爆破工程之八露天台阶深孔控制爆破

第八章露天台阶深孔控制爆破通常将直径大于50mm、深度超过5m的钻孔称为深孔。露天深孔一般在台阶（梯段）上或事先平整的场地上进行作业，按开挖形式分为开沟（拉槽）深孔爆破和台阶深孔爆破两种。开沟爆破时，爆破只有一个向上的自由面；台阶爆破时，有两个或两个以上的自由面，因此可得到较好的爆破效果。按炮孔方向可分为垂直深孔、倾斜深孔和水平深孔，倾斜深孔和垂直深孔广泛用于台阶爆破，水平深孔仅在爆破厚度和高度不大、场地条件受限制的路堑爆破、整平场地的爆破中使用。第一节台阶深孔控制爆破的基本原理一、台阶深孔爆破的原则露天台阶深孔爆破必须在满足各种开挖工程技术要求的同时，提高爆破质量，改善爆破的技术经济指标，降低工程的总成本。提高爆破质量就是一方面要破碎充分，便于高效率铲装；另一方面要最大限度地降低爆破危害，减少后冲、后裂和侧裂。改善爆破的技术经济指标，提高延米爆破量，降低炸药单耗，在保证爆破质量的前提下，使铲装、运输、机械破碎以及边坡支护等后续工序发挥高效率，降低工程的综合成本。二、台阶构成与炮孔布置（一）台阶构成要素主要有：台阶高度H、前排钻孔的底盘抵抗线W1、台阶坡面角α、孔边距b、钻孔超深h、排距W2、孔距a、孔深（H＋h）、炮孔倾角、堵塞长度等。图8—1台阶深孔爆破

（二）炮孔布置形式通常分为：单排布孔和多排布孔两种。当开挖工作面较长或较多、台阶高度较大、单排孔爆破能确保有一定的方量且满足装运要求时，在安全允许的条件下可采用单排布孔。在工作面少、台阶高度较低、单排孔爆破的爆落方量不能满足挖掘要求时，多采用多排布孔形式。多排布孔又分为矩形和三角形（或称梅花形）两种形式，如图8—2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，所以矿山多采用三角形布孔，而矩形布孔多用于开沟爆破。图8—2多排孔布置形式

为了增加一次爆破量，广泛推广大区多排孔微差爆破技术，无论采用哪种布孔形式，均应以孔距相等为原则。铁路与公路路堑爆破因受地形条件变化的影响，在布孔方法上与露天矿的正规台阶爆破有所不同。其布孔条件较为复杂，通常有半路堑开挖布孔和全路堑开挖布孔两种方式。1、半路堑开挖布孔方式半路堑开挖多采用纵向台阶布孔法，即沿平行于线路方向布孔，如图8—3所示。对于高边坡半壁路堑，应采用分层布孔。图8—3半路堑布孔形式图8—4全路堑分层开挖布

2、全路堑开挖布孔方式开挖断面小，爆破易影响边坡的稳定性。最好采用纵向浅层开挖，每层深约6~8m。上层顺边坡用倾斜孔进行预裂爆破，下层靠边坡的垂直孔深度应控制在边坡线以内，如图8—4所示。在露天矿基建初期的剥离、工业场地平整以及站场开挖等工程中，由于地形变化较大，其炮孔布置应随地形变化作适当调整。三、爆堆及其块度控制的概念台阶深孔爆破的控制目标主要有：岩体破碎程度及其范围、爆破的后冲作用、爆破地震对基岩或边坡的动力作用、爆破飞石危害、爆堆形状和推移距离、爆堆块度（工程上常称为“级配”）等。对于前四个目标的控制，在台阶深孔爆破的实际应用中，可以通过优化选取爆破作用指数、炸药单耗、孔网参数（最小抵抗线、孔距、排距、孔深）、微差间隔时间、装药结构和起爆方案以及采用缓冲爆破、预裂爆破和挤压爆破等措施来实现。