關(guān)鍵詞：露天礦山;　孔爆破;　起爆法 
1.前　言
爆破是礦業(yè)工程、巖土工程等生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)至關(guān)重要的工作,特別是露天采礦生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)最重要的工序。爆破成本在礦山生產(chǎn)成本中占有較大比例,而爆破質(zhì)量的好壞直接影響到鏟裝、運(yùn)輸、礦巖粉碎等工序的生產(chǎn)效率和成本。良好的爆破質(zhì)量是采礦工作者一貫追求的工作目標(biāo)，由于起爆器材的不斷改進(jìn),露天礦山的一次爆破量與爆破效果都有了很大的提高。穿孔、鏟裝及運(yùn)輸?shù)母叨葯C(jī)械化,非電導(dǎo)爆器材的完善配套使用,使中、大型露天礦一次性爆破10多萬(wàn)噸乃至數(shù)10萬(wàn)噸已是常事。但就起爆方式而言,目前我國(guó)的許多礦山普遍采用的仍舊是排間微差起爆法(簡(jiǎn)稱V法)。
毫無(wú)疑問(wèn),V法爆破利用排間微差,實(shí)行成排次序起爆而使被爆巖石有效碰撞破碎,減少了大塊,提高了破碎質(zhì)量。與此同時(shí),也大大提高了一次爆破量,減少了輔助作業(yè)量,提高了工作效率和礦山經(jīng)濟(jì)效益。這些優(yōu)點(diǎn)是單排孔齊發(fā)爆破或多排齊發(fā)爆破所無(wú)法與之相比的。這就是為什么大多數(shù)露天礦山普遍采用此法爆破的主要原因。
然而, V法爆破同時(shí)也會(huì)存在和出現(xiàn)下列問(wèn)題:
1)還有一定比例的大塊產(chǎn)出,且主要集中于同排相鄰孔連線的中部。而炮孔周?chē)姆鄣V產(chǎn)出率又較高。
2)后排炮孔由于受爆轟擠壓,爆破后產(chǎn)生較大后沖而影響后續(xù)穿孔作業(yè)。
3)爆破地震波較強(qiáng),對(duì)鄰近村舍建筑都有一定的影響。
4)如因盲炮出現(xiàn)巖墻,處理上則很困難。這是因?yàn)楹笈排诳R發(fā)爆破后往往形成較深的槽溝而使得穿孔設(shè)備難以正常通過(guò)加以處理。就絕對(duì)性而言,人們要想在礦山爆破中徹底消除大塊、地震效應(yīng)和后沖等現(xiàn)象是困難的。但比較而言,則無(wú)論是理論還是實(shí)踐都說(shuō)明:建立在球形爆破效能最優(yōu)化理論基礎(chǔ)上的VR起爆法是實(shí)施中深孔微差爆破的最佳方法。如能切實(shí)加以運(yùn)用,則其爆破效果是非常理想的。
2.VR起爆法作用原理
不同形態(tài)的裝藥起爆示意圖見(jiàn)圖1。
                
  (a)球形體集中藥包    (b)圓柱體長(zhǎng)條形藥包 (c)半圓柱體長(zhǎng)條形藥包
        
(d)雙壁面控制巖體長(zhǎng)條形藥包            圖2 VR起爆方式
眾所周知,理想條件下球形裝藥的爆破作用是徑向球形的。所以,圖1(a)形態(tài)下的爆破效能是最理想的。有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:該情況下的炸藥單耗僅為0. 08 kg/m3,是一般情況下礦巖爆破單耗的1/5。比較起來(lái),圖1(b)形態(tài)下的炸藥單耗要高一些,圖1(d)的炸藥單耗又相應(yīng)比圖1(b)要高。但對(duì)于礦山爆破中的巖體形態(tài)而言,唯有圖1(d)能夠形成和出現(xiàn)。而圖1(d)的最顯明特點(diǎn)是什么呢?就是出現(xiàn)了齒鋸形態(tài)下的雙平面自由面;待爆孔的孔心距雙平自由面的距離大致相等,即可使爆力作用到的自由面近似于圓形面。在這里,若注意到徑向箭頭處乃是前爆破炮孔的中心,實(shí)際上此處已被壓碎破壞這一點(diǎn),就不難想象近圓形面的存在了。這樣,一是增加了有利于爆炸應(yīng)力波反射而拉伸破壞巖體的自由面,二又使爆力對(duì)兩巖壁的作用力近乎相等,從而也就大大地改善了爆破效果。
