李蘭彬¹，代晉²，王貴明²，夏東凱²

（1.南芬露天鐵礦，遼寧 本溪  117014；2.遼寧省公安廳治安管理總隊，遼寧  沈陽  110032）

摘  要：南芬露天鐵礦年采剝總量近8000多萬噸。在爆破過程中，有時會出現根底。本文根據巖石爆破機理，將根底分為一般根底和靠幫根底兩大類。本文分析了露天礦山爆破時根底產生的機理和部位，總結出了拉底爆破的基本原則，并在實踐中得以應用，保證了爆破安全和爆破質量。

關鍵詞：根底；爆破機理 ；拉底爆破；爆破參數設計

前  言

        爆破時，在爆區所在范圍內的底部有部分巖石沒有破碎，這部分沒破碎的巖石稱之為根底。爆破過程中產生的根底影響著工作面的正常推進，通常需要二次拉底爆破來解決此類問題。對于拉底爆破[1]，一是保證拉底爆破的安全，再就是保證拉底爆破的效果。露天礦的二次拉底爆破多次出現拉底飛石過遠傷及人員設備的事件；拉底爆破很容易出現爆破效果不好的情況，一旦拉底破碎的巖石松散性不夠、大塊較大并且多，這對后續影響極大。為此，拉底爆破需要認真總結研究。

1  根底爆破機理與分類

1.1 根底爆破機理

        爆破自由面的位置對爆破作用產生影響。炮孔中的裝包在自由面上的投影面積愈大，愈有利于爆炸應力波的反射，對巖石的破壞愈有利。

根底的爆破是多自由面爆破[2,3]，它符合爆破的霍金遜效應[4]，由于爆破存在著自由面，壓縮應力波反射生成的拉伸應力波陣面。所以在巖石內的一定位置既受到入射壓縮應力波的壓應力作用，又同時受到反射拉應力波的拉應力作用。兩種應力波的合成應力為拉應力（即反射波的頭部與入射波的尾部疊加，使巖石在自由面附近處于受拉狀態）。當合成拉應力大于等于巖石的動態抗拉強度時，巖石就會被拉斷而發生片落。

這種爆破機理[5]適用于在臺階前部和中部的根底的產生，（如圖1），這些根底的特點是：孤立的，不依附于其他巖體。對于靠幫根底的產生（如圖2），除了以上的爆破機理，還有炸藥在爆炸后形成的應力波作用到靠幫的坡面形成反射波作用于根底，加強了在自由面表面的拉應力，使爆破作用力加強和破碎范圍增大。

1.2 根底的分類

根據以上根底的爆破機理，可將根底分為一般根底和靠幫根底。

（1）一般根底：是指各個自由面完全獨立，不依附與其他物體，如圖1。

一般根底出現在：

1）爆區的頭排抵抗線部位。這種情況在爆區為清渣或是在邊緣部位較為常見，這是由于爆區頭排底盤抵抗線偏大，爆區頭排炮孔的爆破作用范圍沒能超過抵抗線，爆破后形成臺階根底。

2）爆區的中間。孔網參數較大的中間部位的臺階底部、炮孔超深不足的臺階巖體底部。在孔網參數偏大的中間部位，由于受炸藥破壞的作用較小，爆后使得此處大塊增多，根底情況嚴重。

3）盲炮產生的根底。原因有：施工錯誤、打斷線、或者是炸藥或起爆材料沒有發揮正常作用。

（2）靠幫根底：是指根底有一自由面依附在完整的巖體上，它們之間的巖體已經完全分離，但其裂縫較小，如圖2。

南芬露天礦在境界線位置采用小孔徑傾斜孔進行預裂爆破，靠幫根底就出現在預裂孔附近。

2  根底的爆破設計

在露天礦中，根底一旦產生，一般經過電鏟、勾機等鏟裝設備清理出原巖，表面露出巖石的原始產狀后，經測量找出該爆區，分析根底產生的原因，然后確定穿孔設備和布孔參數，打孔和驗孔工作完成后，設計每孔藥量、起爆順序和爆破警戒范圍，最后實施爆破。

