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[摘 要]随着国内外矿山生产实践和开采技术的不断提高，为适应当今市场经济条件下矿山生产的竞争要求，探讨露天煤矿爆破参数优化分析途径非常必要。通过科学的探测和理论认证，如果采用露天煤矿爆破开采技术，是现行所有矿产开采方法中最优化的开采途径。
[关键词]露天煤矿 爆破开采 参数优化
中图分类号：TD425.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0289-01
我国20世纪建成的一些大型露天煤矿，经过几十年的开采，目前已经进入深凹露天开采阶段。随着国内外矿山生产实践和开采技术的不断提高，这些老煤矿均面临技术改造和优化问题，以适应当今市场经济条件下煤矿生产的竞争要求，并在竞争中求得生存和发展。因此，探讨露天煤矿爆破开采的优化途径非常必要。
一、露天煤矿爆破的要求
在爆破危险区内有两个以上的单位（作业组）进行露天爆破作业时，应由有关部门和发包方组织各施工单位成立统一的爆破指挥部，指挥爆破作业。各施工单位应建立起爆掩体，并采用远距离起爆。露天爆破需设避炮掩体时，掩体应设在冲击波危险范围之外并构筑坚固紧密，位置和方向应能防止飞石和炮烟的危害；通达避炮掩体的道路不应有任何障碍。裸露药包爆破，应使炸药与被爆体有较大接触面积，炸药裸露面用水袋或黄泥土覆盖，覆盖材
料中不应含有碎石、砖瓦等容易产生远距离飞散的物质。安排裸露药包起爆顺序时，应保证先爆药包产生的飞石及空气冲击波不致破坏后爆药包，否则应采取齐发爆破。除非采取可靠的安全措施，并经爆破工作领导人批准，否则不应将药包直接塞入进行爆破。在旋回、漏斗等设备、设施中的裸露药包爆破，应在停电、停机状态下进行，并应采取相应的安全措施。在沟谷中及特殊气象条件下进行裸露爆破时，应考虑空气冲击波反射、绕射的影响，加大相应方向的安全距离。
二、爆破上翻及后冲现象
在露天采掘台阶爆破施工中，后排孔后冲上翻是常常遇见的现象，尤其在多排孔爆破时，后冲在未爆台阶坡面上产生的岩体裂隙及后排孔上翻的矿岩堆积在未爆台阶顶面，均会给下一次爆破工作带来很大的困难。
1、控制前排孔底盘抵抗线不得超过台阶高度，加强爆破前根底的清理，减少前排孔根部爆破阻力，起爆时前排孔为后排孔创造好的爆破自由面。
2、根据设计台阶高度，合理布孔，可采用间隔装药结构并减少后排孔装药量。如有可能，在采掘设备条件许可时适当增加台阶高度，从而促进后排孔起爆时的水平运动，而不是出现漏斗和后冲上翻现象。
3、采用多排孔微差爆破时，针对不同矿岩，选择最优的排间微差间隔。对于大区间微差爆破，后排孔爆破条件显然与前排孔不同，其夹制作用较大，并且前排孔爆破应力波和爆生气体对后排孔的爆破影响也很大，如果排间微差间隔过短，前排孔不能在期望的时间内向台阶自由面移动，则后排孔会由于抵抗线过大出现后冲或上翻。前后排孔的起爆间隔按抵抗线计算应在12-16ms/m较为合理，而后排孔应逐段增加时间间隔，一般为10%较为理想，需根据具体情况在爆破实验中探索，以取得良好的爆破效果。一般来讲，台阶高度越短，台阶移动时间就越长，排间微差间隔的增加尤其必要。
三、爆破根底现象
爆破根底的产生，不仅严重影响施工质量，而且处理根底会增加单耗，安全风险也大。根底产生的主要原因是：底盘抵抗线过大、超钻深度不足、台阶坡面角太小、工作线沿岩层倾斜方向推进等。为了克服爆破根底现象，主要可采取以下措施。保证足够的超钻深度，钻孔完成后采取有效的护孔措施，装药前认真测量孔深是否满足设计要求，装药确保入底，以提高孔底爆破威力。超钻深度一般按经验值确定，矿岩越坚固或钻孔直径及孔网参数越大，取值越大；反之矿岩松软、节理发育或孔径及孔网参数越小取小值或不取超深，甚至超深负值。
