第6章 露天深孔台阶爆破

第6章露天深孔台阶爆破1、为什么要用深孔台阶爆破？2、露天台阶爆破主要参数3、影响深孔台阶爆破效果的因素4、小抵抗线宽孔距爆破5、延时（起爆方式、延时雷管）6、压渣爆破7、露天深孔台阶爆破常见问题

1、为什么要用深孔台阶爆破？

深孔爆破：浅孔？药壶？硐室？

台阶爆破：便于大型机械化完成凿岩和装运矿岩工作第6章露天深孔台阶爆破2、露天台阶爆破主要参数布孔布孔3、影响深孔台阶爆破效果的因素（1）单耗q深孔爆破的炸药单耗一般是指松动爆破时的炸药单耗，影响炸药单耗的因素主要有岩石的可爆性，炸药特性，自由面条件，起爆方式和块度要求，各种爆破工程都有根据自身生产经验总结出来的合理单耗值，由于岩石强度和岩体性质存在很大差异，具体工程的炸药单耗（q）需要通过多次试验调整或长期生产实践来验证，单位炸药消耗量q值岩石坚固性系数f0.8～23～45681012141620q/kg·m-30.400.450.500.550.610.670.740.810.880.98（2）孔径

国内常用的深孔直径有76—80、100、150、170、200、250、310㎜几种，一般来说钻机确定后，其钻孔直径就已确定下来。我国大型金属露天矿多采用牙轮钻机，孔径250~310㎜；中小型金属露天矿以及化工、建材等非金属矿山则采用潜孔钻机，孔径100~200㎜；（3）台阶高度H:台阶高度与抵抗线、挖运机械、场地条件和开挖进度等诸多因素有关，一般采场的台阶高度在设计中均有明确规定，而公路石方路基的深孔爆破台阶高度多由施工单位确定。研究表明：超钻加上一倍抵抗线深度的炮孔装药量即可将被爆台阶的岩体从底部切断并破碎。若堵塞长度按1倍的抵抗线计，深孔爆破要保证底部岩石的破碎和上部不产生大的抛掷和飞石，则台阶高度应大于2倍的抵抗线。但台阶高度又受到钻孔深度的影响，孔深增大则钻孔偏差增大，钻孔效率降低，因此台阶高度建议选为2～5的抵抗线；台阶高度直接影响者挖掘设备装运效率和施工安全，一般建议爆堆高度为挖掘机高度的2倍左右金属矿山的台阶高度多为12m；煤台阶高度为10～15m；岩石台阶高度一般为15～20m。水利水电工程，一般部位爆破开挖的台阶高度为为8～15m。公路边坡多设计成台阶状，中间有卸力平台，台阶的高度依地质因素等的不同一般设计为8～10m。（4）超钻Δh是指钻孔超出台阶底盘标高的那一段孔深，其作用是克服台阶底部阻力，避免或减少留根底，以形成平整的底部。

超钻过大不仅造成钻孔和炸药的浪费，而且会增大对下一台阶顶面的破坏，给下一台阶的钻孔带来困难，超钻不足台阶底部将会留下岩坎，影响挖运效率。(1)按底盘抵抗线W1确定：

h=(0.15～0.35)W1(2)按台阶高度H确定：

h=(0.12～0.25)H（考虑孔径因素，此式的误差较大）

h=(8～12)d（5）孔网参数a×b=S每米能容炸药量

单孔需药量a=mb（6）堵塞长度、间隔长度根据抵抗线（排距）h0=（0.7~1.0）W

垂直深孔取h0=(0.70.8)W1；

倾斜深孔取h0=(0.91.0)W。

根据孔径：

h0=（20~30）d国内深孔台阶爆破多采用钻屑作为填塞材料，有时采用粒径小于20mm的碎石作为填塞材料.（7）起爆方式（8）延时大小

根据高速摄影测试，药包爆炸后10ms，地表岩石开始有明显的移动，接着在加速的过程中形成鼓包，到20ms时，鼓包运动接近最大速度，到100ms时，鼓包严重破裂。分为孔间、排间、孔内三个延时。理论上有个适宜值；过小？过大？（9）炸药类型及装药结构炸药、装药结构与爆破介质的匹配——阻抗匹配。即不同介质需要的冲击波能不同。岩石的波阻抗是指岩石密度

