露天深孔爆破：布置和参数如何确定？

1.露天深孔布置

露天矿山常用潜孔钻机和牙轮钻机进行穿孔。露天深孔布置方式有垂直深孔与倾斜深孔两种，如图7-31所示。

图7-31　露天深孔布置方式

（a）垂直深孔（交错布置）；（b）倾斜深孔（平行布置）
H—台阶高度；Hc—超深；Wd—底盘抵抗线；
Lt—填塞长度；b—排距；B—安全距离；a—孔距

与垂直深孔相比，倾斜深孔有以下优点：

（1）抵抗线较小且均匀，矿岩破碎质量好，不产生或少产生根底。

（2）易于控制爆堆的高度，有利于提高采装效率。

（3）易于保持台阶坡面角和坡面的平整，减少突悬部分和裂缝。

（4）穿孔设备与台阶坡顶线之间的距离较大，设备与人员比较安全。

在生产中一般采用倾斜深孔。由于微差爆破技术的应用，为提高生产能力和经济效益，一般采用多排孔一次爆破，并采用交错布置的方式。

2.参数的确定

1）炮孔直径

炮孔直径往往由所采用的穿孔设备的规格所决定。过去的穿孔设备的钻孔直径多为150～200 mm，现在露天深孔爆破一般趋向于大孔径，大型矿山一般采用250～310 mm或更大。孔径越大，装药直径相应也越大，这样有利于炸药稳定传爆，可充分利用炸药能量，从而提高延米爆破量。随着露天开采技术的发展和开采规模逐渐加大，深孔直径有逐渐增大的趋势。但深孔直径增大后，孔网参数也相应增大，装药相对集中，必然会增大爆破下来的矿岩块度。

2）孔深和超深

对于垂直孔，炮孔深度L=H＋Hc。台阶高度H在矿山设计确定之后是个定值，是指相邻的上下平台之间的垂直高度；超深Hc是指深孔超出台阶高度。超深的作用一是多装药，二是可以降低装药高度或降低药中心，以便克服台阶底部阻力，避免和减少根底。超深值Hc（m）一般由经验确定。

式中，d为孔径，mm；Wd为底盘抵抗线，m。

矿岩坚固时取大值，矿岩松软、节理发育时取小值。矿岩特别松软或底部裂隙发育时，可不用超深甚至超深取负值。

3）底盘抵抗线Wd

底盘抵抗线是指炮孔中心至台阶坡底线的水平距离，它与最小抵抗线W不同。用底盘抵抗线而不用最小抵抗线作为爆破参数的目的，一是计算方便，二是避免或减少根底。它选择得是否合理，将会影响爆破质量和经济效果。底盘抵抗线的值过大，则残留根底将会增多，也将增加后冲；过小，则不仅会增加穿孔工作量，浪费炸药，而且会使穿孔设备距台阶坡顶线过近，作业不安全。底盘抵抗线Wd（m）可按以下方法确定：

（1）根据穿孔机安全作业条件，得

式中，H为台阶高度，m；α为台阶坡面角，（°）；B为从炮孔中心至坡顶线的安全距离，B≥2.5 m。

（2）按每个炮孔的装药条件计算，得

式中，d为孔径，dm；Δ为装药密度，g/cm3；ψ为装药系数；m为炮孔密集系数；q为炸药单耗，kg/m3。

（3）按经验公式计算，得

我国一些冶金矿山采用的底盘抵抗线如表7-8所示。在压碴爆破时，考虑到台阶坡面前留有岩石堆且钻机作业较为安全，底盘抵抗线可适当减小。

表7-8　我国一些冶金矿山采用的底盘抵抗线

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4）孔距a与排距b

孔距a是指同排的相邻两炮孔中心线间的距离；排距是指多排孔爆破时，相邻两排炮孔间的距离。两者确定得合理与否，会对爆破效果产生重要的影响。W和b确定后，a=mW或a=mb。很显然，孔距的大小与孔径有关。根据一些难爆矿岩的爆破经验，保证最优爆破效果的孔网面积（a×b）是孔径面积（πd2/4）的函数，两者之比值又是一个常数，其数值为1 300～1 350。在露天台阶深孔爆破中，炮孔密集系数m是一个很重要的参数。过去传统的看法，m值应为0.8～1.4。然而近些年来，随着岩石爆破机理的不断完善和实践经验不断丰富，在孔网面积不变的情况下，适当减小底盘抵抗线或排距而增大孔距，可以改善爆破效果。在国内，m值已增大到4～6或更大；在国外，m值甚至提高到8以上。实践证明，m≤0.6时，爆破效果变差。

