王鹏鸣

（新疆安顺达矿山技术工程有限责任公司，新疆 乌鲁木齐830000）

1 引言

爆破工程岩体是一种非均质、各向异性的介质，岩体在形成过程中经过风化、地应力等作用，其内部存在大量的层理、裂隙、断层、节理等结构。众所周知，结构面在爆破作用过程中会产生应力集中、反射、折射、泄能、能量吸收、楔入、改变破裂线等作用。不连续非均质岩体会对爆生气体、应力波产生重大影响，造成爆破大块率偏高和根底残留等问题[1]。大块率偏高降低了挖运效率，同时处理大块、根底等质量问题需使用免爆破碎锤、二次爆破处理，既增加了爆破成本又存在一定的安全隐患，因此研究如何提高非均质岩体爆破质量具有十分重要的意义。

2 工程概况

某露天煤矿设计生产能力1千万t/年，矿区地质结构复杂，岩性变化较快，原生节理发育完善。主要岩石有泥岩、页岩、砂岩，其中砂岩尤其是黄砂岩，坚硬致密，施工难度大。

该矿采用单斗挖掘机-卡车开采工艺，煤和岩台阶高度为15 m，台阶坡面角为70°，采掘带宽度25 m。钻机采用一体式潜孔钻机，钻孔直径138 mm、115 mm。采用松动爆破施工工艺，爆破器材选用混装乳化炸药（含水）、混装铵油炸药（不含水），起爆器材选用数码电子雷管、导爆索等。

3 存在的问题

目前在非均质岩体爆破中主要存在以下问题：①大块较多。爆堆存在明显的大块，根据现场统计，在西帮台阶中部以及南帮台阶中下部，由于岩层倾斜方向和岩层发育较为完善，导致爆破后下部岩体抛出，上部岩体出现不规则沉降性裂开，大块较多，无法满足采装要求。②爆堆形状不规整。延爆堆走向沉降不均匀，有些爆堆前面部分沉降小，抵抗线大，爆炸应力波和爆生气体对台阶上部岩石的爆破作用小，破碎程度低，从而形成大块。③爆破后根底较多。采剥过程中台阶后两排孔区域出现大片根底，且有部分区域根底过高，对采剥及后续爆破作业造成了极大影响。

4 拟采取的措施

4.1 选择合理的孔网参数

针对台阶硬岩部位，采用缩小孔距、增加排距，提高孔网密集系数方式，孔距设定在6～7 m，排距设定在4～5 m。对于软硬夹层部位，由于爆破中软岩区域岩体抛出，硬岩区域岩体出现不规则沉降性裂开，大块较多无法满足采装要求。在软硬夹层硬岩部位布置套孔，套孔深度与硬岩部位深度一致。

4.2 优化装药结构

在软硬夹层部位，采用分段间隔装药结构，在软岩部位采用岩粉、空气间隔器填塞阻隔，以保证爆轰波充分作用于硬岩部位。

4.3 合理选择爆破器材

在软硬夹层部位，根据岩石结构的不同特性进行分段装药。根据波阻抗相匹配原则，在软岩部位选用爆速较低的混装铵油炸药，可增加爆破作用时间。在硬岩部位选择爆速较高的混装乳化炸药，可减少爆破单耗，确保硬岩岩体充分破碎。

4.4 合理选择延期时间

起爆器材选用数码电子雷管较导爆管雷管具有安全性和可靠性高、良好的联网可检测性、延期精度高、延期时间可以任意设定等特点[2]。对于硬岩部位缩短孔、排间延期间隔时间，可保证爆破能量全面均匀做功，提高相邻炮孔之间爆破协同作用[3]，减少爆破大块和根底。适当提高软岩部位孔、排延期时间，充分发挥爆破漏斗作用，提高炸药做功能力。

4.5 提高起爆能量

之前爆破过程使用的起爆药包为直径为32 mm的成品乳化炸药，由于孔径较小，爆速相对较慢，起爆能较小，不能保证混装乳化炸药、混装铵油炸药完全爆轰，降低了炸药能量利用率。为提高起爆能，起爆药包改用直径为70 mm的成品乳化炸药。

5 工程应用试验

本次爆破试验的岩体剖面如图1所示。该部位临空面硬岩夹层较厚且上下部岩层较软，是较为典型的非均质岩体。

图1 待爆岩体区域剖面图

5.1 孔网参数

在爆破试验中，根据爆破作业的各项要求及现场地质情况变化，对爆破作业参数进行调整。孔网参数设定为（5/6/6.5）×4.5 m。对于硬岩部位，首先根据岩性变化增加套孔，根据硬岩部位穿孔深度调整套孔深度（1.5～10 m）。在软岩部位使用岩粉增加填塞高度（1～1.5 m），以直径为70 mm的成品乳化炸药作为起爆药包。

5.2 爆破网路设计

对于硬岩部位，缩短延期时间可提高相邻炮孔爆破协同作用及增强应力波的相互叠加，保证爆破能量作用全面均匀，减少爆破大块及根底。本次试验爆破延期时间为孔间25 ms，排间67 ms。具体爆破网路敷设如图2所示。

图2 爆破网路敷设示意图

5.3 爆后效果

爆破后爆堆伸出高度和宽度符合要求，爆堆伸出部分块度均匀，但存在部分大块，从爆破表面效果来看，爆破效果较为理想。

爆破后爆堆伸出高度和宽度符合要求，爆堆伸出部分块度均匀，从爆破交界处看出，使用套孔作业对于硬岩较厚区域效果有明显提升；从爆破表面效果来看，爆破效果较为理想。具体爆破效果如图3所示。

图3 爆破效果图

6 结论

在非均质岩体爆破过程中，采取以下措施可有效提高爆破质量，降低爆破单耗：合理增加套孔，减少表面大块。硬岩部位缩短延期时间，软岩部位提高延期时间可提高爆破能量利用率。硬岩部位采用混装乳化炸药，软岩部位采用混装铵油炸药，可有效降低爆破单耗，提高爆破质量。后续爆破过程中可采取空气间隔装药，优化延期时间等方式进一步优化爆破技术。