圖2是典型的VR起爆方案。下面結(jié)合實(shí)為VR爆破作用機(jī)理示意圖的圖1(d)來(lái)分析一下VR起爆法的優(yōu)點(diǎn)。
1)VR法由于實(shí)行了斜側(cè)向起爆,這就使實(shí)際孔距Se與實(shí)際最小抵抗線Be之比達(dá)到了3. 46,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于能形成雙平自由面的最低臨界值數(shù)2. 6。即由于Se遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了正常孔距a,爆破時(shí)相鄰孔無(wú)法相互劈裂貫通而只能使炮孔爆破張角限制在一定的范圍內(nèi)(實(shí)控標(biāo)準(zhǔn)為120°),從而為后爆炮孔創(chuàng)造了雙平自由面。雙平自由面的產(chǎn)生給后爆炮孔提供了充分拉伸破壞巖體的條件。由于在120°張角范圍內(nèi)巖體能較均勻受力,所以,此時(shí)巖塊破碎均勻,大塊產(chǎn)出率低,且在正常情況下不會(huì)出現(xiàn)泄能現(xiàn)象。
2)爆破后巖塊位移的主要方向發(fā)生了變化,即被爆巖塊由原來(lái)的垂直于采場(chǎng)自由面的正向運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾眰?cè)向運(yùn)動(dòng)。從而收縮了爆堆的外移范圍而使爆堆變得更規(guī)整。這既減少了推土機(jī)的作業(yè)量,又提高了鏟裝效率。
3)由于同段起爆孔大大減少,地震效應(yīng)可明顯下降。在適度加大排間起爆微差時(shí)間間隔的情況下,爆破震動(dòng)效應(yīng)更小。
4)每個(gè)起爆排面上僅有一個(gè)孔位于眉線控制帶上,且一般每孔爆破都作用于120°的自由面,故爆破后沖力大大降低,一般不會(huì)出現(xiàn)后沖帶,形成的眉線較為規(guī)整。
5)爆破后形成的槽溝較淺小。當(dāng)爆區(qū)內(nèi)萬(wàn)一有盲炮而產(chǎn)生巖墻時(shí),移動(dòng)穿孔機(jī)補(bǔ)孔并不困難。綜上所述,筆者認(rèn)為:VR起爆法確是一種理想的露天礦中、深孔爆破法。筆者在過(guò)去的爆破實(shí)踐中學(xué)習(xí)運(yùn)用此法,每次爆破均取得了理想的效果。
3.總結(jié)及體會(huì)
學(xué)習(xí)運(yùn)用VR起爆法,以下幾點(diǎn)是值得注意的:
1)由于VR法爆破中的分段起爆排數(shù)較多,每排段的充分爆破就顯得特別重要。若后排在前排尚未充分爆破,即應(yīng)爆巖石還未與巖體相分離時(shí)就使之起爆,則該排面便不能與巖體及時(shí)分離,次第影響去,便會(huì)引起爆堆隆起、后沖等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。故此,應(yīng)參照國(guó)外運(yùn)用該法爆破的經(jīng)驗(yàn)——排間微差時(shí)間應(yīng)當(dāng)不小于5 ms/m抵抗線。即假如抵抗線為5 m,則排間微差當(dāng)不小于25 ms。
2)巖體順序起爆后,越靠后的排面獲得的擠壓空間會(huì)越小,故在裝藥設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)適當(dāng)增加些后續(xù)起爆孔的藥量。
3)為取得既不讓爆堆外撒又不造成后沖后翻的理想爆破效果,每排的左右2個(gè)邊孔的裝藥量均應(yīng)酌減一些。
4)平面布孔應(yīng)取正三角形,即排與排之間任意3個(gè)相鄰孔之間的連線形成的夾角應(yīng)均為60°。唯有如此,才能在采用VR法起爆時(shí)取得爆力作用均勻的效果。