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【摘 要】在矿山开采中，采用一般的爆破方法会使围岩受到不同程度的破坏，造成超挖或使围岩强度和稳固性降低，为以后深度开采带来不安全因素。而光面爆破、預裂爆破和缓冲爆破则能比较有效地控制爆破地震危害的范围，明显地降低爆破对边坡围岩，尤其是高陡峭边坡的破坏程度及危害范围，确保边坡的稳定和施工安全。因此，控制爆破对于露天矿高陡峭边坡具有重要意义。本文结合工程实例详细阐述了露天矿高陡峭边坡控制爆破技术要点。
【关键词】露天矿；高陡峭边坡；控制爆破；光面爆破；布孔
一、控制爆破技术
（一）光面爆破
光面爆破是在轮廓线或挖掘边界线上钻一排较密集的炮孔，使其抵抗线不小于孔距，爆破时沿炮孔联线形成破裂带，从而获得较平整的开挖面。此外，还要选择适宜的装药密度，以控制爆轰对孔壁的压力，使之不破坏炮孔周围的岩石。一般光面炮孔起爆，是在主炮孔爆破后或清碴后再进行。
1、光面爆破作用机理
相临的光面孔同时起爆后，其应力波相遇时可形成叠加应力，它主要是垂直于两药包中心连线方向上的合成拉应力，由于岩石抗拉强度极小，合成拉应力在炮孔中心连线方向上首先产生裂隙而破坏，形成平整的破坏面，其余方向上因裂隙来不及扩展，破坏作用微弱。
2、参数选择
（1）孔径与孔距
孔径等于主爆孔的直径，孔距为主爆孔孔距的1/2～2/3。通常取2.5～3m。
（2）排距
一般是正常炮孔排距的1/2。
（3）抵抗线
该爆破既要使岩石能沿炮孔联线裂开，又要使岩石破碎，一般应使抵抗线大于孔距，即a/W≤0.8。
（4）炮孔深度
台阶高度为10m，超深为1.5～2.0m。
（二）预裂爆破
预裂爆破是在邻近边坡的爆破区域设置预裂孔，通过采用不耦合装药形式，在预裂孔中装入少量炸药，达到减弱装药的目的。预裂孔以适当的时间间隔，先于炮区主爆破孔起爆，爆破后爆破冲击波和高压爆生气体在各预裂孔的位置形成一条贯穿裂缝，隔断或减弱主炮区爆破时高压爆破气体同爆破冲击波对边坡的影响，降震率一般为40%～50%，从而起到保护边坡稳定的目的。
（三）缓冲爆破
缓冲爆破除药量递减的特征外，行距、超深也是逐步减小的。边坡境界线的末排孔较密，这样不仅使装药量逐步递减，而且分布更加均匀，从而使装药不致于集中。
1、布孔参数及方法
布孔要为前排孔到后排孔的药量递减创造条件。例如，孔距为150～170mm，主炮孔呈矩形布置，第一排抵抗线为4.5～5m，其后行距依次为4.2，4.0，3.7m。主炮孔孔距为4.4m，缓冲孔的孔距为2～2.4m。孔距应小于抵抗线。
2、装药量的确定
药量的分配原则是使每段折合药量相等，共折合药量系数为3Q/R。例如，从第一排到第四排每孔装药量分别为87，72，60，48kg，前三排每排分3段起爆，第四排孔分6段起爆，各段的最大药量分别为261，216，182，144kg，至观察点的距离分别为62，58.5，55，51m，则折合药量皆为0.103。
二、邻近高陡峭边坡区域爆破的减震措施
（一）实施微差爆破
微差爆破是相邻或分组炮孔以毫秒级时间差起爆的爆破技术，使用微差爆破技术可以在光面爆破和预裂爆破中达到减弱爆破震动目的。微差爆破的关键在于选取合理起爆时间间隔和起爆顺序。
（二）控制合理的炮孔超深，便于爆破后台阶清理
如果炮孔超深相对较大，上层的爆破作业将对下层台阶的坡顶造成较大深度的破坏，在下层炮区爆破时台阶坡顶线的完好性很难留设。设台阶高度为 H，则超深 h一般应控制在（0.1～0.12） H为宜。
