预裂爆破技术在矿山开采中应用探析

预裂爆破技术在矿山开采中应用探析

陈和胜

江苏船山矿业股份有限公司 江苏镇江 212113

摘要：现如今，随着时代的进步，推动了我国采矿事业的发展，越来越多的新技术被广泛应用在矿山开采中，其中最常见的便是工程爆破技术。在矿山开采中工程爆破技术占据着至关重要的地位，当前已经被广泛应用于地下开采、露天开采中，本文就预裂爆破技术在矿山开采中的应用进行简单探讨。

关键词：预裂爆破技术；矿山开采；应用

引言

近年来，矿山开采作业在安全、效率等方面提出较高要求，对于开采人员来说，应适当创新开采技术，以便满足低风险、高效率的生产需要。当前预裂爆破技术备受业内人士关注，此项技术在安全开采、科学爆破、岩体结构稳定等方面独具优势，能够促进矿山开采活动常态化进行，推动矿山事业良性发展。

1预裂爆破技术基本介绍

工程爆破技术细分多种，其中预裂爆破技术适用于露天矿产开采、基坑开挖、隧道掘进等。此项技术应用原理：土方开挖环节，爆破人员设计轮廓线、起爆贯穿性裂缝，经振动力度掌控完成轮廓标准化开挖任务。预裂爆破作业实践满足爆破轮廓边界与设计轮廓边界相一致的要求，基本上不会出现超挖、欠挖现象。此外，预裂爆破技术具有岩体结构完整、边坡结构稳定等作用。该技术在露天矿山开采中广泛应用，真正满足大量开采、安全开采等需要。随着矿山开采要求的不断提高，大直径深孑欲裂爆破法相应优化，一定程度上能够扩大应用范围，保证我国矿山开采的安全性和规范性，最终矿山生产业经济效益和社会效益将同步提高。

2预裂爆破施工技术

2.1预裂孔施工技术

(1)测量放样。主要结合矿山的边坡设计的坡比确定钻孔的开口位置，因为设计的高程和实际开口位置的高程可能存在偏差，应当结合开口高程和钻孔角度来确定开口的位置。(2)控制钻孔角度。预裂孔钻孔的倾角和方位角将对预裂爆破的超深产生影响，最终影响爆破的效果。(3)预裂孔装药。根据计算出的线装药密度，间断把Φ32×200二级岩石乳化炸药与导爆索共同绑在一个长竹片上再将其装入孔内。装预裂孔药时只需将孔口段堵塞即可，预裂孔孔口堵塞的长度为0.8~1.1m，预裂孔底板1m的范围类增加2.5倍的药量，顶部1m范围内需减少50%的药量。

2.2主爆孔施工

若主爆孔的孔底和壁面的距离过小时，爆破将破坏终采边坡，而距离过大时，又将影响爆破效果，需要二次爆破出来，再经数次试验后，本次的距离控制在2.5-3m。(1)孔距和排距设置。经反复试验，本矿山开采中孔距设置为3.5m，排距设置为3.0-3.5m。(2)设置孔的深度。为了保证下一个台阶的完整和下一平台终采边坡的预裂钻孔施工，尽量少留岩石坎，主爆孔的深度只需钻至下一梯段高程，不超深，在约定倾角时，预裂孔同相邻的一排主爆孔水平距离不能低于3m，孔底水平距离不能低于2.5m。(3)主爆孔装药。在装药时采取不耦合装药方法，将Φ120乳化药卷装入Φ200的孔径中，不耦合系数设为1.67，单耗取值通常为0.35-0.45kg/m3，结合现场爆破施工的经验和爆破效果调整孔网参数。