然而，对于爆堆形状和块度级配的控制问题目前涉及的并不多，并且由于其复杂性，实现起来尚有一定的困难。爆堆块度的控制正日益受到工程爆破界的重视。除了矿山生产中需要控制大块率和达到适合的块度组成外，在应用台阶爆破法开采石料构筑堆石坝的水利电力工程中，爆堆的块度组成或级配对构筑的坝体质量起着决定性的影响，不论大块度级或小块度级岩块的含量过高，都将影响坝体的稳定性和渗透性。块度级配就是将不同块度级（尺寸）的岩石碎块按照一定的配比混合在一起。爆破块度控制是一项较为复杂的研究课题。尽管国内外研究者已进行了大量的调查与实验工作，其难点在于爆破碎块的形成受岩体内宏观节理、裂隙、断层等地质结构（构造）和爆破参数的双重控制。实际调查结果发现，爆破岩块沿岩体的原生地质弱面（节理、裂隙、层理等）形成的比例超过80%。爆破块度在很大程度上受岩体节理裂隙分布特征的控制，受节理裂隙的间距分布状态的控制。若岩体内的节理裂隙呈多向发育，平均间距小于0.5m，那么，当采用爆破法开采石料时，要获得含0.5m以上块度的级配石料是相当困难的。与此讽相反较，若尚节理怕裂隙伴不发农育，胶岩体绳完整罗且均耍质，僚那么殃，通耳过选月取不宜同的竭爆破善参数拳、布别孔形阻式和魂起爆鹊顺序趁，就扇可能届获得动多种躁不同亡的级营配石刺料（烧爆堆孟）。一般零要求吼块度王小时绿，应涨采用选小孔锻径爆清破；原反之锦，采楼用大浑孔径沾爆破邻。需罢要指百出的请是，榴在富各含各眯种结验构弱汤面的春岩体维中爆布破时社，为谊了达拴到控驰制块具度的柳目的密，必谈要时该可以沃不满勇足孔喂距相捕等的伞布孔阵原则巧，尤郑其在哭含有廊地质约断层贱的情泻况下医，不革能为手保证股孔距谋相等溪而布艰孔于虫断层掉带上筋。第二节彼台阶深劲孔爆破棵参数的孝设计计漫算台阶深茶孔爆破泡的爆破很参数包舱括：孔疏径、孔搂距、底茎盘抵抗辫线、排令距、，种超深、瓜孔深、根台阶高游度、台覆阶坡面唯角、孔歇边距、用炸药单裳耗、每轧米炮孔甘装药量拘、堵塞馆长度、荒间隔装蛾药时的鸽药包分李配、间页隔距离么、合理形微差间新隔时间缝等。一、怖孔径鞠与孔脏深露天嚼台阶郑深孔衔爆破枯的孔轰径主吩要取棒决于抵钻机幅类型汽、台粪阶高斑度、或岩石逢性质围和爆扣破要价求。当采用壮潜孔钻跟机时，寸孔径通讲常为1扛00～预200mm。采用蔬牙轮箭钻机芒或钢夸绳冲叹击式析钻机景时，判孔径除通常查为2微50劣～3糠10mm些，也有夏的达岁50收0mm大直朗径钻仰孔。通常，揭钻机型患号确定的后，其良钻孔直奖径已固辰定下来资，国内战采用的桃深孔孔球径多为岂100张、15砖0、1谜70、垃200艳、25理0、3睡10mm等几球种。孔深唉由台牛阶高厅度和垂超深详确定甲。在茄实际映施工驻中，海钻孔霉内岩群碴排浊不完舌，因早此会纸出现然钻孔剪深度可与爆旱破实趣际孔扁深不债一致毯的现带象。在施剑工中袍，要中尽量春让孔诱深达码到要沈求，胆以防夫出现斩根底旁。但是叶在设拍计中岁应充粱分考哀虑钻铲孔深捐度与吵爆破部实际挂孔深口的关宿系。二、晃台阶艳高度一般确幼定台阶拆高度的头原则有浆：①为药钻机、义铲装设眨备创造敬高效率挂工作的完条件；安②能创爷造最好浓的经济政效益；合③满足拥安全施荷工的要子求。我国括各行触业间膊采用秤的台斤阶高裳度相薪差较哨大，时主要界随钻旷机、悠铲装虾设备才的不息同而侵异。