四、爆破大块
露天爆破后出现大块是最常见的一类爆破不良现象，大块率增加严重影响了矿山的铲、装效率及施工安全。大块的产生由多种原因造成，主要产生在以下区域：①边排孔和台阶坡面之间；②炮孔充填物部分；③软硬岩交接面部分；④坚硬矿岩。爆破中应根据矿山铲、装、运设备选型及矿岩特性，采取技术措施控制大块率。
1、台阶坡面的大块
台阶坡面的大块主要是临近台阶坡面的一定范围，岩体受前次爆破作用的破坏，产生大量岩体裂隙，甚至被切割成较大的块体，台阶坡面大块产生的另一个原因是抵抗线不均匀，由于台阶坡顶线不规则，导致前排孔底盘抵抗线偏差较大，局部台阶底部可能产生过大的抵抗线，或由于台阶坡面角过小，在台阶上部产生过小的抵抗线，很容易使爆生气体通过抵抗弱的台阶上部泄露而产生大块。在施工中要严格控制前排孔抵抗线基本均匀，或注意调整装药量，另外台阶坡面角应不小于75°，起爆前注意将根底清挖彻底。
2、台阶顶部的大块
采用炮孔底部集中装药爆破时，孔口充填部分爆破作用相对较弱，这种装药结构在空间分布的不均匀性导致台阶顶部产生较多大块。
①采用小孔径爆破，小孔径相对应是小的抵抗线、孔间排距和充填高度，此种方法限制了大块的尺寸，同时炸药能量分布相对更加均匀，大块产率低，但会明显提高钻孔爆破成本，可根据矿山采掘运输设备选型情况合理运用。
②采用分段装药法，在炮孔填塞部分安置辅助短药柱，这种药柱的作用是辅助主药柱破碎大量的孔口岩石，但药量不应太大，以免造成过大的空气冲击波、爆破飞石或切断爆破网络。该装药结构的实质是使炮孔内炸药能量重新分布。另外需注意的是，使用这种装药结构短药柱和主药柱需同时起爆，如果主药柱先于短药柱起爆，短药柱可能会随充填物冲出孔外，如果主药柱滞后于短药柱起爆，短药柱会引起孔口裂隙，使主药柱无效释放爆破能量。起爆时应使孔内导爆索同时引爆主辅药柱，这样使孔口即台阶顶部岩体在大爆破时同时被破碎。
3、软硬岩交界面的大块
在同一爆区硬岩和软岩的分界部分，爆堆表层可明显看到大块条带，在爆破介质明显发生变化的部分，容易产生较多大块。这是因为硬软岩分界面相当于自由面，对应力波起到卸载作用，加上岩石软硬程度的变化，使其碰撞破碎效应减弱，因而产生较多大块。在这些区域，可根据软硬岩层的位置，合理调整钻孔深度或增加辅助孔来改善爆破效果。
4、难爆矿岩的大块
在露天矿台阶爆破中，当两个相邻炮孔药包齐发时，沿药包连心线方向应力加强，连心线中点两侧则出现应力降低区，爆轰气体过早的在连心线处释放，结果导致大块率增加。而露天矿长期的爆破实践表明，在不改变孔负担爆破面积的前提下，可通过调整起爆顺序来减少抵抗线，同时增加孔距即通过增大炮孔密集参数以达到改善爆破效果的目的。
小抵抗线大孔距爆破原理是：①大孔距爆破使炮孔之间裂隙不过早贯通，爆生气体产物在相邻炮孔间停留时间延长，径向裂隙和环向裂隙得以充分扩展；②小抵抗线可增强入射波、反射波的作用，增加裂隙发展；③可增大破碎角，为下一排孔形成弧形自由面，近似形成等抵抗线自由面，使沿抵抗线方向的应力均匀传播，从而减少大块。小抵抗线大孔距爆破是在一定的布孔参数基础上，通过改变起爆顺序来实现的，而三角形布孔能在岩体内提供最优的能量分布，同时起爆顺序的调整程度较高。从国内爆破技术资料看，露天矿爆破最佳的密集參数一般在3.5～5.0之间，国外多选择在3.5～4.5。总之，对于难爆矿岩，可采用在小抵抗线大孔距爆破原理和炸药能量均布原理基础上，优化布孔和起爆参数，提高炸药单耗来降低大块率。
针对爆破参数选择不当，爆破器材质量不过关引起的拒爆、跳段现象也是产生大块的原因，可通过优化爆破参数、改进爆破器材质量等加以解决。
参考文献
[1] 王雪峰.露天爆破微差间隔时间及起爆的实验研究.
[2] 煤矿爆破实用手册，露天深孔爆破，北京煤炭工业出版社2007.
