采石场岩体块度分区、预测与控制爆破工法适用范围

《采石场岩体块度分区、预测与控制爆破工法》适用于矿山、交通、港口、水利、水电等大型采石场多规格级配块石开采工程，也适用于复杂地质条件的贫薄矿产开采工程。

采石场岩体块度分区、预测与控制爆破工法工艺原理

《采石场岩体块度分区、预测与控制爆破工法》的工艺原理叙述如下：

在深孔台阶爆破工作面，采用基于岩石种类、岩石硬度、裂隙平均间距、炸药单耗、爆破漏斗体积和爆破块度分布指数等六项指标的采石爆破块度分区方法，对采石场进行了合理的分区开采。在爆破块度开采分区的基础上，应用采石场爆堆级配预报的数学模型Kuz-Ram模型，对爆堆级配进行预测预报。应用爆堆块度图像处理技术，现场简便快捷地对爆堆进行图像处理分析得出实际爆堆块度分布，通过电脑修正参数，实现台阶深孔爆破的即时优化爆破参数设计。采用全孔不均匀不耦合装药结构进行装药，孔口不装药段则用中细砂或炮泥严密堵塞。因爆破时下部炸药要推开夹制作用较大的底部岩石，下部装药线密度大，不耦合系数应小些，确保能将下部岩石炸开并让上部岩石崩塌下来；上部装药线密度小，上部装药一定要控制，不耦合系数宜大些，上部是控制过于粉矿的重点。按照以上控制爆破，充分利用炸药能量和岩石势能控制多规格级配开采要求。

采石场岩体块度分区、预测与控制爆破工法施工工艺

《采石场岩体块度分区、预测与控制爆破工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

测量放线→台阶及道路布置→爆破块度分区→爆破设计→爆破级配预测→安全评估→钻孔→清孔和验收炮孔→装炸药、雷管并堵塞炮孔口→连接起爆网路→清场、四周警戒→起爆→爆后检查：直炮检查与排除→爆堆图像处理分析→清除斜坡上的危石→清运石渣和清底。

工艺流程图参见图1。

• 操作要点

一、测量放线

测量放线是为了保证台阶高度、钻孔位置及深度、道路修建使其符合设计要求。

二、台阶及道路布置

平台和施工便道是高强度生产多种规格石料的关键，根据工程实际情况分别确定分级平台，采用不同爆破参数爆破。

道路是高强度生产的重要保障，根据不同平台产量设计不同宽度的道路，应按时维护便道、清理次级标高和主要标高间的必要坡道，以便机械设备的通行，满足高强度车流畅通实现高效施工。

三、爆破块度分区

针对影响采石场岩体爆破块度的主要因素，结合工程地质情况，采用基于岩石种类、岩石硬度、裂隙平均间距、炸药单耗、爆破漏斗体积和爆破块度分布指数等六项指标的采石爆破块度分区方法，对采石场进行合理的分区开采。―般可分成粉块区、小块区、中块区和大块区。

