李蘭彬¹，代晉²，王貴明²，夏東凱²

（1.南芬露天鐵礦，遼寧 本溪  117014；2.遼寧省公安廳治安管理總隊(duì)，遼寧  沈陽  110032）

摘  要：南芬露天鐵礦年采剝總量近8000多萬噸。在爆破過程中，有時會出現(xiàn)根底。本文根據(jù)巖石爆破機(jī)理，將根底分為一般根底和靠幫根底兩大類。本文分析了露天礦山爆破時根底產(chǎn)生的機(jī)理和部位，總結(jié)出了拉底爆破的基本原則，并在實(shí)踐中得以應(yīng)用，保證了爆破安全和爆破質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：根底；爆破機(jī)理 ；拉底爆破；爆破參數(shù)設(shè)計

前  言

        爆破時，在爆區(qū)所在范圍內(nèi)的底部有部分巖石沒有破碎，這部分沒破碎的巖石稱之為根底。爆破過程中產(chǎn)生的根底影響著工作面的正常推進(jìn)，通常需要二次拉底爆破來解決此類問題。對于拉底爆破[1]，一是保證拉底爆破的安全，再就是保證拉底爆破的效果。露天礦的二次拉底爆破多次出現(xiàn)拉底飛石過遠(yuǎn)傷及人員設(shè)備的事件；拉底爆破很容易出現(xiàn)爆破效果不好的情況，一旦拉底破碎的巖石松散性不夠、大塊較大并且多，這對后續(xù)影響極大。為此，拉底爆破需要認(rèn)真總結(jié)研究。

1  根底爆破機(jī)理與分類

1.1 根底爆破機(jī)理

        爆破自由面的位置對爆破作用產(chǎn)生影響。炮孔中的裝包在自由面上的投影面積愈大，愈有利于爆炸應(yīng)力波的反射，對巖石的破壞愈有利。

根底的爆破是多自由面爆破[2,3]，它符合爆破的霍金遜效應(yīng)[4]，由于爆破存在著自由面，壓縮應(yīng)力波反射生成的拉伸應(yīng)力波陣面。所以在巖石內(nèi)的一定位置既受到入射壓縮應(yīng)力波的壓應(yīng)力作用，又同時受到反射拉應(yīng)力波的拉應(yīng)力作用。兩種應(yīng)力波的合成應(yīng)力為拉應(yīng)力（即反射波的頭部與入射波的尾部疊加，使巖石在自由面附近處于受拉狀態(tài)）。當(dāng)合成拉應(yīng)力大于等于巖石的動態(tài)抗拉強(qiáng)度時，巖石就會被拉斷而發(fā)生片落。

這種爆破機(jī)理[5]適用于在臺階前部和中部的根底的產(chǎn)生，（如圖1），這些根底的特點(diǎn)是：孤立的，不依附于其他巖體。對于靠幫根底的產(chǎn)生（如圖2），除了以上的爆破機(jī)理，還有炸藥在爆炸后形成的應(yīng)力波作用到靠幫的坡面形成反射波作用于根底，加強(qiáng)了在自由面表面的拉應(yīng)力，使爆破作用力加強(qiáng)和破碎范圍增大。

1.2 根底的分類

根據(jù)以上根底的爆破機(jī)理，可將根底分為一般根底和靠幫根底。

（1）一般根底：是指各個自由面完全獨(dú)立，不依附與其他物體，如圖1。

一般根底出現(xiàn)在：

1）爆區(qū)的頭排抵抗線部位。這種情況在爆區(qū)為清渣或是在邊緣部位較為常見，這是由于爆區(qū)頭排底盤抵抗線偏大，爆區(qū)頭排炮孔的爆破作用范圍沒能超過抵抗線，爆破后形成臺階根底。

2）爆區(qū)的中間。孔網(wǎng)參數(shù)較大的中間部位的臺階底部、炮孔超深不足的臺階巖體底部。在孔網(wǎng)參數(shù)偏大的中間部位，由于受炸藥破壞的作用較小，爆后使得此處大塊增多，根底情況嚴(yán)重。

3）盲炮產(chǎn)生的根底。原因有：施工錯誤、打斷線、或者是炸藥或起爆材料沒有發(fā)揮正常作用。

（2）靠幫根底：是指根底有一自由面依附在完整的巖體上，它們之間的巖體已經(jīng)完全分離，但其裂縫較小，如圖2。

南芬露天礦在境界線位置采用小孔徑傾斜孔進(jìn)行預(yù)裂爆破，靠幫根底就出現(xiàn)在預(yù)裂孔附近。

2  根底的爆破設(shè)計

在露天礦中，根底一旦產(chǎn)生，一般經(jīng)過電鏟、勾機(jī)等鏟裝設(shè)備清理出原巖，表面露出巖石的原始產(chǎn)狀后，經(jīng)測量找出該爆區(qū)，分析根底產(chǎn)生的原因，然后確定穿孔設(shè)備和布孔參數(shù)，打孔和驗(yàn)孔工作完成后，設(shè)計每孔藥量、起爆順序和爆破警戒范圍，最后實(shí)施爆破。