5）填塞长度Lt

填塞长度关系到填塞工作量的大小、炸药能量利用率、爆破质量、空气冲击波和个别飞石的危害程度。工程实践中一般取

6）每个炮孔装药量Q

每孔装药量Q（kg）按每孔爆破矿岩的体积计算为

当台阶坡面角α＜55°时，应将式（7-18）中的Wd换成W，以免因装药量过大造成爆堆分散、炸药浪费、产生强烈空气冲击波及飞石过远等危害。

每孔装药量按其所能容纳的药量为

式中，LB为炮孔装药长度，m；Lt为炮孔填塞长度，m；P为炮孔装药量，kg/m。

多排孔逐排爆破时，由于后排受夹制作用，在计算时，通常从第二排起，各排装药量应有所增加。

倾斜深孔每孔装药量为

式中，L为倾斜深孔的长度，不包括超深。

7）单位炸药消耗量q

正确地确定单位炸药消耗量非常重要。q值的大小不仅影响爆破效果，而且直接关系到生产成本和作业安全。q值的大小不仅取决于矿岩的可爆性，同时也取决于炸药的威力和爆破技术等因素。由于影响因素较多，至今尚未研究出简便而准确的确定方法。传统的单位炸药消耗量的确定方法是试验加经验，缺点是无法全面考虑各方面的因素。表7-9所列q值可作为选择时的参考。

表7-9　露天台阶深孔爆破的q值

注：表中所列为2号岩石炸药。

3.露天深孔爆破装药

进行露天深孔爆破所需炸药量大，一般均在几吨乃至几十吨，现场装药工作量相当大。自20世纪80年代以来，我国一些大型露天矿山（如本钢南芬露天矿、首钢水厂铁矿等）先后引进了混装炸药车，其中有美国埃列克公司生产的SMS型和3T（即TTT）型车。国内一些厂家与国外合资也生产了一些型号的混装炸药车。多年的生产实践表明，混装炸药车技术经济效果良好，促进了露天矿爆破工艺的改革，降低了装药的劳动强度，提高了露天矿机械化水平。特别是3T型车（载重15 t），能在车上混制3种炸药，即粒状铵油炸药、重铵油炸药和乳化炸药。一个需装400～500 kg炸药的深孔，只需1～1.5 min即可装完。这种混装炸药车，对我国中小型露天矿尤其适用。使用混装炸药车主要有以下几个优点：

（1）生产工艺简单，现场使用方便，装药效率高。

（2）同一台混装炸药车可以生产几种类型的炸药，其密度又可以调节，以满足不同矿岩、不同爆破的要求。

（3）生产安全可靠，炸药性能稳定；不论是地面设施或在混装车内，炸药的各组分均分装在各自的料仓内，且均为非爆炸性材料，进入炮孔内才形成炸药。

（4）生产成本低。

（5）大区爆破可以预装药。

（6）由于可以在车上混制炸药，可以大大节省加工厂和库房的占地面积。

4.露天矿高台阶爆破技术简介

由于深孔钻孔技术的发展和微差挤压爆破技术的应用，国外一些露天矿采用了高台阶挤压爆破的方法。高台阶爆破，就是将约等于目前使用的两个台阶高度（20～30 mm）并在一起作为一个台阶进行穿孔爆破工作，爆破后再分成两个台阶依次铲装。这种爆破方法效果好，充分实现了穿爆、采装、运输工序的平行作业，有利于提高设备的效率，能大幅度提高生产能力。当设备的穿孔能力达到要求时，应尽量采用这种方法。