（三）控制最大段装药量
根据爆破震动的经验公式得出，震动速度 V 与最大段爆破装药总量 Q1/3成正比。因此控制爆破作业最大段的装药总量，通过降低爆破震动速度 V 即质点位移量，达到减少爆破作业对边坡的扰动，起到保护边坡的目的。
三、露天矿高陡峭边坡控制爆破案例分析
（一）概况
某铜金矿所处地区干燥少雨，地下水补给条件极差。地貌为沙漠戈壁低缓隆起丘陵区，地形起伏不大，海拔标高950～980m。岩性的蚀变程度从露天境界中心往外，依次为钾化云英闪长斑岩→绢云母化云英闪长斑岩→青盘岩化粉砂岩（青盘岩化云英闪长斑岩），其中钾化云英闪长斑岩占绝大多数。边坡岩性随开采深度增加逐渐变差，整体以青盘岩化→绢云母化→钾化顺序过渡。
根据该露天矿的矿岩性质、地质构造、开采条件、现场装备水平、高陡峭边坡结构参数及爆破经验，采用预裂爆破与光面爆破及缓冲爆破技术相结合的爆破作业方案。
（二）预裂爆破技术
1、预裂孔直径
预裂孔直径的选择与爆破所属工程的性质及对爆破后边坡质量的要求标准有关，同时应结合现场现有的设备选定。该露天采场现有 KQG-150 型电动潜孔钻机和 CM-351 型柴油潜孔钻机 2 种类型，分别可钻 165 mm 和 140 mm 钻孔。为了不增加额外的投资、同时根据以小孔径为原则的预裂爆破经验，选择 CM-351 型潜孔钻机，穿凿Φ140mm 的预裂爆破。
2、预裂孔间距
合理的预裂孔间距在爆破后产生的爆炸应力波及高压气体能在各炮孔中心形成一条相互贯穿的裂缝，最后形成平整且相对顺滑的开裂面。实践证明预裂孔的孔间距与其直径及岩石性质和装药结构密切相关。
该金矿露天采场边坡预裂孔空间距为1.2～2m。
3、光面爆破技术
该铜金矿露天采场实行邻近高陡峭边坡区域单独爆破，利用上一次爆破作业经过挖装后在邻近边坡爆破区域形成的自由面，依据光面爆破作业原理，充分利用自由面的抛掷作用，在预裂爆破的基础上减少爆破产生的冲击波和爆生气体对边坡稳定的破坏作用，达到保护高陡峭边坡的目的。
4、缓冲爆破技术
为达到较好的预裂爆破目的，减弱爆破冲击波及爆生气体对高陡峭边坡的影响，同时保证炮区岩石破碎效果，该铜金矿露天边坡爆破作业在邻近预裂孔和正常炮孔中间加设缓冲孔，选取合适的孔间距、延米装药量及缓冲孔排与预裂孔排的排间距。辅助孔直径采用140 mm，孔间距为2.0～3.0m，预裂孔与缓冲孔的间距为2.0m，单孔装药量为10～25kg。
5、逐孔起爆技术
目前该铜金矿露天爆破大炮区使用逐孔起爆技术，采用高精度雷管的精确延时，通过调整地表传爆的起爆时差，使炮区均匀起爆，减小炮区最大起爆同段药量，降低爆破震动对高陡峭边坡的影响；在邻近边坡炮区的爆破中，对预裂线上预裂孔的爆破亦采用逐孔起爆技术，将传统的同时起爆改为数孔分段单响，在达到预裂效果的同时降低爆破震动对边坡的影响，使爆破震动对边坡产生的扰动控制在允许范围内。
四、露天矿高陡峭边坡控制技术的区别
预裂孔最先起爆，光面孔最后起爆，预裂爆破的不偶合系数大于光面爆破。预裂爆破视为无自由面爆破。
充填要求不一样，预裂爆破为保证充分的间隙空间，对充填要求不太严格，只是在孔中进行充填；光面爆破要求分段充填，孔口部分的充填要有足够长度，且要严实。
光面爆破成型规整，岩面稳定可靠，超欠挖量少，施工安全。预裂缝宽度大于10mm，预裂岩面凹度小于150mm，孔痕率大于50%～80%。
预裂爆破可以降低爆破震动40%～60%，而缓冲爆破可以降低17.5%～22.6%。
参考文献：
[1]余茂杰.露天采场邻近边坡控制爆破试验及应用[J].矿冶，2007.1.