[3] 长沙矿山研究院，国内露天矿大区微差爆破技术调查报告1987；国外露天爆破技术简介，1987.
[4] 中国煤炭工业出版社，露天采矿手册.穿孔爆破.
[关键词]露天煤矿 爆破开采 参数优化
中图分类号：TD425.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0289-01
我国20世纪建成的一些大型露天煤矿，经过几十年的开采，目前已经进入深凹露天开采阶段。随着国内外矿山生产实践和开采技术的不断提高，这些老煤矿均面临技术改造和优化问题，以适应当今市场经济条件下煤矿生产的竞争要求，并在竞争中求得生存和发展。因此，探讨露天煤矿爆破开采的优化途径非常必要。
一、露天煤矿爆破的要求
在爆破危险区内有两个以上的单位（作业组）进行露天爆破作业时，应由有关部门和发包方组织各施工单位成立统一的爆破指挥部，指挥爆破作业。各施工单位应建立起爆掩体，并采用远距离起爆。露天爆破需设避炮掩体时，掩体应设在冲击波危险范围之外并构筑坚固紧密，位置和方向应能防止飞石和炮烟的危害；通达避炮掩体的道路不应有任何障碍。裸露药包爆破，应使炸药与被爆体有较大接触面积，炸药裸露面用水袋或黄泥土覆盖，覆盖材
料中不应含有碎石、砖瓦等容易产生远距离飞散的物质。安排裸露药包起爆顺序时，应保证先爆药包产生的飞石及空气冲击波不致破坏后爆药包，否则应采取齐发爆破。除非采取可靠的安全措施，并经爆破工作领导人批准，否则不应将药包直接塞入进行爆破。在旋回、漏斗等设备、设施中的裸露药包爆破，应在停电、停机状态下进行，并应采取相应的安全措施。在沟谷中及特殊气象条件下进行裸露爆破时，应考虑空气冲击波反射、绕射的影响，加大相应方向的安全距离。
二、爆破上翻及后冲现象
在露天采掘台阶爆破施工中，后排孔后冲上翻是常常遇见的现象，尤其在多排孔爆破时，后冲在未爆台阶坡面上产生的岩体裂隙及后排孔上翻的矿岩堆积在未爆台阶顶面，均会给下一次爆破工作带来很大的困难。
1、控制前排孔底盘抵抗线不得超过台阶高度，加强爆破前根底的清理，减少前排孔根部爆破阻力，起爆时前排孔为后排孔创造好的爆破自由面。
2、根据设计台阶高度，合理布孔，可采用间隔装药结构并减少后排孔装药量。如有可能，在采掘设备条件许可时适当增加台阶高度，从而促进后排孔起爆时的水平运动，而不是出现漏斗和后冲上翻现象。
3、采用多排孔微差爆破时，针对不同矿岩，选择最优的排间微差间隔。对于大区间微差爆破，后排孔爆破条件显然与前排孔不同，其夹制作用较大，并且前排孔爆破应力波和爆生气体对后排孔的爆破影响也很大，如果排间微差间隔过短，前排孔不能在期望的时间内向台阶自由面移动，则后排孔会由于抵抗线过大出现后冲或上翻。前后排孔的起爆间隔按抵抗线计算应在12-16ms/m较为合理，而后排孔应逐段增加时间间隔，一般为10%较为理想，需根据具体情况在爆破实验中探索，以取得良好的爆破效果。一般来讲，台阶高度越短，台阶移动时间就越长，排间微差间隔的增加尤其必要。
三、爆破根底现象
爆破根底的产生，不仅严重影响施工质量，而且处理根底会增加单耗，安全风险也大。根底产生的主要原因是：底盘抵抗线过大、超钻深度不足、台阶坡面角太小、工作线沿岩层倾斜方向推进等。为了克服爆破根底现象，主要可采取以下措施。保证足够的超钻深度，钻孔完成后采取有效的护孔措施，装药前认真测量孔深是否满足设计要求，装药确保入底，以提高孔底爆破威力。超钻深度一般按经验值确定，矿岩越坚固或钻孔直径及孔网参数越大，取值越大；反之矿岩松软、节理发育或孔径及孔网参数越小取小值或不取超深，甚至超深负值。
四、爆破大块
露天爆破后出现大块是最常见的一类爆破不良现象，大块率增加严重影响了矿山的铲、装效率及施工安全。大块的产生由多种原因造成，主要产生在以下区域：①边排孔和台阶坡面之间；②炮孔充填物部分；③软硬岩交接面部分；④坚硬矿岩。爆破中应根据矿山铲、装、运设备选型及矿岩特性，采取技术措施控制大块率。