四、爆破设计

首先根据爆破块度要求决定爆破区域，再根据规格石的级配要求及地形地质条件进行爆破设计，实现每个炮孔的爆破级配合格率最大化。

1.爆破设计的几何参数说明

如图2所示。

1）台阶高度H，米。一般H=8~20，而台阶高度以12-15米居多。

2）钻孔直径ф，毫米。在台阶高度为12~15米时，取ф=140毫米。

3）台阶面倾角为α。

4）钻孔角度β，一般情况下，为了方便炮孔不耦合装药的操作，β取90°。

5）前排抵抗线为W，米。炮孔间距a，米。炮孔排距b，米。取b=W，a=1.25b，前排炮孔上沿宽c，米。长方形布孔方式。

6）钻孔孔深L，米。L≥H，L=h₀ h₂ h₃。

7）堵塞长度h_o，米。h_o=（20~30）ф。

8）钻孔超深又称超钻h₁，米。―般取h₁=0.3W_m，或h₁=（10~20）ф。

9）底部装药长度h₂，米。一般取h₂₌（1.2~1.3）W_m。

10）上部装药长度h₃，米。h₃=L-h₀-h₂。

11）底盘抵抗线W_m，米。W_m=（1.2~1.3）W但W_m≤40ф。

2.布药参数说明

1）单孔负担面积S，平方米。S=ab=aW。

2）下部装药线密度q₂，千克/米。q₂=（0.25/m）πρф²，式中，ρ为装药密度，千克/立方米；ф单位为米；m为径向不耦合系数。

3）上部装药线密度q₃，千克/米。q₃=（0.3~0.6）q₂，一般取q₃=0.5q₂。

4）单孔下部装药量Q₂，千克。Q₂=q₂h₂。

5）单孔上部装药量Q₃，千克。Q₃=q₃h₃。

6）单孔装药量Q，千克。Q=Q₂ Q₃。

3.设计方法说明

采用抵抗线控制设计法，设计过程如下：

1）定出下部装药线密度q₂。

2）定出设计抵抗线W。

按使用炸药类别、钻孔夹制条件由W_m定出计算抵抗线W^，：

W^，=K₁K₂W_m

式中K₁——炸药系数，对2号岩石炸药中等可爆岩石时K₁=1，对其他岩石以及乳化炸药和铉油炸药按表1选取K₁值；

K₂——夹制系数，对垂直孔取K₂=1.0。

开孔偏差

△W₁=1.0ф

钻孔斜度偏差△W₂控制在3%之内，则

△W₂=0.03L

设计抵抗线

W=W^，-△W₁-△W₂

3）定出堵塞长度h₀、超钻h₁

h₀=（20~30）ф

h₁=0.3W_m

4）定出钻孔间排距和单孔负担面积。

b=W

a=1.25b

S=ab

5）计算底部装药长度和底部装药量。

底部装药长度：

h₂=1.3W_m

底部装药量：

Q₂=q₂h₂

6）计算上部装药长度和上部装药量。

上部装药长度：

h₃=L-h_o-h₂

上部装药量：

Q₃=q₃h₃

7）计算单孔装药量和平均单耗。

单孔装药量：

Q=Q₂ Q₃

平均单位耗药量：

q=Q/（abH）

五、安全评估

每一项石料开采爆破设计在向当地公安机关提出爆破作业申请前，应请有资质的爆破公司组成的专家组进行评估，安全评估的内容包括：

1.设计和施工单位的资质是否符合规定；

2.设计所依据资料的完整性和可靠性；

3.设计方法和设计参数的合理性；

4.起爆网路的准爆性；

5.设计选择方案的可行性；

6.存在的有害效应及可能影响的范围；

7.保证工程环境安全措施的可靠性；

8.对可能发生事故的预防对策和抢救措施是否适当。

将石料开采爆破设计文件和安全评估报告装订成册向当地公安机关提出申请，对符合条件的，公安机关做出批准的决定，作业单位即可进行爆破作业。

施工中如发现实际情况与评估时提交的资料不符，并对安全有较大影响时，应补充必要的爆破对象和环境的勘察及测绘工作，及时修改原设计，重大修改部分应重新上报评估。

六、钻孔

1.布孔

炮孔布置形式直接影响爆破的级配，该工法炮孔平面布置成长方形，参见图3。

2.钻机对位

钻机的对位直接影响钻孔质量，其要求为：对位准、方向正、角度精。

3.钻孔的作业的基本要求

1）必须熟悉岩石性质，摸清不同岩层的凿岩规律；

2）掌握钻孔操作要领：孔口要完整，孔壁要光滑，保证排渣顺利；

3）钻孔基本操作方法：软岩慢打，硬岩快打。

4.清孔和验收

炮孔钻好以后，用压缩空气清除孔底的岩粉和岩屑，测量炮孔深度及角度，验收合格后，做好炮孔防护工作，防止地表水及杂物流入孔内。

七、炸药和雷管的选择和检查

炸药宜用条状装药；当炮孔有水时，应采用抗水性良好的炸药，其爆力等参数合格；雷管宜选用非电毫秒导爆管雷管。

在实施爆破装药前，应对所有使用的爆破器材进行外观检查。雷管管体不应压扁、破损、锈蚀，加强帽不应歪斜；导爆管管内无断药，无异物或堵塞，无折伤油污、穿孔，端头封口；乳化炸药不应稀化或变硬。