在确定置台阶高锅度时，律应把机银械设备剑的安全谊高效作巨业放在退第一位照，一般纺为8~拣15m，在国渠内的悄金属然矿开纺采中勾也有提采用挂15待~1迹8m高台院阶的抢。三、底制盘抵抗搞线由于台剖阶坡面更往往是踏一斜面罪，对于溜垂直深羊孔而言辱就存在拥两种抵蕉抗线，迟即最小织抵抗线湾与底盘姓抵抗线遵。最小抵缓抗线是记指台阶汇平台水付平上药静柱中心宗至台阶勇坡面的炒最小距努离。底挠盘抵抗尖线是指薯台阶平终台水平呆上药柱仙中心至煮台阶坡茂面底线朽的距离躲。为了克蹲服爆破闯时的最大大阻力愉，避免孟台阶底木部出现嘴“根底申”，一搂般都采婆用底盘理抵抗线拐作为爆携破参数雀设计的炸依据，液而不是效用最小艳抵抗线禾。底盘浆抵抗捞线过袋大，蒜根底浓增多剃，影唯响爆烛破效薪果；愧底盘挺抵抗跳线过剩小，哄爆破怎量又柄会太孙小，卸影响鄙爆破闹技术座经济戴指标排。对于一递定的炮稠孔直径息有一个从适合的孤底盘抵眨抗线。因此还，底能盘抵筹抗线槐可按盼炮孔皇直径誓计算W1=nD式中W1——底盘篮抵抗填线，m；D—哄—炮孔直增径，m；n——与炮孔讲倾角、叮岩石硬咏度有关碑的系数荣，一般婚取n顶=2磁0~悉45拆；对于垂践直炮孔议，岩石熊硬度大然时取小母值，岩仅石硬度晃小时取闲大值。在已显知炮烦孔直陪径、雨装药窃密度稀和炮食孔密咏集系忘数的记条件爷下，桐可根厕据单孩个炮辽孔的晨装药积量计妥算底东盘抵球抗线式中Δ—语—装药密郊度，kg/障m3；Τ—硬—装药系世数，Τ=宋0.6求~0.拼8;m—愈—炮孔密僵集系数果，即孔录距与排吴距之比鹿，m＝0当.7~产1.4纵；q——炸药单煎耗，kg宾/m3。可作乖为按正式（窄8-榨1）或所确址定的轧底盘拒抵抗街线的寇校核久公式年，计持算值辅应大垃于式絮（8久-1摧）的孩计算芦值；舰否则牧，就勉可能赚出现业炮孔窝装不船完计危算炸缠药量典的情故况。此外，汁据实践消经验，旦在台阶捧高度和境炮孔直吉径选择厉合理的界条件下申，底盘闲抵抗线文还可按博台阶高斤度H确定，衫即当岩楚石坚鬼硬、就台阶蔑高度寇小时圣，取割小值坟；反牛之，躲则取乐大值贝。为了钻岂机安全需作业的席需要，甚底盘抵准抗线应拦满足如回下关系b——孔边距退，m；α—恰—台阶坡添面角，α=600~750。四、孔油距与排含距孔距一阵般可按坚底盘抵集抗线和迷炮孔密羞集系数舌确定a=龄mW1（8咽—5洁）对于一夕般条件贪下的爆敏破，炮驾孔密集夹系数m＝瓜0.膝7~侄1.沾4，在小甲抵抗摸线宽需孔距馒爆破物中（虏如斜舱线起撒爆时补），m＝壶2.蜂0~虏5.悟0。多排齐面发爆破W2=外（0思.9幸~1栗.0逢）W1多排婚微差斑爆破W2=告W1在采用碎正三角清形布孔辱时，可许按排距夜与孔距净的几何购关系确允定排距W2=a携si惭n600≈0岩.8助66探a五、茂超深超深迹是钻谁孔超勺过台普阶底镇板的帝部分位。为养增加拦炮孔蜜底部贼的炸塔药量烤，克还服台纵阶底浅板的羡夹制俩作用粉，避灰免爆灰破后栏在台暮阶底钳部留高下根楼底。超深顺值主氧要取疾决于多岩石狗的可瓶爆性兴，如壤果岩钱石坚躺硬、剪可爆愧性差训，超镇深应榨加大取；如详果岩锦石松孟软，解超深拣则小惹。超深与戏底盘抵亭抗线大偿小、坡怎面角和晶底部装念药情况大有关，怕坡面角袋越大，税底部装浪药量大赚，则超嫂深就小床，反之单则大。超深熔可按苦下式朱计算实践截表明白，在损超深拥值大欢于1巴5D后，凶超深命部分弱炸药采爆破贴克服辈台阶肯底板流夹制饿作用绘的能乳力已昼减弱扶，过肠大的透超深脊已没聚有实准际意进义。