[2]彭乐平，程康.露天矿中深孔微差控制爆破技术的试验与生产应用[J].中国矿业，2006.5.
[3]李文生.普阳露天煤矿深孔松动控制爆破技术的应用[J].黑龙江科技信息，2008.8.
【关键词】露天矿；高陡峭边坡；控制爆破；光面爆破；布孔
一、控制爆破技术
（一）光面爆破
光面爆破是在轮廓线或挖掘边界线上钻一排较密集的炮孔，使其抵抗线不小于孔距，爆破时沿炮孔联线形成破裂带，从而获得较平整的开挖面。此外，还要选择适宜的装药密度，以控制爆轰对孔壁的压力，使之不破坏炮孔周围的岩石。一般光面炮孔起爆，是在主炮孔爆破后或清碴后再进行。
1、光面爆破作用机理
相临的光面孔同时起爆后，其应力波相遇时可形成叠加应力，它主要是垂直于两药包中心连线方向上的合成拉应力，由于岩石抗拉强度极小，合成拉应力在炮孔中心连线方向上首先产生裂隙而破坏，形成平整的破坏面，其余方向上因裂隙来不及扩展，破坏作用微弱。
2、参数选择
（1）孔径与孔距
孔径等于主爆孔的直径，孔距为主爆孔孔距的1/2～2/3。通常取2.5～3m。
（2）排距
一般是正常炮孔排距的1/2。
（3）抵抗线
该爆破既要使岩石能沿炮孔联线裂开，又要使岩石破碎，一般应使抵抗线大于孔距，即a/W≤0.8。
（4）炮孔深度
台阶高度为10m，超深为1.5～2.0m。
（二）预裂爆破
预裂爆破是在邻近边坡的爆破区域设置预裂孔，通过采用不耦合装药形式，在预裂孔中装入少量炸药，达到减弱装药的目的。预裂孔以适当的时间间隔，先于炮区主爆破孔起爆，爆破后爆破冲击波和高压爆生气体在各预裂孔的位置形成一条贯穿裂缝，隔断或减弱主炮区爆破时高压爆破气体同爆破冲击波对边坡的影响，降震率一般为40%～50%，从而起到保护边坡稳定的目的。
（三）缓冲爆破
缓冲爆破除药量递减的特征外，行距、超深也是逐步减小的。边坡境界线的末排孔较密，这样不仅使装药量逐步递减，而且分布更加均匀，从而使装药不致于集中。
1、布孔参数及方法
布孔要为前排孔到后排孔的药量递减创造条件。例如，孔距为150～170mm，主炮孔呈矩形布置，第一排抵抗线为4.5～5m，其后行距依次为4.2，4.0，3.7m。主炮孔孔距为4.4m，缓冲孔的孔距为2～2.4m。孔距应小于抵抗线。
2、装药量的确定
药量的分配原则是使每段折合药量相等，共折合药量系数为3Q/R。例如，从第一排到第四排每孔装药量分别为87，72，60，48kg，前三排每排分3段起爆，第四排孔分6段起爆，各段的最大药量分别为261，216，182，144kg，至观察点的距离分别为62，58.5，55，51m，则折合药量皆为0.103。
二、邻近高陡峭边坡区域爆破的减震措施
（一）实施微差爆破
微差爆破是相邻或分组炮孔以毫秒级时间差起爆的爆破技术，使用微差爆破技术可以在光面爆破和预裂爆破中达到减弱爆破震动目的。微差爆破的关键在于选取合理起爆时间间隔和起爆顺序。
（二）控制合理的炮孔超深，便于爆破后台阶清理
如果炮孔超深相对较大，上层的爆破作业将对下层台阶的坡顶造成较大深度的破坏，在下层炮区爆破时台阶坡顶线的完好性很难留设。设台阶高度为 H，则超深 h一般应控制在（0.1～0.12） H为宜。
（三）控制最大段装药量
根据爆破震动的经验公式得出，震动速度 V 与最大段爆破装药总量 Q1/3成正比。因此控制爆破作业最大段的装药总量，通过降低爆破震动速度 V 即质点位移量，达到减少爆破作业对边坡的扰动，起到保护边坡的目的。
三、露天矿高陡峭边坡控制爆破案例分析
