浅谈露天深孔爆破参数的选取

四川冶金

ＳｉｃｈｕａｎＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ

Ｖ０ｌ２９Ｎｏ．４

Ａｕｇｕｓｔ，２００７浅谈露天深孔爆破参数的选取

张顺朝１张志呈２蒲传金２雷俊学３龚成４

（１．洛阳黄河水泥集团有限责任公司河南洛阳４７１８００；

２．西南科技大学环境与资源学院四川绵阳６２１０１０；

３．四川双马水泥股份有限公司四川江油６２１７１６；

４．四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司川西北分公司四川江油６２１７０９）

【摘要】总结和分析了露天深孔台阶爆破参数选取的历史和现状，介绍了爆破参数的计算方法和公式，有一定的参考价值。

【关键词】露天深孔爆破爆破参数炸药单耗

ＳＵＰＥＲＦＩＣ！ＩＡＬＶＩＥＷＳｏＮＴＨＥＥＬＥＣ’１１０ＮｏＦＴＨＥｏＰＥＮ－ＰＩＴＢｏＲＥＨｏＬＥＢＬＡＳＴＩＮＧＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ

ＺｈａｎｇＳｈｕｎｃｈａ０１ＺｈａｎｇＺｈｉｃｈｅｎ９２ＰｕＣｈｕａｎｊｉｎ２ＬｅｉＪｕｎｘｕｅ３ＧｏｎｇＣｈｅｎ９４

（１．ＬｕｑｍａｇＨｍｇｌｌｅＣｏｎｃｒｅｔｅｒｏｕｐＬｔｄ．，４７１８００；

２ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴ酏ｈｎｏ］ｏｇｙ，ＳｉｃｈｕａｎＭｉａｎｙａｎｇ，６２１０１０；

３．鞑ｃｌｌｕ蚰Ｄ叫咻ｈｏ嗍ＣｅｍｅｎｔＬｉｍｉｔｅｄ

Ｃｃｃｐｏｍｆｉｏｎ。ＳｉｅｈｔｍＪｉａｎｇｙｏｕ，６２１７１６；４．Ｓｉｅｈｍｍｓｈｕｙｕｏｉｌｂｕｉｌｄｉｎｇｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｅｎ画ｎｅｅｒｉｎｇｃｏｍｐａｎｙ０ｆｌｉｍｉｔｅｄｌｉａｂｉｌｉｔｙｂｒａｎｃｈ商∞ｏｆｎｏｒｔｈｗｅｓｔ０ｆ￥ｉｃｈｍｍ，Ｓｉｅｈｕａｎｊｉａｎ９３ｎｍ，６２１７０９）

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｂｏｕｔｏｐｅｎ—ｐｉｔｂｏｒｅｈｏｌｅｂｌａｓｔｉｎｇａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄ∞ａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｆｏｒｍｕｌａｓｏｆＭａｓｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｖｅｃｅｒｔａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌｖａｌｕｅ．

［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｏｐｅｎ－ｐｉｔｂｏｒｅｈｏｌｅｂｌａｓｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｂｌａｓｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｕｎｉｔｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ１引言

深孔爆破是指采用炮孔直径大于７５ｍｍ、深度

大于５ｍ的爆破。所谓露天深孔爆破是指施工中采

用台阶式开采，如图１所示ｗ。台阶是由水平台面，

台面与台面的垂直或倾斜面组成。台面与台面的垂

直高度称为台阶高度，从台面的坡脚到台阶边称作

台阶宽度，台阶的连续长称作台阶长度或开挖长度。台阶高度一般５～１５ｍ，台阶宽度必须满足铲装作业的需要，可达到几十米至几百米宽，台阶坡面坡度不等，一般为７０。左右。