镰目前仍，台剪阶深欢孔爆培破的信超深迷一般谱不超穴过3招.5m，若条件劫允许，居应力求繁减小超甩深。六、孔呀边距与岩共石性息质有辫关，轮还对火穿孔奖设备居的安庄全影梳响较灯大，挡同时推与垂壳直孔占的底吧盘抵握抗线暴大小励有直蔬接关院系。率在钻据垂直揉深孔泰时，米在安间全前栏提下峡，往泊往要招求穿乒孔时带孔边齐距尽余量小砖一些练。孔宝边距掉一般础取2香.5愚~3若.0m。七、堵归塞长度堵塞原长度L一般可榆按炮孔菌直径或翅底盘抵来抗线确季定，即L育=桐（2植0~屑30苦）D或L添=前（0根.5圈~0铅.7当5）舞W1八、炸遥药单耗取决于腹以下几垫个因素佳：（1知）岩塌石的羊爆破俭性能和。一碎般与则岩石凤的物猫理力洗学特巴性和上结构投特征宝有关们，岩柱石越马硬、降越完伪整，煎单耗进就越所高。（2客）炸抵药的瞧威力秩。使鸟用的断炸药广威力圣越高殖，单次耗就珍越低扭。（3）倚装药的米堵塞情陡况。堵武塞越差威，单耗帝越高。（4）拘开挖对肥爆破的脉要求。男即要求钩爆破后折块度的纲大小、届爆堆堆辣散的范慰围等等魂。对于2#岩石程铵梯捐炸药燃；在帜保证钞堵塞精长度请大于樱2m的情除况下读，q值也顾可按经表5突-1刊选取抱。九、积每孔肺装药魔量单排孔败爆破或看多排孔崭爆破的年第一排尚孔的每土孔装药惹量Q1由下杂式计涉算：Q1=q捕W1Ha当可以邀不考虑晕对边坡较的影响但，且边稍孔在无宗侧向临夏空面时泼，为了划克服岩游体的夹贱制作用垮，药量氧可增加傻20%哄左右。多排孔颂齐发爆屈破时，口后排孔丸抵抗线毫用排距筹计算，凤其药量弦要增加饮20%违，即后狐排孔每鸦孔装药亲量为Q2=1珠.2q池W2Ha多排孔帽微差爆唇破时，笔后排孔败的药量狡可与单正排孔的箭药量计突算方法翠相同。十、装滥药结构深孔暂爆破饿最好文使用帜综合悦装药拾法：燥孔底万用威条力大晴、爆祥速高乔的炸六药；盟上部墓用威狐力小薪、爆暖速低定的炸免药。添或者陶孔底替采用双高装旋药密少度，胳上部财采用当低装团药密电度。目前条大多罢数工授程爆暮破中机仍使司用一伶种炸就药和们相同色的装菠药密滩度，裂此时垒整个哑炮孔胡的装璃药结烟构分艘为连捕续装削药与东间隔旅装药榜两种借形式寄。（一临）连门续装显药结帽构施工简喊单，但植由于孔域的上部碎不装药陡段（即缎堵塞段顺）较长活，这一拣部分岩石体爆破僻后容易母出现大仅块，特奋别是台嚼阶较高治、坡面柜较陡、毕上部岩岁石坚硬双时，大兼块率较起高。这种装品药结构袄适用于严台阶较稳低、孔邀深小、宪表面岩敬石比较芳破碎或臂风化严绕重、上挪部抵抗次线较小税的深孔咸爆破。（二配）间笨隔装皂药结邪构采用镜间隔能装药厕可以玻改善恩爆破兰质量牛，提她高装训药高奥度，灶减少凤孔口衰不装腹药部寸分的希长度只，降乌低大主块率袍。采用猴间隔亮装药执时，评应该泉把大柜部分惕炸药艘装在毯台阶围爆破晃阻力到最大男处，从孔中衰不装露药部鬼分要壤选择椒在距疗台阶篇坡面妻最近金之处袋（即扮抵抗翻线小慰的地贼方）漏，或刚爆炸们气体已可能脉沿裂双隙逸其出的霉地方票。图8-5孔间间隔装药结构1—不装药、堵塞段；2—装药段如果创岩体肝是水擦平走等向的窃层状社岩石隔，那堡么装社药部波位应分该位肉于较符厚或匀较坚带硬的陆岩层吊部位营。在时地质循条件陆复杂