2.1 根底爆破參數設計遵循的基本原則

（1）首先對拉底進行分類，是一般根底還是靠幫根底。

（2）根據根底產生原因確定布孔方式和設計孔深，避免打到盲炮上，避免炮孔底部集中；孔網均勻，孔深為根底寬度的1/2到2/3。

對于盲炮產生的根底，布置炮孔要避開原孔位，距離原炮孔孔徑的10倍以上。對于其他根底，布置炮孔的間距一般為炮孔直徑的10—20倍。所有炮孔孔深一般在根底寬度的1/2—2/3。

（3）根據自由面數量確定裝藥量，對于一般根底，要根據自由面的數量，直接按表1的比例關系確定藥量；對于靠幫根底，除了考慮靠幫的自由面外，需按再加上1—2個自由面，再根據表1確定藥量。

藥量設計是根底二次爆破設計的關鍵，由于根底的形狀、大小以及所在位置的不同，要根據自由面的數量確定炸藥量，下面是自由面數量與炸藥消耗量的關系[4]。

（4）良好的填塞是保證爆破效果的重要措施。

3  應用實例研究

在南芬露天礦采場中部142水平處產生巖石一般根底，巖性為上盤混合巖，節理裂隙發育不良，底長12 m，寬7 m，高1-3 m，平均2.3 m，體積為193 m3左右。距該處根底北30 m是正在運行的排水系統，不能破壞，詳情如圖3所示：

根據拉底設計的基本原則，首先確定根底為一般根底，分析根底出現原因是該處爆區孔眼超深不足引起的根底，出現在爆區中間。根據現場實際情況，采用孔徑為115 mm的鉆機鉆孔。

3.1 孔網參數設計

設計孔距為1.5 m，起爆點兩孔孔距1 m；孔深為3.5 m（設備能力所限），尖角處孔深2 m。傾斜角度為50-55度。現場布孔15個，鉆孔方式如圖4所示。

3.2 爆破藥量和起爆順序設計

自由面的數量為2個，此種巖石用115 mm孔徑的爆破單耗為0.9 kg/m3，那么對應的爆破單耗為q：0.9×0.83＝0.747 kg/m3。那么總裝藥量由公式1式計算：

                                          （1）

式中，Q為總炸藥量，kg；q為爆破單耗，kg/m3；V為體積，m3。q＝0.747 kg/m3，V＝193 m3，所以需要總藥量為Q＝0.747*193＝144 kg，現場使用2號巖石乳化藥卷（90 mm，4 kg/卷），即36卷，每孔藥量見表2。

起爆順序從背對北部排水的方向開始起爆，起爆點設在11和12號孔處，采用25 ms地表雷管7發，孔內400 ms雷管15發。（連接網絡如圖5所示）

3.3 爆破效果

爆破后爆破飛石控制在20 m以內，爆區大塊較少，滿足鏟裝要求，如圖6所示。

對于靠幫根底，在上盤370水平的一處靠幫根底的爆破中，飛石飛出800 m，直接由上盤飛到了下盤擴幫的邊坡上，造成一人輕傷，事故教訓慘重。這里不再贅述。

4  總  結

拉底爆破是一項精細爆破工程，需要有扎實理論知識和豐富的現場實踐經驗，本文對于拉底爆破的分類對拉底爆破具有指導作用。在現場實踐中，需要遵循拉底爆破的基本原則進行爆破作業，這樣才會保證爆破安全和取得較好的爆破效果。

參考文獻：

[1]  孫科.中深孔爆破技術在銅礦峪礦的應用與優化[J].世界有色金屬,2018(15):48-49.

[2]  郭清川,王建鑫.多自由面孔內外延期分段微差減震爆破技術[J].露天采礦技術,2016,31(06):38-40+45.

[3]  李顯寅,蒲傳金.自由面對爆破效果的影響分析.礦物與加工.2009(12),26-31.

[4]  汪旭光.爆破設計與施工[M].北京:冶金工業出版社,2011.

[5]  張鵬強.露天深孔爆破合理超深及微差時間的研究[D].東北大學,2011.