1、台阶坡面的大块
台阶坡面的大块主要是临近台阶坡面的一定范围，岩体受前次爆破作用的破坏，产生大量岩体裂隙，甚至被切割成较大的块体，台阶坡面大块产生的另一个原因是抵抗线不均匀，由于台阶坡顶线不规则，导致前排孔底盘抵抗线偏差较大，局部台阶底部可能产生过大的抵抗线，或由于台阶坡面角过小，在台阶上部产生过小的抵抗线，很容易使爆生气体通过抵抗弱的台阶上部泄露而产生大块。在施工中要严格控制前排孔抵抗线基本均匀，或注意调整装药量，另外台阶坡面角应不小于75°，起爆前注意将根底清挖彻底。
2、台阶顶部的大块
采用炮孔底部集中装药爆破时，孔口充填部分爆破作用相对较弱，这种装药结构在空间分布的不均匀性导致台阶顶部产生较多大块。
①采用小孔径爆破，小孔径相对应是小的抵抗线、孔间排距和充填高度，此种方法限制了大块的尺寸，同时炸药能量分布相对更加均匀，大块产率低，但会明显提高钻孔爆破成本，可根据矿山采掘运输设备选型情况合理运用。
②采用分段装药法，在炮孔填塞部分安置辅助短药柱，这种药柱的作用是辅助主药柱破碎大量的孔口岩石，但药量不应太大，以免造成过大的空气冲击波、爆破飞石或切断爆破网络。该装药结构的实质是使炮孔内炸药能量重新分布。另外需注意的是，使用这种装药结构短药柱和主药柱需同时起爆，如果主药柱先于短药柱起爆，短药柱可能会随充填物冲出孔外，如果主药柱滞后于短药柱起爆，短药柱会引起孔口裂隙，使主药柱无效释放爆破能量。起爆时应使孔内导爆索同时引爆主辅药柱，这样使孔口即台阶顶部岩体在大爆破时同时被破碎。
3、软硬岩交界面的大块
在同一爆区硬岩和软岩的分界部分，爆堆表层可明显看到大块条带，在爆破介质明显发生变化的部分，容易产生较多大块。这是因为硬软岩分界面相当于自由面，对应力波起到卸载作用，加上岩石软硬程度的变化，使其碰撞破碎效应减弱，因而产生较多大块。在这些区域，可根据软硬岩层的位置，合理调整钻孔深度或增加辅助孔来改善爆破效果。
4、难爆矿岩的大块
在露天矿台阶爆破中，当两个相邻炮孔药包齐发时，沿药包连心线方向应力加强，连心线中点两侧则出现应力降低区，爆轰气体过早的在连心线处释放，结果导致大块率增加。而露天矿长期的爆破实践表明，在不改变孔负担爆破面积的前提下，可通过调整起爆顺序来减少抵抗线，同时增加孔距即通过增大炮孔密集参数以达到改善爆破效果的目的。
小抵抗线大孔距爆破原理是：①大孔距爆破使炮孔之间裂隙不过早贯通，爆生气体产物在相邻炮孔间停留时间延长，径向裂隙和环向裂隙得以充分扩展；②小抵抗线可增强入射波、反射波的作用，增加裂隙发展；③可增大破碎角，为下一排孔形成弧形自由面，近似形成等抵抗线自由面，使沿抵抗线方向的应力均匀传播，从而减少大块。小抵抗线大孔距爆破是在一定的布孔参数基础上，通过改变起爆顺序来实现的，而三角形布孔能在岩体内提供最优的能量分布，同时起爆顺序的调整程度较高。从国内爆破技术资料看，露天矿爆破最佳的密集參数一般在3.5～5.0之间，国外多选择在3.5～4.5。总之，对于难爆矿岩，可采用在小抵抗线大孔距爆破原理和炸药能量均布原理基础上，优化布孔和起爆参数，提高炸药单耗来降低大块率。
针对爆破参数选择不当，爆破器材质量不过关引起的拒爆、跳段现象也是产生大块的原因，可通过优化爆破参数、改进爆破器材质量等加以解决。
参考文献
[1] 王雪峰.露天爆破微差间隔时间及起爆的实验研究.
[2] 煤矿爆破实用手册，露天深孔爆破，北京煤炭工业出版社2007.
[3] 长沙矿山研究院，国内露天矿大区微差爆破技术调查报告1987；国外露天爆破技术简介，1987.
[4] 中国煤炭工业出版社，露天采矿手册.穿孔爆破.