深孔爆破通常采用潜孔、牙轮和回转等穿孔机械。钻头直径一般是８０～３００ｍｍ，大型露天矿采用牙轮钻机，ｉＬ径一般为３１０—３８０ｍｍ，最大为４４０

图１台阶形状

ｃ一台阶宽度；Ｈ一台阶高度；ａ一台阶坡面角

ｎｎｌｌｏ

近二十年来，随着大、中、小型钻孔机械改型的出现，深孔爆破技术得到迅速发展。特别是各类小型潜孔钻机的改进型，适应各种条件下台阶式开采

的石方开挖施工，并在铁路、交通、水电、采石、采矿四川冶金第２９卷

等部门大力推广使用，其原因是由于深孔爆破有以下突出的优点：

１）不受开采空间的，有利于实现钻孔工作的机械化和自动化，减轻劳动强度，施工管理简单，工作比较安全，适应性强；

２）深孔爆破可以采用先进的爆破技术，改善爆破质量，提高生产能力和劳动生产率，降低单位投资和开采成本；

３）提高工程质量，加快施工进度，由于施工机械化，用人少，工效高的特点，工程成本低；

４）减少了炸药消耗量，安全性好，根据铁二局的统计，由于深孔爆破是条形装药，炸药比较均匀地分散在岩体中，用药量容易控制。所需炸药量为一般硐室爆破的三分之一至二分之一，所以爆破地震强度、飞石距离、空气冲击波和岩石破坏范围都比药室大爆破小。

正因为如此，露天深孔爆破在国内外广泛地应用。表１为世界上几个发达国家露天矿开采占总开采量的比例”１。

表１几个国家采用露天开采的比例

在前苏联和美国等技术先进的国家，筑路工程中深孔爆破占整个爆破工程量的９０％以上”１。上个世纪９０年代中期，我国重点铁矿山中，露天开采铁矿石约占９８％”１，全国黑色冶金矿山中露天开采比重为８２％。在铁矿露天开采中，大型矿山的产量所占比重较大，如全国有１６个年产３００—１０００万吨的大型露天矿山，其设计生产能力为１０７７０万吨，约占全国铁矿石产量的６０％。

２露天深孔爆破的布置方式和基本要素

２．１露天深孔爆破的布置方式

露天深孔爆破的布置方式，有垂直孔和倾斜孔两种，如图２所示。从台阶深孔爆破效果和作业安全性来看，倾斜孔优于垂直孔，其原因为：

１）沿炮孔全长的爆破抵抗线相等，因而矿岩破碎均不易产生大块和留根底；

２）爆堆高度和宽度容易控制，有利于铲装：

３）可通过调整钻孔角度，保持所需的台阶坡面角度，爆破后坡面比较平整；

４）采用倾斜孔时，钻孔设备至台阶坡顶线的距离比垂直孔大，因而设备和人员作业都比较安全。

２．２露天深孔爆破的基本要素

露天深孔爆破的基本要素如图２所示。

图２深孔爆破基本要素

Ｈ一台阶高度，ｍ；ｗ一底盘（板）抵抗线，ｍ；ａ一台阶坡面角，ｏ；

Ｌ－－－擅孔深度，“；Ｌｃ—炮孔装药长度，ｍ；Ｌｓ—堵塞长度，ｍ；ｈ＿超深，ｍ；ｃ’一坡顶线至孔口的距离，ｍｏ

３深孔爆破参数设计

台阶式深孔爆破作业有钻孔、爆破、装运及其后的破碎作业。这些作业紧密相连互为影响．这些作业中最重要的是钻孔爆破作业。钻孔爆破中，特别重要的是爆渣的破碎程度，它不仅直接影响到转载作业，而且铲装运输和机械破碎作业及各项成本的影响也很大。为此，在台阶式开挖爆破设计时，必须考虑岩块的破碎程度，使其最大限度地符合装载等有关作业的要求。

３．１钻孔设计注意事项

进行钻孔设计前应该研究：岩体结构和构造、岩体性质、台阶高度、爆破规模及采用的爆破方法、装运方式、钻孔爆破成本、环境安全措施等；再选择钻机，确定钻孔直径和孔深，最小抵抗线，孔距和排距，超深等，这些参数中最终要的是钻孔直径。在确定各类参数后，在进行钻孔爆破试验，最后决定适合现场条件的爆破标准。

３．２钻孔孔径ｄ

钻孔孔径与最小抵抗线和孔间距离密切相关，也与炸药爆破效果、爆破规模和钻孔效率等有关。所以必须根据现场的生产规模、台阶大小、钻孔成本等选定钻机及其钻头的直径（孔径）。目前常用的

孔径（钻头直径）有８０、１００、１５０、１７０、２００、２５０、３１０第４期ＳｉｅｈｕａｎＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ

ｍｍ等。现在有增大钻孔直径的趋势，有的已经达到４１０１＇ｎｎｌ，但随着钻孔直径的增大，底部装药直径也增大，对孔底岩石的破坏深度也增大。前苏联学者０１认为一般柱状药包爆破，底部的破坏深度为８—１０倍的药包直径，孔口地面破坏范围为１００倍的药包直径。实际上爆破的破坏范围与岩石性质、地质构造、炸药性质、装药结构等有关，因此，不能一概而论。

