论露天矿山无导爆索光面爆破技术应用

伦海强

【摘 要】在介绍露天矿山边坡光面爆破的工作原理，无导爆索光面爆破主要参数的选择和无导爆索装药的施工方法的基础上，结合自身从事矿山爆破工程实践经验，针对露天矿山无导爆索光面爆破应用要点进行逐一分析，希望对全面提升露天矿山无导爆索光面爆破工艺水平有所帮助。

【关键词】露天矿山，无导爆索光面爆破，矿山爆破，爆破技术

1 引言

光面爆破是一种通过采用密集布置炮孔、不祸合装药或其它特殊装药结构，利用光爆孔炸药的同时起爆，以形成光滑平整开挖面的控制爆破技术。它的最大特点就是可以减少对周边围岩的破坏，保持边坡的稳定性，保障矿区作业安全。同时光面爆破技术还可以减少超挖、欠挖，降低爆破振动效应及空气冲击波危害，在露天矿山边坡控制爆破中有着广泛的应用。

2光面爆破工作原理及特点

2.1光面爆破的实施步骤

沿露天矿山的开采边界布置一排密集炮孔，采用线性不祸合装药结构，在主爆区起爆之后，通过导爆索实现光面爆破孔由孔口向孔底起爆。利用爆炸应力波的导向作用及爆生气体的扩缝作用使爆破裂隙沿设计的开挖边界形成平整坡面。

2.2光面爆破孔的形成

爆炸应力波由炮孔向四周传播，在孔壁及炮孔连线方向出现裂缝，随后在爆炸气体作用下，使原裂缝延伸扩大，最后形成平整的开裂面。

2.3预裂成缝机理

预裂成缝包括应力波的作用过程和高压气体的作用过程，两个过程有先后，但又连续不可分割。

（1）应力波作用过程

预裂成缝第一个过程是应力波的作用过程，当应力波从孔壁向四周传开后，产生切向拉应力，当拉应力超过岩石的抗拉强度时岩石破裂。最初的裂缝出现在炮孔壁向外的短距离内，如果应力波在两孔之间能够发生叠加，那么，在此区段内，合成拉应力也能使岩石产生裂缝。这些裂缝给预裂面的形成创造了有利的导向条件。

（2）高压气体作用过程

爆炸高压气体紧接着应力波作用到孔壁上，它的作用时间比应力波要长得多。炮孔周围形成准静态的应力场，相邻炮孔相互作用，并相互位于应力场中。孔中连线方向产生很大的拉应力，孔壁两侧产生拉应力集中。如果孔的间距很近，则炮孔之间连线两侧全部是拉应力区，并达到足以拉断岩石的程度。爆炸气体作用是预裂缝最终形成的基本条件，起着主导的作用。

2.4光面爆破的主要特点

（1）岩石的抗拉强度比抗压强度小得多，光面爆破利用岩石抗拉强度低的性质，充分发挥炸药爆炸拉应力作用，使光爆层岩石产生一定程度的破碎。

（2）光面爆破炮孔为弱装药，其爆炸能量主要形成光爆面和抵抗线方向剪切面，不足以对光爆层岩石进行有效破碎。但由于底部夹制作用大，需在底部进行加强装药。

2.5导爆索作用

通过上述原理分析，光面爆破所使用的导爆索的作用主要是实现空气间隔，控制药量，实现孔内乳化炸药逐节起爆，从而可实现应力波在孔内的不断叠加。

基于此，在光面爆破作用机理下，在无导爆索的情况下，可以通过采用竹片绑扎乳化炸药、孔内毫秒延期导爆管雷管起爆，实现光面控制爆破。

3 无导爆索光面爆破的主要参数选择

无导爆索光面爆破技术相应的爆破参数与传统的导爆索光面爆破参数的选择基本一致，但仍需根据多次的爆破试验不断调整选定的参数，形成有效的PDCA循环，以保证光面爆破边坡的成型质量，确保边坡安全。本文仅针对无导爆索光面爆破的主要参数进行描述。