与纵波在该岩石中传播速度

的乘积。物理意义是使岩石介质产生单位质点运动速度所需要的应力波的应力值，它反应了应力波使岩石质点运动时，岩石阻止波能传播的作用。岩石的波阻抗值对爆破能量在岩石中的传播效率有直接影响，通常认为炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配(相等或相接近)时，爆破传给岩石的能量最多，在岩石中引起的应变值就大，可获得较好的爆破效果。（10）排数一般4-5排为宜破碎效果最佳太少排？太多排？（11）爆区长度一般以不小于爆区宽度的3倍为宜太短？（12）钻孔精度钻孔精度受到施工机具、岩层特性和操作人员技术水平等因素的影响，钻孔质量的好坏直接影响着炮孔的孔距、排距、深度和倾斜度等，如果炮孔的位置偏离了设计要求，就会使炮孔倾斜度、抵抗线大小和方向、孔距和排距改变，从而产生大量的大块和飞石，增加根底和后冲，从而增加爆破成本、影响爆破安全，也影响后续爆破的顺利进行。4、小抵抗线宽孔距爆破技术a×b=S4.1宽孔距、小抵抗线爆破机理增大爆破漏斗角，形成弧形自由面，为岩石受拉伸破坏创造了有利条件爆破漏斗角防止爆炸气体过早泄出，提高了炸药能量利用率反射拉伸应力波作用增加，使单孔的径向裂隙、环状裂隙得到充分发育，有利于改善岩石的破碎质量增强辅助破碎作用一般在保证孔网面积不变的情况下，中等硬度以下的矿岩爆破，取a=(4～6)b；坚硬岩石中可取a=(2～4)b

在工程实施上有二点需要特别注意保证穿孔质量（孔位、孔深）定好第一排孔的m值至关重要4.2密集系数（m）值的选取4.3工程实例段高/m孔深/m超深/m药高/m填高/m底盘抵抗线/m布孔参数起爆参数S/m2a/mb/ma’/mb’/m/m1214．52．0＜10＞4.54.07612.253.53.5421214．52．0＜10＞4.54.07612.253.53.5421215．02．5＜10＞5.04.26.55.511.253.253.4635.75镇江船山石灰石矿是我国大型露天化工矿山，主要生产石灰石和建材用石，台阶高度12m，穿孔用KQ—150型潜孔钻打750倾斜孔，孔径170mm。采用侧向宽孔距小抵抗线毫秒爆破（下图）取得良好效果，块度均匀，根底率降低起爆参数与爆破参数侧向宽孔距布孔5、

延时5.1毫秒延时爆破5.2逐孔起爆5.3孔内延时5.1毫秒延时爆破5.1.1大区多排孔毫秒爆破的特点①爆破规模大、爆破技术复杂、难度大，对施工组织和管理要求更高

②爆破有害效应（爆破振动、空气冲击波、飞石等）控制相对更严，要求更加严密的防护措施1）应力波叠加作用2）增加自由面的作用3）岩块相互碰撞作用

4）减少爆破地震作用5.1.2毫秒爆破作用原理1)形成自由面确定2)应力叠加3)爆生气体膨胀4)抵抗线经验公式5)经验5.1.3毫秒延期间隔时间的确定5.1.4排间延迟起爆技术排间顺序起爆排间分区顺序起爆排间奇偶式顺序起爆波浪式顺序起爆小波浪式大波浪式“V”字形顺序起爆梯形顺序起爆对角线顺序起爆径向顺序起爆组合式顺序起爆5.2.1遵循如下原理（1）符合最小抵抗线原理（2）符合台阶爆破空间补偿原理（3）按照爆炸能量平衡理论和平衡条件,逐孔起爆微差爆破技术大大提高了炸药爆炸能量利用率（4）符合减震设计要求5.2逐孔起爆技术（1）“V”型逐孔起爆5.2.2逐孔起爆网路单自由面“V”型逐孔起爆网路（2）梅花型布孔（3）方形布孔5.3孔内毫秒延期