此外，随着钻孔直径的增大，大块率和飞石的危险也相应增大，所以不能只看到加大孔径，可以减少钻孔数量和加快施工进度的一面，而要全面衡量其利弊。

３．３底盘（板）最小抵抗线（Ⅳ）

抵抗线的大小是爆破效果和爆破安全最重要的参数，其值应当正确选取。过大的底盘抵抗线造成残留根底多，后冲作用大，爆炸能量不能得到充分利用，不仅浪费炸药，还可能产生飞石，而且使钻孔工作量增大。

选择抵抗线的大小，必须使其适合被爆矿岩的性质、所用炸药的特性和数量以及炮孔直径的大小等，还应满足平台安全作业条件。合理选择抵抗线的目的，既要提高爆破效率，又要降低炸药单耗，保证爆破质量。确定底盘抵抗线的常用方法有以下几种，但较广泛应用的是最小抵抗线长度为孔径倍数的计算方法。

１）垂直钻孔

（１）根据穿孔的安全作业条件

Ｗ＝Ｈｃｔｇｎ＋Ｃ．１，１３

（２）考虑岩体裂隙性，引入节理裂隙系数

Ｗ＝５３ｋ・ｄ・瓶石，ｍ

（３）按每孔装药量

Ｗ：ｄ仁！§纽，ｍ

～ｍ’ｑ

（４）根据每孔装药量和每米炮孔装药量

。／ｏ．５６ｑｉ＋４ｍ・ｑ・ｑ１・Ｈ・Ｌ一０．７５ｑ１

ｗ２√————１ｉｉｌｒ——一’ｍ

（５）按台阶高度的经验公式

驴＝（０．６—０．９）Ｈ，ｍ

（６）与岩石的坚固性系数有关的公式

Ｗ＝（Ｏ．２４日・芷’＋３．６）ｄ／１５０，ｍ

（７）最小抵抗线长度为孔径的倍数

Ｗ＝ｋｌｄ，ｍ

上式中ｄ．——钻孔直径，１１１１１１；

｝一岩石裂隙系数，节理裂隙发育ｋ＝

１．２，不发育时ｋ＝１．０；

△——装药密度，ｋ吕／ｍ’；

ｐ一岩石密度，ｋｓ／ｍ３；

ｑ——炸药单耗，ｋｇ／ｍ３；

ｍ——炮孔密集系数（即孔距与排距之

比），一般ｍ＝１．２～１．５；

ｑｌ——每米炮孔装药量，ｋｇ／ｍ；

＆’——与岩石坚固性系数有关的系数，见

表２ｔ２’；

ｋｌ——倍数系数，见表３‘４１；

其它符号意义同前。

表２与岩石坚固性有关的系数

，６８１０１２１４１６ｌｇ２０ｋ’１．１７０．８７０．７００．５８０．５００．４４０．３９０．３５

２）倾斜炮孔

采用倾斜炮孔爆破时，底盘抵抗线可近似按下式确定：矽：坐：！业．。

ＳⅡ１理

或

ｎ划￥１ｎ。ｔ詈，ｍ

’Ｙ口

式中口—啪孔倾斜角（ｏ）；

其它符号意义同前。

３．４孔间距ａ

孔间距。是指同一排炮孔中相邻炮孔中心线之间的距离，它是深孔爆破的一个很重要的参数，因为［２］它控制了炮孔间相互的应力效应。一排炮孔同时起爆时，两炮孔问的介质受到来自两侧的商温高压气体的冲击，将产生压碎圈及其裂隙，它们处于两炮孔爆破所激起的应力场中，且岩石还将有互相

碰撞作用。如果两孔间采用间隔和微差爆破，先爆四川冶金第２９卷

孔还为后爆孔开创了辅助自有面，并使先爆孔在介

质中的剩余应力为后爆孔所利用，从而为破碎孔间岩石创造了更加有利的条件。

孔间距的大小与炸药性能和岩石性质有关，并受破碎块度影响。孔距与底盘抵抗线（最小抵抗线）有关，表达式为：

ｏ＝ｍＷ．ｍ

式中ｍ——邻近系数，即ｍ＝ａ／Ｗ，标准的孔距为最小抵抗线的１．２５倍，一般取０．８—１．４倍。国内外一些露天矿山的经验表明，适当地减小底盘抵抗线和加大孔距是改善爆破质量的途径之一。表４为国内部分矿山的ｎ与ｍ的变化范围”１。