八、装药

1.装药结构（图4）

1）采用全孔不均匀径向不耦合装药结构，炮孔下部径向不耦合系数取m=1.0~1.3，炮孔上部径向不耦合系数取m=1.5~2.0。

2）对于钻孔直径为ф140毫米时，上部装药段长度为h₃，采用ф70毫米、ф80毫米、ф90毫米和ф100毫米炸药药卷，药卷直径从上向下逐渐增大；下部装药段长度为h₂，采用ф110毫米炸药药卷；顶部填塞段长度为h_o，采用岩粉或炮泥逐层捣实，参见图4。当台阶高度H=15米，垂直钻孔，超深取h₁=1米，炮孔长度L=16米时，取h₂=4米、h₃=8米、h_o=4米。

2.装药方法

采用人工装药，装药前每孔顶面预先按设计数量放置各种不同规格炸药，装药人员必须按装药结构及数量装药，装药必须到位。

九、连接起爆网路

宜采用毫秒导爆管雷管连接成簇并联起爆网路。同排炮孔雷管宜采用同段别雷管，后排雷管比前排雷管延迟100~150米/秒起爆。详见图5。

十、验收网路

1.网路连接所用的爆破器材必须与设计一致，确保雷管的起爆时间与设计相符。

2.网路节点传爆雷管应呈“一”字形绑扎，雷管聚能穴方向与导爆管的传爆方向相反，导爆管均匀分布在起爆雷管上，用胶布紧密包扎，并用沙包压盖。

3.起爆导爆管的雷管与导爆管捆扎端头的距离不小于15厘米。

4.爆破网路的防护必须按设计进行，防护过程中必须确保网路安全。

十一、清场、警戒和起爆

1.深孔台阶爆破最小安全距离不得小于200米；沿山坡爆破时，下坡方向飞石安全允许距离应增大50%。

2.根据警戒信号，对爆区进行清场，确认安全后，起爆站按指挥部指令准时起爆。

十二、爆后检查和清除斜坡上的危石

起爆后15分钟，在烟尘消散后，由爆破技术人员对爆破工作面及警戒区内进行安全检查，其检査内容包括：

1.确认有无盲炮；

2.爆堆是否稳定，有无危坡、危石；

3.警戒区内的设备、建筑物有无受损。

经确认爆区安全后报告爆破现场指挥人员，解除警戒。怀疑有盲炮时，参照十三执行。

十三、盲炮检查与排除

1.盲炮的检查

深孔台阶爆破后，正常情况下的爆堆前抛明显；堆积块度均匀，爆堆高度明显低于台阶面；爆堆与未爆岩体之间的沟缝明显。

爆后检查若发现以下情况：

1）组炮孔或个别炮孔未响，爆堆不完整，没爆炮孔承担的爆破岩体完整；

2）个别炮孔爆破后，岩体出现少量裂缝，大部分未动；

3）爆破的局部区域岩体完整，局部区域的顶面明显高于爆堆面，四周可见清晰的沟缝。出现以上三种情况，可以按盲炮进行检查处理。

2.盲炮排除处理方法

1）处理前爆区周围100米（具体距离由爆破工程师确定）以外设立危险标志，进行警戒，无关人员不应接近。

2）派有经验的爆破员进行处理，爆破工程师参与。

3）处理方法如下：

——若爆破网路未受破坏，且最小抵抗线无变化的，可重新连线起爆；最小抵抗线变化者，应验算安全距离，并加大警戒范围后，再连线起爆。

——可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆。爆破参数由爆破工程技术人员确定并经爆破领导人批准。

——所用炸药若为非抗水硝铵类炸药，且孔壁完好时，可取出部分填塞物向孔内灌水使之失效，然后做进一步处理。

——机械挖运清渣时，如发现盲炮或未爆的炸药和雷管，应立即停止机械作业，同时报告现场管理人员，安排有经验的爆破员或由爆破技术人员处理或回收。可用手持式爆炸品探测仪辅助排查未爆的炸药和雷管。

十四、清运石料、清底

对爆破的爆堆，用挖掘机开挖，分选后或直接装车运走。由爆破技术人员对爆后的台阶面根底进行盲炮排查和处理。