2.1 根底爆破參數(shù)設(shè)計遵循的基本原則

（1）首先對拉底進(jìn)行分類，是一般根底還是靠幫根底。

（2）根據(jù)根底產(chǎn)生原因確定布孔方式和設(shè)計孔深，避免打到盲炮上，避免炮孔底部集中；孔網(wǎng)均勻，孔深為根底寬度的1/2到2/3。

對于盲炮產(chǎn)生的根底，布置炮孔要避開原孔位，距離原炮孔孔徑的10倍以上。對于其他根底，布置炮孔的間距一般為炮孔直徑的10—20倍。所有炮孔孔深一般在根底寬度的1/2—2/3。

（3）根據(jù)自由面數(shù)量確定裝藥量，對于一般根底，要根據(jù)自由面的數(shù)量，直接按表1的比例關(guān)系確定藥量；對于靠幫根底，除了考慮靠幫的自由面外，需按再加上1—2個自由面，再根據(jù)表1確定藥量。

藥量設(shè)計是根底二次爆破設(shè)計的關(guān)鍵，由于根底的形狀、大小以及所在位置的不同，要根據(jù)自由面的數(shù)量確定炸藥量，下面是自由面數(shù)量與炸藥消耗量的關(guān)系[4]。

（4）良好的填塞是保證爆破效果的重要措施。

3  應(yīng)用實(shí)例研究

在南芬露天礦采場中部142水平處產(chǎn)生巖石一般根底，巖性為上盤混合巖，節(jié)理裂隙發(fā)育不良，底長12 m，寬7 m，高1-3 m，平均2.3 m，體積為193 m3左右。距該處根底北30 m是正在運(yùn)行的排水系統(tǒng)，不能破壞，詳情如圖3所示：

根據(jù)拉底設(shè)計的基本原則，首先確定根底為一般根底，分析根底出現(xiàn)原因是該處爆區(qū)孔眼超深不足引起的根底，出現(xiàn)在爆區(qū)中間。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采用孔徑為115 mm的鉆機(jī)鉆孔。

3.1 孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計

設(shè)計孔距為1.5 m，起爆點(diǎn)兩孔孔距1 m；孔深為3.5 m（設(shè)備能力所限），尖角處孔深2 m。傾斜角度為50-55度。現(xiàn)場布孔15個，鉆孔方式如圖4所示。

3.2 爆破藥量和起爆順序設(shè)計

自由面的數(shù)量為2個，此種巖石用115 mm孔徑的爆破單耗為0.9 kg/m3，那么對應(yīng)的爆破單耗為q：0.9×0.83＝0.747 kg/m3。那么總裝藥量由公式1式計算：

                                          （1）

式中，Q為總炸藥量，kg；q為爆破單耗，kg/m3；V為體積，m3。q＝0.747 kg/m3，V＝193 m3，所以需要總藥量為Q＝0.747*193＝144 kg，現(xiàn)場使用2號巖石乳化藥卷（90 mm，4 kg/卷），即36卷，每孔藥量見表2。

起爆順序從背對北部排水的方向開始起爆，起爆點(diǎn)設(shè)在11和12號孔處，采用25 ms地表雷管7發(fā)，孔內(nèi)400 ms雷管15發(fā)。（連接網(wǎng)絡(luò)如圖5所示）

3.3 爆破效果

爆破后爆破飛石控制在20 m以內(nèi)，爆區(qū)大塊較少，滿足鏟裝要求，如圖6所示。

對于靠幫根底，在上盤370水平的一處靠幫根底的爆破中，飛石飛出800 m，直接由上盤飛到了下盤擴(kuò)幫的邊坡上，造成一人輕傷，事故教訓(xùn)慘重。這里不再贅述。

4  總  結(jié)

拉底爆破是一項(xiàng)精細(xì)爆破工程，需要有扎實(shí)理論知識和豐富的現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本文對于拉底爆破的分類對拉底爆破具有指導(dǎo)作用。在現(xiàn)場實(shí)踐中，需要遵循拉底爆破的基本原則進(jìn)行爆破作業(yè)，這樣才會保證爆破安全和取得較好的爆破效果。

參考文獻(xiàn)：

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[4]  汪旭光.爆破設(shè)計與施工[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011.

[5]  張鵬強(qiáng).露天深孔爆破合理超深及微差時間的研究[D].東北大學(xué),2011.