裹４炮孔问距与密集系数的变化范围

爆破翔孺１≯％Ｆ—丽型百

清渣爆破２５０４—１１５—１１０．３６—１．０８１．０－２．５

３１０５～６６．５—８０．４２～０．５０１．０—１．０７

２（３０３—４５—６０．５６～０．７０１．０一Ｉ．１１挤压爆破２５０４—１１５—１１０．５９—１．４０１．０—１．６８３１０５—６６．５—８Ｏ．６７～０．７８１．０—１．０７大孔碳破”２（１００７５。－１１６８～１２２１ｏ．８０８．一７２１．５０１．５２３．一４８６．４６

３．５排问距ｂ

排间距ｂ是指多排深孔爆破时，相邻两排孔间的垂直距离，是一个相关参数。

３．５．１等边三角形布孔

。与ｂ的关系可按下式计算

ｂ＝ａｓｉｎ６０。＝Ｏ．８６６ａ．ｍ

当每个炮孔负担的爆破面积为Ｓ（Ｉｌｌ２），则

ａ＝层，ｍ

由于单孔装药量Ｑ（ｋｓ）与Ｈ，ｎ，ｂ，ｑ有如下关系：Ｑ＝ｑ・Ⅱ・ｂ・日，将ｂ＝ａ／ｍ，或口＝ｍｂ代人，则：

。＝√夥，ｍ

”√丁言’Ⅲ

ｓ＝辱，ｍ

３．５．２排间炮孔平行布置

排间炮孔平行布置，排间距ｂ可按下式计算：

ｂ＝如，ｍ

式中．卜—－排间系数【“，根据岩石软硬程度常取为０．４５一Ｏ．７５。

３．６超深ｈ

台阶深孔爆破为了克服台阶底板的夹制作用，使爆破后不留根底，而在钻孔时使孔深大于台阶高度的那一部分长度称为超深ｈ。

超深不足时，将产生根底或抬高地板标高，影响铲装工作。超深过大，将造成钻ｆＬ与炸药的浪费，破坏下一台阶的顶板，给穿孔造成困难，并会增加爆破地震强度。超深主要取决于岩石的可爆性，如果岩石坚硬，结构面不发育，则超深要加深。

超深与底盘抵抗线的大小，台阶坡面角和孔底部装药情况有关，一般可用以下经验公式计算：

ｈ＝（０．０５—０．３）Ⅳ，Ｉｎ

ｈ＝（０．１—０．２５）日

ｈ＝（８—１５）ｄ

ｈ＝（１．２—１．６）评ｒ／／Ｑ工，Ｉｎ（此公式的准确性需要校正）

３．７孔深厶

由于一般都要钻到比台阶底部还要深，故孔深一定要大于台阶高度。

垂直孔：Ｌ６＝Ｈ＋ｈ，ｍ

倾斜孔：Ｌｂ＝Ｈ／ｓｉｎｃｚ＋ｈ，ｍ

３．８孔边距ｃ

孔边距是指坡顶线至孔口的距离，主要是为了保证钻机作业安全和核对堵塞长度。Ｃ值不应小于２—３ｍ。当确定底盘抵抗线后，可按下式计算孔边距Ｃ。

Ｃ＝Ｗ—Ｈｔｇａ。ｎｌ

３．９堵塞长度‘

炮孔堵塞长度ｔ应从降低爆炸气体能量损失，并尽量增加炮孔装药长度两个方面进行考虑。这是因为合理的堵塞长度，以使炸药能量尽可能朝抵抗线方向作用，并控制爆生气体对空气的冲击，而使爆生气体用于对岩石破碎进一步做功。如堵塞长度过大，则使单孔装药量减少，易于产生大块，影响爆破质量，若选值过小，易产生“冲天炮”或产生较多的远距离飞石。一般认为ｔ和Ｗ、ｄ有关。

￡，＝（０．７—１＿０）Ｗ，ｍ

但从爆破效果等考虑，最少应等于最小抵抗线的长度。资料口１建议，垂直孔取（Ｏ．７—０．８）Ⅳ；倾斜孔取（０．９—１．０）Ｗ。

Ｌ＝（２０～３０）ｄ，ｍ

式中小—锚孔直径，ｍｍ。

４单位炸药消耗量和单孔装药量

计算深孔爆破炮孔装药量，首先要确定合理的第４期ＳｉｃｈｕａｎＭｅｔａｌｌ叼

单位炸药消耗量，这是直接影响爆破效果及其安全的主要因素之一。从目前露天深孔爆破的实际情况来看，因为现场的条件不一样，还没有精确和统一的计算单位炸药消耗量的方法。一般情况下，都是根据条件通过爆堆和破碎情况来调整。

