摘 要

Abstract 5

1绪论 6

1.1引言 6

1.2国内外露天台阶爆破现状 6

1.3露天台阶爆破存在的问题 8

1.4本文的指导思想及解决的主要问题 8

2几种岩石破碎理论和露天台阶爆破机理 10

2.1 冲击波反射拉伸破坏理论 10

2.2爆炸气体膨胀压破坏理论 11

2.3冲击波和爆炸气体综合作用理论 11

2.4 现代爆破理论的基本观点 11

2.5露天台阶爆破机理 12

3影响岩石爆破效果因素分析 14

3.1炸药和岩石的匹配关系 14

3.2装药结构 14

3.2.1不耦合装药对爆破效果的影响 14

3.2.2 间隔装药对爆破效果的影响 15

3.3炮孔因素 15

3.3.1 炮孔直径 15

3.3.2 炮孔堵塞质量 16

3.3.3超深 16

3.4孔网参数 16

3.5起爆顺序 17

3.5.1排间顺序起爆 17

3.5.2波浪式顺序起爆 17

3.5.3楔形起爆顺序 18

3.6延期时间 18

4改善露天台阶爆破效果的措施 20

4.1爆破设计过程的优化 20

4.1.1以爆破理论为基础的实验优化方法 20

4.1.2应用爆破优化软件 20

4.2.装药结构 21

4.2.1水耦合装药 21

4.2.2空气间隔装药技术 21

4.2.3孔内混合装药技术 21

4.2.4 下部堵塞、中部装药、上部堵塞装药技术 22

4.3孔底起爆 22

4.4宽孔距小抵抗线爆破技术 23

4.5提高炮孔堵塞质量 24

4.6以单孔台阶爆破漏斗的试验结果参数确定孔网参数 25

5结论与展望 28

5.1结论 28

5.2展望 28

参考文献 29

致谢 30

摘要

露天台阶爆破是进行露天矿山生产所必须的技术手段。该爆破方法目前主要存在大块率、根底率高等问题，这极大地增加了矿山的生产成本。因此，对该技术进行优化是十分必要的。

本课题以现代爆破理论的基础技术为理论基础，针对露天台阶爆破目前存在的问题分析了其产生的原因及主要影响因素。此外，本文还对国内一些学者及矿山从不同角度对露天台阶爆破所进行的优化设计进行了分析比较，总结了改善露天台阶爆破效果的技术和措施，并从充分利用炸药能量的角度提出了确定露天台阶爆破孔网参数的方法。

关键词：露天台阶爆破；大块；根底；优化

Abstract

Bench blasting is a necessary technical means for the production of open pit mines.Today，this blasting method has some problems of a high percentage of large block and toe rock rate base rate ，which has greatly increased the cost of the mine.Therefore，it is necessary to optimize the technology.

Based on the theory of modern blasting，This paper analyses the blasting mechanism of bench blasting based on the theory of modern blasting.In view of the existing problems，we analyze the causes and main influencing factors.In addition，this paper also analyzes and compares the optimum designs of bench blasting which mentioned by some scholars and mines in China from different angles，summarizes the technology and measures to improve the effect of open pit bench blasting，and presents a method to determine the parameters of open pit bench blasting from the point of full use of the energy of explosives.

Key words: bench blasting; large block; toe rock; optimization

1绪论

1.1引言

露天台阶爆破是露天矿进行生产所必须的一个技术手段。随着矿山生产的进行，许多矿山的台阶爆破出现了许多问题，原有的设计参数无法满足矿山的高速发展。与此同时露天台阶爆破技术也在不断发展。因此，国内外的一些露天矿山根据自己矿山的地质地形条件在爆破的某个环节上做了一些有利的改进，提高了爆破的质量，降低了生产成本，取得了很好的效果。但露天台阶爆破是一个复杂的系统工程，是在多个环节的共同作用下来完成的。因此，要想达到好的爆破效果，有必要进行更深层次的爆破机理研究，系统的分析、权衡爆破的各个环节，以期达到更好地爆破效果。

