加强松动爆破与降震措施在矿山的运用

    我公司石灰石矿矿区周围有铁路、居民区和工业场所。矿区分为东矿和西矿，东矿区距民宅较近。两矿区都具有多层次的露天开采矿岩面。潜孔钻机打孔，钻孔直径均为l15mm 。中深孔爆破，爆破采用非电塑料导爆管毫秒雷管分段起爆，主要采用粉状乳化炸药爆破。台阶高为10～18m。采剥方法根据工作线布置和推进方向为纵向推进采剥方法。利用装载机、液压破碎器配合挖掘机进行铲装，自卸矿车运输。随着水泥销量的不断增加，石灰石需求量由年产40几万吨增至400多万吨。因此，为减小爆破震动，保证居民的生活稳定，同时，不影响采矿强度和矿山中长发展生产计划，我公司采用加强松动爆破和各种减震控制技术进行降震，达到预期的松动爆破效果，确保炸药单耗的下降和生产秩序的正常。

1  松动爆破

松动爆破(loosening blasting)是将岩体破碎成岩块，而不造成过多飞散的爆破技术。它的装药量只有标准抛掷爆破的40％～50％。松动爆破的爆堆比较集中，对爆区周围未爆部分的破坏范围较小。其又分普通松动及加强松动爆破。普通松动爆破后岩石只呈现破裂和松动状态，可以形成松动爆破漏斗。加强松动爆破形成可见的爆破漏斗，并产生少量抛掷。

2  降震措施

2．1选取合理的爆破参数

2．1．1  孔网参数

    为防止能量过于集中，使炸药均匀地分布在被爆岩体中，以达到减小爆破震动强度的目的，爆破设计中要选取比较合理的孔网参数：

    1)炮孔密集系数要尽量大于1；

    2)采用大孔距小排距爆破技术，我公司矿业采用的孔网参数一般为：5m×4.5m或5.5m×5m；

    3)减少炮孔超深，其控制在0.8～1m；

    4)孔口堵塞长度要合理，防止孔口药量集中或是充填过大；

    5)采用孔内间隔装药。

2．1．2单位炸药消耗量

    过大的炸药单耗，会使爆破震动和空气冲击波增大，并引起岩块过度移动或抛掷。相反，会延迟和减小从自由面反射回来的拉伸波效应，也使爆破震动增大。我公司矿业通过近几年的爆破实践得出最优炸药平均单耗是0.08～0.1kg／t。

2．1．3  一次爆破炸药量

    一次爆破时的最大炸药量与爆破震动的强度成正比，一次爆破药量越大，爆破震动强度越大。爆破时必须严格控制。采矿强度需要加大爆破药量时，必须采用分段(包括排间分段、孔间分段和孔内间隔分段)起爆，但不影响爆破总装药量和爆破矿石总量，满足生产需要。东、西矿在进行深孔爆破时，东矿一次爆破药量一般控制在1t左右，西矿一次爆破药量一般控制在2t左右。当采矿强度需要加大爆破药量时，则采用“一孔一段”来分段起爆，或采用“空气间隔器”间隔装药，以减少震动。

2．1．4  利用孔间“单孔起爆”降低爆破震动强度

    其机理是爆破过程中，每个炮孔的起爆都是相对的。同时，首发炮孔的起爆为后继炮孔的前方、侧方提供了三个自由面和补偿空间。本孔药柱爆炸后产生的爆轰波传至所有的自由面后将同时发生部分反射，反射波又同时抵达起爆中心，与后继波阵面发生迭加反射，当相邻炮孔的延期间隔选取合理时，相邻爆孔间的矿岩移动时，还会发生相互碰撞挤压，从而保证岩石的进一步破碎，并能最大限度地降低爆破的最大震动。东矿爆破时，考虑到民宅距离，一般用Ms-3段地表雷管来连接Ms-1段、Ms-5段或Ms-7段孔内雷管。使用时，地表雷管与孔内雷管采取一孔一段连接，可保证各排炮孔按顺序“单孔起爆”，实现爆破网络的优化形式，有效降低爆破震动强度。

2．2 利用微差技术

2．2．1微差起爆

    微差起爆是将爆破的总药量分组以毫秒级的时间间隔进行顺序爆破，对减弱爆破地震效应有很大作用。我公司矿山大量的爆破实践表明，在总装药量及其它条件相同的情况下，微差起爆的震动强度要比齐发爆破降低1／3～2／3。其降震率计算公式为：

    δ=(V—V_l)／V=l-2／3η

式中：

δ——降震率，％；

    V ——齐发爆破质点震动速度，cm／s；

   V_l  ——微差爆破质点震动速度，cm／s；

  η——齐发爆破总装药量与微差爆破最大一段装药量之比。

2．2．2  确定微差时间的原则

    大量试验研究表明，产生地震效应最小的微差时间同补充自由面以及利用爆破碎块碰撞进行补充破碎所需的微差时间是一致的。这就是说，选择地震效应最小的微差时间，不会影响爆破效果。确定微差时间的原则有三：①使前后起爆的炸药量产生的地震波主震相不重叠：②选取微差时间应使前后起爆的炸药量产生的地震波互相干扰；③使排间延发时间大于排内延发时间。经过几年的研究和实践证明，此时间一般选取30-50ms为宜。当然，这还要按不同的地质条件和环境，通过测试和长期观察来确定。

2．2．3  创造良好的自由空间

    通过长期的爆破试验得知，临空面良好的炮孔爆破，即靠近自由面的炮孔爆破时产生的爆破震动小，爆破效果较好。因此，我公司矿山在爆破施工中利用充分的临空面，配合微差技术，让所有炮孔均能有良好的自由空间，使炮孔爆破后，特别是后排炮孔爆破后产生的压缩波可以从这些自由面反射，获得最大的松动，减少后冲，达到降低爆破震动的最大效果。