逐孔起爆技术自上而下起爆自下而上起爆5.3.1孔内毫秒延期爆破起爆方式自上而下起爆：在孔内、孔间延期起爆时间选取合理的情况下，对同一炮孔而言，由于台阶上部的矿岩首先爆破，会出现上部岩体爆后脱离同一水平和下部矿岩，向自由面方向(向上、向前)抛掷，因而①为下部后起爆药包创造了新的自由面。这种起爆方式的②优点是爆破振动较小、爆堆松散；③缺点是爆堆下部松散较差、对炮孔超深要求较严、不利于采场底板平整度的控制。自下而上起爆：对同一炮孔而言，下部药包起爆时，先爆段药柱的上方没有自由面，爆破时仅依靠前方的自由面为其提供破碎空间，爆炸能量在被爆岩体内释放，矿岩破碎比较充分、松散度也较好。下部先起爆的药包为台阶上部的爆破创造了一个新的准自由面。上部后起爆药包爆破时，有前、上、下共三个自由面。采用这种方式起爆时，孔口的填塞高度可适当减少，炮孔中间的填塞长度可适当增加。自下而上的起爆方式有加强下段药柱对台阶底部的破碎作用，可使底板更平整，由此可适当减少炮孔超深，但与孔内自上而下的起爆方式相比，爆破振动偏大。5.3.2高精度导爆管雷管及应用普通导爆管雷管

国产毫秒导爆管雷管延期时间（GB-6378）非电雷管段别MS1MS2MS3MS4MS5MS6MS7MS8MS9MS10MS11延时/ms0255075110150200250310380460延时误差/ms<13±10±10+10-15±15±20+20-25±25±30±35±40高精度导爆管雷管延时误差小——高精度段位多5.3.3电子雷管及其应用电子雷管爆破系统网络结构电子雷管的延期精度和可靠性电子雷管的优越性*高精度，实现微差减震、精确爆破、光面爆破好*高可靠性，防水、耐高低温，炸药能量利用率提高，破碎均匀，爆破综合效益好*高安全性，可授权控制，密码起爆，可追溯，抗静电、抗杂散电、*绿色环保，无铅污染导爆管雷管与电子雷管性能比较70~90mm76~86mm结构长度导线并联或串联地表雷管簇连网路连接安全安全抗杂散电流专用普通起爆器√－网路查漏√无网路检测无起爆密码√无授权起爆√雷管ID±1ms±13~75ms延期误差1ms无限制25~150ms延期间隔0～2000ms分段延期延期范围备注导爆管雷管雷管功能√无电子雷管视频介绍高精度电子雷管6、压渣爆破压渣爆破、挤压爆破、留渣挤压爆破。概念：在露天台阶爆破中，利用前次爆破预留的渣体，控制爆堆体的前冲距离，使被爆岩体与留渣体产生挤压碰撞，进一步改善爆破块度的一项爆破技术。特点：压渣爆破的爆堆集中整齐，根底很少，岩石块度较小，破碎质量好，个别飞石飞散距离小，可使钻爆工作与清渣作业同时并行，提高生产效率。第一排炮孔的抵抗线比清渣爆破应适当减小，并相应加大超深，以便加大装药量；若有必要也可将第一排炮孔进行加密处理（如孔距缩小10%），缩小最后一排孔的排距（约10%）。压渣爆破的炸药单耗，比一般无堆渣毫秒延期爆破的炸药单耗多1030%。施工中，也可以采取排间炸药单耗间隔增加的办法，如在第一、第二排炮孔中炸药单耗增加1020%，第三、第四排采用无压渣爆破炸药单耗，最后一排炮孔中炸药单耗再增加10～20%，以使最后一排炮孔被爆矿岩与原岩脱离，形成一个贯穿裂隙面（槽缝），为下次爆破创造一个自由面。必须指出，压渣爆破的爆破振动较清渣爆破要大。7、露天深孔台阶爆破常见问题大块过多，不便挖掘且需要二次破碎；根底，底板起伏；采石爆破需要控制块度在一定区间，过碎；爆堆形态不佳——过高或过散；后冲或后裂；深孔爆破损伤范围岩石特性台阶后冲表面破坏范围S(药包直径的倍数)台阶底部水平破坏范围L(药包直径的倍数)