４．Ｉ单位炸药消耗量口

单位炸药消耗量ｇ表示爆破单位体积岩石所需的装药量，简称单耗，它取决于以下几个因素”１：１）岩石的爆破性。一般与岩石的物理力学特性和结构特征有关，岩石越坚硬越完整，单耗就越高；

２）炸药的威力。使用炸药的威力越高，单耗越低；

３）装药堵塞情况。堵塞越差，单耗越高；

４）开挖对爆破的要求。即要求爆后块度的大小，爆堆堆散的范围等。

上个世纪末，我国冶金矿山炸药单耗为０．１—０．３４ｋｇ／ｍ３。当采用多排孔爆破时，后排孔比前排孔约增加ｌＯ一２０％的装药量。水利水电工程的岸坡开挖、铁路和公路路基开挖等，为了将部分岩石向坡下抛出以改善爆破效果，减少二次爆破量提高铲装运和粗碎效率。因为穿爆、机械破碎及磨矿三者的费用中，穿爆费用仅仅占１５—２５％，后两项却占７５—８５％Ｃ２］。深孔爆破炸药单耗可参考表４（表中系采用２＃岩石炸药）。

４．２单孔装药量Ｑ

单孔装药量Ｑ按下式计算：

前排孔：Ｑ＝ｇ・＂・口・日，ｋｇ

后排孔：Ｑ＝（１．１—１．２）ｑ・６・口・Ｈ，ｋｇ

表４ｇ与，的关系

堂互坚里丝蔓墼！：！＝！！：兰！！！！！！！！兰！！垫！Ｉ！￡堂！！：兰！：塑！：竺旦：塑竺：墅竺：堑！：竺旦：翌！：竺！：！！

参考文献

１．日本工业火药协会．新爆破手册［Ｍ］．期北科学技术出版社，武汉：１９９８

２．秦明武，李荣福，牛京考．露天深孔爆破［Ｍ］．山西科学技术出版社，西安：１９９５

杜。北京：１９８５

４．冶金部黑色金属矿山情报网，中国金属学会凿岩爆破学组．露天矿爆破技术论文选缩．１９８３

５，普永发，陈怀宇．李香灿．爆破员培训教材［Ｍ］．冶金部安全教育中心，１９８５

收稿日期：２００６．９．１ｌ

３．马乃耀．王中黔，史雅语，等．爆破施工技术［Ｍ］．中国铁道出版

（上接第４４页）

在管理流程上有质的差别，当企业重组扩大后，如果企业没有先进的管理流程及水平与之适应，那么重组所带来的新增效益有可能会被管理成本的上升所抵消。新的企业集团，在兼容各企业的管理和文化特点的基础上，重点在于企业的规划发展、资源的平衡及协调、内部各子公司的激励与考核等职能。

５．３企业集团核心竞争力的构建

西南地区的钢铁企业的实力相对较弱，如何通过联合重组提高核心竞争力，促进产业发展是一个重要课题。新的企业集团重点围绕资源的利用和保障能力、技术创新及工艺装备的提升、资本运营能力及营销能力等方面构建自身的核心竞争力。

６结论

（１）西南地区钢铁产业面ｆ临资源有限，布局分散，规模小，总体工艺水平不高，产品档次低，竞争力不足，发展缓慢等问题，在新的产业及外部竞争加剧的条件下，钢铁企业的联合重组是企业生存发展的需要，也是推动发展该地区行业健康发展的需要。

（２）根据西南钢铁企业的特点，可通过先期建立合作联盟，形成行业发展共识；然后通过合作建设投资公司，共同开发资源、共同建设新的生产基地等方式，形成重组平台；最后由新投资公司对重点企业实施重组，最终完成西南钢铁企业的联合重组。

（３）西南地区钢铁企业重组必须依据国家的有关产业，在的积极支持下，才能有效推进。

（４）西南钢铁企业的联合重组，重点要加强核心竞争力的构建，同时研究科学高效的管理流程，做好企业文化的融合。

（本文仅为个人观点，不代表任何单位意见）

收稿日期：２００７．２．５