;m——炮孔密集系数数，即孔距与与排距之比，，m＝0.7~1.4；q——炸药单耗，kg/m3。可作为按式（（8-1）所所确定的底盘盘抵抗线的校校核公式，计计算值应大于于式（8-1）的计算值值；否则，就就可能出现炮炮孔装不完计计算炸药量的的情况。此外，据实践践经验，在台台阶高度和炮炮孔直径选择择合理的条件件下，底盘抵抵抗线还可按按台阶高度H确定，即当岩石坚硬、、台阶高度小小时，取小值值；反之，则则取大值。为了钻机安全全作业的需要要，底盘抵抗抗线应满足如如下关系b——孔边距，m；α——台阶坡面角，，α=600~750。四、孔距与排排距孔距一般可按按底盘抵抗线线和炮孔密集集系数确定a=mW1（8—5）对于一般条件件下的爆破，，炮孔密集系系数m＝0.7~1.4，在小抵抗线宽宽孔距爆破中中（如斜线起起爆时），m＝2.0~5.0。多排齐发爆破破W2=（0.9~1.0））W1多排微差爆破破W2=W1在采用正三角角形布孔时，，可按排距与与孔距的几何何关系确定排排距W2=asin600≈0.866a五、超深超深是钻孔超超过台阶底板板的部分。为为增加炮孔底底部的炸药量量，克服台阶阶底板的夹制制作用，避免免爆破后在台台阶底部留下下根底。超深值主要取取决于岩石的的可爆性，如如果岩石坚硬硬、可爆性差差，超深应加加大；如果岩岩石松软，超超深则小。超深与底盘抵抵抗线大小、、坡面角和底底部装药情况况有关，坡面面角越大，底底部装药量大大，则超深就就小，反之则则大。超深可按下式式计算实践表明，在在超深值大于于15D后，超深部分分炸药爆破克克服台阶底板板夹制作用的的能力已减弱弱，过大的超超深已没有实实际意义。目目前，台阶深深孔爆破的超超深一般不超超过3.5m，若条件允许，，应力求减小小超深。六、孔边距与岩石性质有有关，还对穿穿孔设备的安安全影响较大大，同时与垂垂直孔的底盘盘抵抗线大小小有直接关系系。在钻垂直直深孔时，在在安全前提下下，往往要求求穿孔时孔边边距尽量小一一些。孔边距距一般取2.5~3.0m。七、堵塞长度度堵塞长度L一般可按炮孔孔直径或底盘盘抵抗线确定定，即L=（20~30））D或L=（0.5~0.75）W1八、炸药单耗耗取决于以下几几个因素：（1）岩石的的爆破性能。。一般与岩石石的物理力学学特性和结构构特征有关，，岩石越硬、、越完整，单单耗就越高。。（2）炸药的的威力。使用用的炸药威力力越高，单耗耗就越低。（3）装药的的堵塞情况。。堵塞越差，，单耗越高。。（4）开挖对对爆破的要求求。即要求爆爆破后块度的的大小、爆堆堆堆散的范围围等等。对于2#岩石铵梯炸药药；在保证堵堵塞长度大于于2m的情况下，q值也可按表5-1选取。。九、每孔装药药量单排孔爆破或或多排孔爆破破的第一排孔孔的每孔装药药量Q1由下式计算：：Q1=qW1Ha当可以不考虑虑对边坡的影影响，且边孔孔在无侧向临临空面时，为为了克服岩体体的夹制作用用，药量可增增加20%左左右。多排孔齐发爆爆破时，后排排孔抵抗线用用排距计算，，其药量要增增加20%，，即后排孔每每孔装药量为为Q2=1.2qW2Ha多排孔微差爆爆破时，后排排孔的药量可可与单排孔的的药量计算方方法相同。十、装药结构构深孔爆破最好好使用综合装装药法：孔底底用威力大、、爆速高的炸炸药；上部用用威力小、爆爆速低的炸药药。或者孔底底采用高装药药密度，上部部采用低装药药密度。目前大多数工工程爆破中仍仍使用一种炸炸药和相同的的装药密度，，此时整个炮炮孔的装药结结构分为连续续装药与间隔隔装药两种形形式。（一）连续装装药结构施工简单，但但由于孔的上上部不装药段段（即堵塞段段）较长，这这一部分岩体体爆破后容易易出现大块，，特别是台阶阶较高、坡面面较陡、上部部岩石坚硬时时，大块率较较高。这种装药结构构适用于台阶阶较低、孔深深小、表面岩岩石比较破碎碎或风化严重重、上部抵抗抗线较小的深深孔爆破。（二）间隔装装药结构采用间隔装药药可以改善爆爆破质量，提提高装药高度度，减少孔口口不装药部分分的长度，降降低大块率。。采用间隔装药药时，应该把把大部分炸药药装在