（一）概况
某铜金矿所处地区干燥少雨，地下水补给条件极差。地貌为沙漠戈壁低缓隆起丘陵区，地形起伏不大，海拔标高950～980m。岩性的蚀变程度从露天境界中心往外，依次为钾化云英闪长斑岩→绢云母化云英闪长斑岩→青盘岩化粉砂岩（青盘岩化云英闪长斑岩），其中钾化云英闪长斑岩占绝大多数。边坡岩性随开采深度增加逐渐变差，整体以青盘岩化→绢云母化→钾化顺序过渡。
根据该露天矿的矿岩性质、地质构造、开采条件、现场装备水平、高陡峭边坡结构参数及爆破经验，采用预裂爆破与光面爆破及缓冲爆破技术相结合的爆破作业方案。
（二）预裂爆破技术
1、预裂孔直径
预裂孔直径的选择与爆破所属工程的性质及对爆破后边坡质量的要求标准有关，同时应结合现场现有的设备选定。该露天采场现有 KQG-150 型电动潜孔钻机和 CM-351 型柴油潜孔钻机 2 种类型，分别可钻 165 mm 和 140 mm 钻孔。为了不增加额外的投资、同时根据以小孔径为原则的预裂爆破经验，选择 CM-351 型潜孔钻机，穿凿Φ140mm 的预裂爆破。
2、预裂孔间距
合理的预裂孔间距在爆破后产生的爆炸应力波及高压气体能在各炮孔中心形成一条相互贯穿的裂缝，最后形成平整且相对顺滑的开裂面。实践证明预裂孔的孔间距与其直径及岩石性质和装药结构密切相关。
该金矿露天采场边坡预裂孔空间距为1.2～2m。
3、光面爆破技术
该铜金矿露天采场实行邻近高陡峭边坡区域单独爆破，利用上一次爆破作业经过挖装后在邻近边坡爆破区域形成的自由面，依据光面爆破作业原理，充分利用自由面的抛掷作用，在预裂爆破的基础上减少爆破产生的冲击波和爆生气体对边坡稳定的破坏作用，达到保护高陡峭边坡的目的。
4、缓冲爆破技术
为达到较好的预裂爆破目的，减弱爆破冲击波及爆生气体对高陡峭边坡的影响，同时保证炮区岩石破碎效果，该铜金矿露天边坡爆破作业在邻近预裂孔和正常炮孔中间加设缓冲孔，选取合适的孔间距、延米装药量及缓冲孔排与预裂孔排的排间距。辅助孔直径采用140 mm，孔间距为2.0～3.0m，预裂孔与缓冲孔的间距为2.0m，单孔装药量为10～25kg。
5、逐孔起爆技术
目前该铜金矿露天爆破大炮区使用逐孔起爆技术，采用高精度雷管的精确延时，通过调整地表传爆的起爆时差，使炮区均匀起爆，减小炮区最大起爆同段药量，降低爆破震动对高陡峭边坡的影响；在邻近边坡炮区的爆破中，对预裂线上预裂孔的爆破亦采用逐孔起爆技术，将传统的同时起爆改为数孔分段单响，在达到预裂效果的同时降低爆破震动对边坡的影响，使爆破震动对边坡产生的扰动控制在允许范围内。
四、露天矿高陡峭边坡控制技术的区别
预裂孔最先起爆，光面孔最后起爆，预裂爆破的不偶合系数大于光面爆破。预裂爆破视为无自由面爆破。
充填要求不一样，预裂爆破为保证充分的间隙空间，对充填要求不太严格，只是在孔中进行充填；光面爆破要求分段充填，孔口部分的充填要有足够长度，且要严实。
光面爆破成型规整，岩面稳定可靠，超欠挖量少，施工安全。预裂缝宽度大于10mm，预裂岩面凹度小于150mm，孔痕率大于50%～80%。
预裂爆破可以降低爆破震动40%～60%，而缓冲爆破可以降低17.5%～22.6%。
参考文献：
[1]余茂杰.露天采场邻近边坡控制爆破试验及应用[J].矿冶，2007.1.
[2]彭乐平，程康.露天矿中深孔微差控制爆破技术的试验与生产应用[J].中国矿业，2006.5.
[3]李文生.普阳露天煤矿深孔松动控制爆破技术的应用[J].黑龙江科技信息，2008.8.