岩体裂隙是大块形成的主要原因

以新疆有色金属公司[17]可可托海矿务三号矿脉为例，该矿是一个多金属的稀有金属矿床，有20 种不同硬度岩石种类，主要岩种为辉长岩、角闪岩、伟晶岩、闪辉岩、钾长石等。岩石的普氏硬度系数，一般都在10～15，最风化辉长岩f=0.4～1.0，最坚硬致密角闪辉长岩f ≥22～25，角闪岩f=18～20，中细粒伟晶岩f=15～20，细粒辉长岩f=18，凿岩爆破难度大，这里气候严寒1 月份平均气温零下37 °C。三号矿脉，原为地下开采，竖井40 m 深，1955 年夏季开始露天剥离工作，1957 年地下开采结束。

1. 露天开拓方法[17]

该矿露天采用螺旋式内部绕道的开拓方法，采场东西、南北走向长度都不超过500 m，剥离台阶10～15 m，设计台阶宽34 m，工作线长60～90 m，采用By-20-2 型钢丝绳冲击钻机凿岩，钻头直径148～198 mm。爆破采用露天二号铵锑岩石炸药和苏制十号硝铵炸药，采用分层、分节和一次装药的方法，用沉积土和风化岩尘充填，采用导爆线索，一次或间隔（微差）起爆。露天初剥离时也采用硐室爆破或深孔硐室联合瞬时和微差爆破。常因为爆破所产生的岩石大块降低装载机械运输生产率，同时对矿车容积的利用也有不良影响，1966 年以前，特别是该矿使用0.75～1.00 m3电铲装岩和3.5 t 的自卸汽车运输影响更大。因此在凿岩爆破实际工作中研究与解决减少大块问题和采用不同的爆破方法，及其应用范围的研究，具有重要的现实意义。

2. 大块岩石产生的原因的调查

由于岩石物理性质不同，所产生的大块百分率也不一样，从爆破工作证明：一般韧性大、硬度大、结构致密或裂隙发达的岩石（f=10～15）产生大块较多。大块百分率变化一般在PH=23.2%～34%。均质辉长岩（f=6～15）大块百分率PH=16～21%，均质风化辉长岩（f=0.4～4）大块百分率PH=1.5～4.5%（图8-13、图8-14）。

图8-13　平均块度与裂隙角度的关系

图8-14　大块率与普氏强度系数的关系

其次，对6 次爆破资料的分析中发现全都是沿风化面结构面破裂的大块占72%，沿一个断裂破碎面的大块占17.7%，二个断裂破碎面的大块占9.1%，三个断裂面破碎的大块1.2%（均按5 个面计算）。

由此可见不同结构和不同性质的岩石带及其裂隙面（节理层理面）是大块或硬根产生的自然条件。其次，与底盘抵抗线的大小和爆破参数密集系数也有关系，如图8-15、图8-16 所示。

图8-15　大块百分数与底盘抵抗线关系(www.xing528.com)

图8-16　大块百分数与密集指数的关系

3. 几点初步结论

① 炮孔周围的压碎圈，受结构面的限制。

② 结构面越多越难改变块度R50。

③ 结构面越多，岩体爆破破碎性质越趋于平均质体。

④ 当爆破作用方向垂直于主要结构面时，后冲破裂小。

⑤ 当爆破作用方向平行主要结构面时，爆破量相对减少。

⑥ 当爆破作用方向斜交主要结构面时，不宜采用定向爆破。

⑦ 当爆破作用方向为爆破岩体两组主结构面走向所夹锐角的等分线时，爆破能利用较差，爆破量少。

⑧ 当爆破作用方向为爆破岩体两组主结构面走向所夹钝角的等分线时，爆破能得到充分利用，爆破量大。

4. 炮孔布置

从以上分析和实践结果不难看出，根据岩体结构构造，查明其主节理裂隙或层理的走向及倾向，并使钻孔布置尽量斜交于主节理的走向，或者说使钻孔排列尽量平行于起控制作用的节理线，如有两组主结构面炮孔的布置最小抵抗线为两组结构面走向所夹钝角等分线，这样可得到最大限度的破碎。而许多工程实践证明采用这样的炮孔布置爆后壁面整齐，在此条件下，钻孔间距可以大大超过抵抗线。