2.3爆破网络

孔内起爆采用双导爆索，孔间的连接使用导索连接，单响量不可超过150kg，用MS10段非电雷管引爆主爆孔，使用MS1-MS6连接整个爆破网络。

3预裂爆破参数选择

正确地选择预矿山裂爆破参数，是取得良好的预裂爆破效果的前提。然而，预裂爆破的重要参数及其影响因素很多，如孔径、孔距、炸药性能、线装药密度、装药结构、岩体的组织及构造等，现就我国矿山840m水平顶板扩帮（6号勘查线附近），具体确定其参数，由于从矿山地质资料可知此矿山地质岩体段属于白云岩，而白云岩的抗压强度从《矿山岩石力学》查到〔B〕=78-245mpa，《根据露天矿爆破》总结的预裂破爆参数经验公式，可算出不耦合系数K=1+18.32〔B〕-0.26，则K=3.4-4.2，符合各矿采用的不耦合系数，一般为2.4~5的范围。根据此段矿山地质条件可取不耦合系数为4，确定预裂爆破参数如下：（1）钻孔直径。由于矿山缺乏所需专用设备，只好采用生产钻孔机来钻预裂孔，而矿山工程采用KT7潜孔钻机，其孔径φ＝100mm。（2）钻孔间距a=19.5φ(k-1)-0.523，其中φ=100mm，K=4。a=19.5×100(4-1)-0.523=1866mm.符合孔间距为钻孔直径的10倍~13倍要求。并取钻孔间距a=1.8m。（3）线装药密度ρ=78.5φ2K-2ρ；其中φ=100mm，K=4，ρ炸药密度为0.933克/cm3，则ρ=1322.9克/m。预裂爆破装药密度变化范围为0.6Kg/m~3.5Kg/m，而ρ=1.3229Kg/m也满足需要。（4）预裂孔深。由于此地段台阶高度H=10m，根据矿山地质条件并确定预裂孔深度H=11.5m，其误差不能超过±0.3m。（5）预裂孔排列。由于受平台宽度的限制，预裂孔布置成垂直孔。（6）装药结构。预裂爆破要求炸药在孔内均匀分布，因此装药不耦合。由于底部夹持较大，不容易形成所需的裂纹。因此，通常有必要增加孔底的电荷密度。一般底加量2.5倍。（7）堵塞长度。为了保证高压爆炸气体，需要良好的孔口堵塞。堵塞长度较短，而装药太高，可能会导致孔变成漏斗。堵塞时间过长，充电过低，顶部很难形成完整的预裂。堵塞长度和炮孔直径有关，通常并取直径为12倍~20倍，因此，取为2.5m，并且孔口1.5m不装药，不堵塞。（8）起爆方式与起爆时差，采用导爆索起爆，预裂孔超前主爆孔的起爆时差为100ms。

4注意事项

4.1关于预裂后在预裂面附近钻辅助孔或爆破孔

成孔率低的问题，实际施工时，在地质情况不佳的情况下，解决这一问题的措施主要是控制预裂装药量和堵塞段长度。

4.2关于预裂与爆破区爆破连线的问题

预裂药包的结构形式较多地采用间隔装药，导爆索引爆。当预裂孔与开挖区爆破孔在一次放炮内起爆，为达到预裂效果，预裂应先响于开挖区。预裂所用的导爆索爆速为6000～7000m/s，是爆破区所用传爆管爆轰速度2000m/s的3倍。若预裂与爆破区相连雷管选用不当，预裂过早起爆所产生的飞石在爆破区内传爆管传爆之前将传爆管砸坏，将造成爆破区哑炮。故预裂连结起爆雷管段位应早于相邻主爆孔段位100s左右。

4.3关于预裂孔角度变化的问题

影响预裂孔角度变化的因素除上述外，还存在一些不可避免的因素。如：钻机冲击器外径大于钻杆外径，钻机花架上卡瓦内径与冲击器外径相符。在预裂孔角度≠90°时，钻机开孔沿钻杆轴向施加压力，分解为水平力、垂直力。在钻头接触地面时，水平方向阻力小，钻杆有向水平力方向移动的趋势，钻杆受卡瓦约束。因钻杆外径小于卡瓦内径，在水平力作用下，钻杆轴线偏离原来的轴线位置，使钻杆壁向水平力方向紧靠卡瓦内壁，从而使预裂孔角度在开孔时将变缓，新卡瓦开孔角度变缓约0.5°；而磨损严重卡瓦的开孔角度变缓可达1.5°。由于上述原因，在调整钻机预裂角度时，应比设计角度调陡1°-2°。

结语

煤矿开采会导致沉陷现象，有效利用部分充填技术有效控制煤炭开采造成的沉陷现象，可进一步提高煤矿开采的有效率，可有效解决地址沦陷问题，可避免递质被严重破坏，可有效保护土地资源，并且可实现绿色开发。因此，掌握并充分利用部分充填技术，是非常有必要的。

参考文献

[1]王有安.预裂爆破技术在矿山开采中的应用[J].冶金管理,2018.

[2]李磊.双预裂孔爆破在高瓦斯低渗透煤层中的应用研究[J].矿业安全与环保,2019.

[3]孙玉科，杨忐法，丁恩保，等．中国露天矿边坡稳定性研究[M]．北京：中国科学出版社，2019.