1.2国内外露天台阶爆破现状

随着国内外各学者对露天台阶爆破的不断深入研究，在爆破技术方面，装药结构、孔网参数、微差间隔时间、起爆顺序等相比之前都有了比较大的提高。另外，随着爆破器材，如：工业炸药、雷管质量及功能的不断提高，矿山生产的综合生产效率也大大加强了。

(1)钻孔。随着钻机的质量、自动化程度的提高，可承受载荷的增大，钻机与GPS和GLONASS卫星定位技术的紧密结合，钻孔的精度越来越高。如著名的布塞鲁斯国际公司（以生产露天矿设备而闻名)新推出了一款39R型柴油式钻机，其可钻炮孔直径可达311mm，钻头最大可承担4.08t的载荷。

（2）孔径。国外的露天矿爆破规模较大的一般可达35～70万t/次。因此，国外的大型露天矿台阶高度一般较高，炮孔直径较大，台阶高度多在在14～29m之间，孔径多为310～414mm。而对于矿山规模比较小的矿山，其台阶高度多在6—12m，孔径在150～172mm之间不等。反观国内的露天矿山，除去一些矿岩节理和裂隙发育比较严重的矿山之外，一般孔径在200～310mm之间。国内外几个著名矿山的技术指标和主要爆破参数如表1。

表1 国内外一些露天矿爆破参数及有关指标

分析上表可知，几个露天矿的台阶高度普遍在12m以上，炸药类型也多为铵油炸药、乳化炸药等，孔网参数中，孔距和排距相差不大，也就是说炮孔密集系数m普遍较小。

（3）超深。邓国英等通过多次爆破实验结果证明增加前排孔的超深能大大降低后排炮孔的底盘抵抗线，而增加后排炮孔的超深，有利于破碎台阶底盘矿岩的破碎质量。应当注意的是，当增加前排孔和后排孔的超深后，除了增加堵塞长度外，炸药单耗仍应保持不变。璩世杰等认为孔底间隔装药能够有效地避免炮孔超深部分对下部台阶造成的破坏。高毓山等认为超深的长度应该综合考虑底盘抵抗线和台阶坡面角的大小等。

1.3露天台阶爆破存在的问题

目前露天矿存在的普遍问题是大块率高，爆堆不够松散或不够集中，有根底等问题。经过理论分析以及结合一些学者的意见，笔者认为有以下几点原因：（1）地质构造。由于露天矿岩体的复杂性加上地质勘探时未对节理裂隙等做更全面的了解，孔网参数并不随着节理裂隙而变化。这样，爆炸爆轰时气体首先沿着节理面破坏岩石，大量的高温高压气体提前逸出，导致大块的产生。（2）装药结构不合理。连续装药使炸药能量过于集中，炸药附近的岩石过度破碎，导致作用于稍远岩石的能量减少，达不到破坏岩石的作用，大块就会增加，炸药能量利用率低。（3）炮孔质量。钻孔过程中钻杆发生倾斜，导致最后形成的钻孔孔口与孔底抵抗线不同，当抵抗线过大时就会产生大块或根底。（4）充填问题。若炮孔过度填塞，将使药柱重心过低，炮孔上部自由面和孔口部位因院里药柱重心产生较多大块；若堵塞不充分，爆生气体易过早从炮孔逸出，甚至形成“冲天炮”，容易形成大块。（5）起爆方式问题。排间顺序微差起爆，就同一排炮孔而言，由于相邻炮孔的共同作用，各相邻炮孔径向裂隙的连通早于炮孔径向裂隙到达自由面的时间，导致炮孔平面裂开和填塞料的过早松动，爆轰气体迅速排入大气，气体膨胀能的损失，大块产生。

1.4本文的指导思想及解决的主要问题

要想解决上述露天台阶爆破中存在的问题，必须要立足于坚实的理论基础。本课题以现代爆破理论的基础技术为理论基础，针对露天台阶爆破的特点，分析爆破过程中的应力场分布、爆破工艺的科学性以及影响爆破效果的因素。通过对炸药类型、孔网参数、炮孔特征、装药结构、起爆方式、充填长度等因素的综合分析研究、提出解决方法和改善爆破设计的方法。