3.1最小抵抗线

3.2孔距

3.3 不藕合系数与装药量

（1）不藕合系数

光面爆破实施效果的好坏，影响因素为不藕合系数的选取。不祸合系数是指炮孔直径与装人炮孔的药包直径的比值，不藕合系数选取合理，则光面爆破效果好。当不藕合系数为1时，药包的爆轰波可直接传递给岩石，且效率最大;当不藕合系数增大时，炮孔直径大于药包直径，药包四周存在空隙，从而降低了爆炸的峰压，进而降低或避免了过度粉碎岩石，也使爆压作用时间增长，提高了爆破能量利用率。光面爆破正是利用此规律而得以实现，光面爆破的不藕合系数一般取2-4，结合实际，一般采用120mm或140mm孔径炮孔，配合使用32mm，5Omm，60mm乳化炸药药卷，使不祸合系数符合设计要求。

（2）装药量

石灰石矿山岩石坚固性系数户8左右，光面爆破单耗q=0.19-.38kg/m3，通过光面爆破试验，根据边坡成型质量等因素选取具体的、合理的单耗值，从而计算出光面爆破单孔药量。但光面爆破孔自孔底至孔口，由于各个区域所受的夹制作用有所区别，该作用自孔底至孔口逐步减少，因此光面爆破线装药密度分为药量加强段、药量减弱段。一般来说，线装药密度按照底部1-2m区域药量加强，单耗是正常区域的2倍，在接近孔口区域，线装药密度是正常区域的1 /2-1 /3，具體长度根据爆破试验效果调整。

需要说明的是，虽然采用无导爆索的装药结构，但其装药量的计算方式与采用导爆索的光面爆破装药量计算方式一致。

4 无导爆索装药施工方法

采用导爆索装药结构的光面爆破，其起爆方向为从孔口向孔底起爆的正向起爆方式;无导爆索光面爆破是反向起爆的方式，其施工方法如下：

根据上述计算的孔内药量，将炸药与提前加工好的竹片按照设计要求进行绑扎，并将导爆管雷管置于底部，实现孔内连续装药，如装药高度过低时，可采用空气间隔装药。绑扎完毕后，两人操作，将竹片与炸药放人炮孔内，并在孔口固定，后与主爆区起爆网络连接，实现起爆。

采用此种装药结构时，光爆孔内、光爆孔之间不宜再分段，宜采用同一段位，相邻两孔同时起爆后，不仅两孔周围各自形成一个应力场，而且在炮孔之间的连心面上，应力波发生叠加，形成应力加强带。当岩石介质所受到的切向拉应力大于岩石的极限抗拉强度时，沿两孔连心面形成贯穿裂缝，从而实现光面爆破。也正因为如此，需控制爆破规模，若同时起爆的光面爆破孔数过多，爆破振动过大，则岩体的破坏程度也会随之增加，不利于边坡保护。

5 结语

综上所述，在不藕合装药的前提下，实行线性装药，选取合理的最小抵抗线，并增加适当的辅助孔，按照控制爆破的成缝机理，使用无导爆索光面爆破技术可以达到较好的爆破效果。

参考文献：

[1]黄志凌.高速铁路隧道不同围岩下光面爆破关键技术[J].中国建筑科技，2019. 28（6）：
131一132.

[2]楼晓明，陈鹏辉.威斯特铜矿临近边坡缓冲爆破技术研究[J].铁道建筑，2015. 65（5）：89-91.

[3]翟东明，喻江武等.路堑边坡光面爆破设计理论及应用探讨[J].铁道建筑，2016（5）：144-146.

[4]张迅.光面爆破不藕合装药参数优化的试验研究[J].工程爆破，2020.25（6）：
27-31.

[5]吴奎，孙巍.浅述预裂爆破和光面爆破技术[J].四川水利，2008（2）：45.