爆破工程 - 张云鹏 - 露天硐室爆破

第九章 露天硐室爆破

在矿山爆破中，有时需要一次爆破大量的土石方，有时在山上爆破大型设备无法运到山顶，而爆破量又大，需要大量的炸药。炸药不能装入炮孔中，必须装入专门的硐室或井巷中。这种以专门的硐室或井巷作为装药室空间的爆破称为露天硐室爆破（或硐室爆破）简称露天大爆破。

硐室爆破由于一次可以装很多的炸药，在一瞬间可以搬动大量的土石方，所以在国民经济各个行业中有着广泛的应用。

例如：

矿山：露天剥离岩石，筑尾矿坝 水电：定向筑坝，修水库 公路、铁路：筑路堤，挖路堑 农业：搬山造田，移河改道

在冶金矿山中的应用，从1956年开始到1986年，为了加速矿山开发建设，光百吨药量以上的大爆破就有60多次。其中1971年，在我国西南某露天矿进行了一次硐室爆破，总装药量达10162吨。

1992年12月28日13：50，广东省珠海市炮台山进行了一次总装药量为11138t的大爆破。一共分成了33段起爆，延期时间是3.75s，振动持续时间为5s。平均每一段装药338t。实际爆破土方量1085×104m3(2712.5×104t，如果是75t自卸汽车，得装36.17万车)。平均单耗1.03kg/m3，抛掷率为51.36%。爆区最近点民房（550m）无倒塌。

露天硐室爆破由于其药量非常大，对周围环境的影响范围也很大，所以要进行非常严格的设计，并报公安机关批准。我们这一章就介绍一下硐室爆破设计的基本原理，要求我们学完后，能够自己搞设计并组织施工。

首先谈一下基本情况。

第一节 概述

一、硐室爆破的适用条件

（四点书上都有）

1．露天矿基本建设初期，穿孔机械和动力铲等大型设备尚未到齐，为了缩短基本建设时间，加速资源开发，可采用硐室爆破。

2．山势陡峻，重型设备上山困难，或者山顶狭窄，不便使用大型设备，可使用硐室爆破。

3．因生产急需加速剥离，尽快处理局部地段时，可采用硐室爆破。 4．地形条件适宜，而工期又很紧迫时，可用硐室爆破修筑尾矿坝，挖掘堑沟，平整场地，赶修道路等。

二、硐室爆破的优缺点

1．工期较短，工程进度快。

2．只需小型凿岩设备，而不需大型设备。

3．一次爆破岩石量大，采用加强抛掷爆破时，一次可抛出大量的岩石减少土石方的搬运。

4．地质、地形及气候条件对爆破的影响较小。 5．破碎块度不均匀。

6．爆破震动对环境的影响较大。

是否采用硐室爆破，就要分析具体条件是否符合其适用条件，全面衡量。

三、硐室爆破的分级与分类

硐室爆破一般用于露天，井下用于回收矿柱和采空区充填用的很少。 硐室爆破按一次有药量计，分为A、B、C、D四个等级。 A级：1000t≤Q≤3000t； B级：300t≤Q<1000t； C级：50t≤Q<300t； D级：0.2t≤Q<5t。

一次用药量大于3000t的硐室爆破应由业务主管部门组织专家论证其必要性，其等级按A级管理。

露天硐室爆破的应用范围很广。按爆破作用程度和结果不同可分为：松动爆破，加强松动爆破和抛掷爆破。

抛掷爆破按爆破的目的和要求，分为定向爆破和抛散爆破。

抛掷爆破根据抛掷作用的方向不同又可分为：单侧抛掷爆破，双侧抛掷爆破，多侧抛掷爆破和上向抛掷爆破等类型。

另外，一次爆破可同时具有多种性能，可一侧抛掷，另一侧松动。 以上谈的硐室爆破的基本情况，下面就重点讲述硐室爆破如何设计。

第二节 控制抛掷作用的基本原理

一、控制抛掷方向的基本原理

抛掷爆破，首先应当确定的就是抛掷方向，那么抛掷方向由什么来确定呢？ 1．最小抵抗线原理

岩石破碎与抛掷的主导方向是最小抵抗线方向。 根据最小抵抗线原理有以下要求：

（1）要求多个药包向某处集中抛掷，就必须选择凹形地形；反之，若选用凸形地形，岩石就被抛散而不能集中了。

（2）如果地形不利于抛掷，可用辅助药包创造新的自由面，从而确定新的最小抵抗线方向。

2．多向爆破作用控制原理

在多自由面的山头爆破时，最小抵抗线往往不只是一个而是两个或三个。那么这里的抛掷方向，当然不能沿着一个方向，这时如何来控制它的破碎和抛掷作用呢？以山脊地形为例，这时只有两个最小抵抗线。

（1）若使岩石沿A、B两侧的抛掷量相等，显然必须使WA=WB。 （2）欲使A方抛掷，B方加强松动，显然应使WA＜WB，定量表示：

其中f(n)=0.4+0.6n

（3）若使A方抛掷，B方松动 同样 WA

3

因为松动爆破药量为标准抛掷爆破药量的1/3。

（4）若使A方抛掷，B方岩石不破碎，此时必须满足下式：

式中： 为爆破漏斗的破裂半径。

上面讲的全是双向爆破作用，根据以上原理亦可推出三向爆破作用控制原理。

根据多向爆破作用原理，就可以根据不同的要求确定药包的位置。

3．群药包共同作用原理

两个并列的等量对称药包同时爆破时，药包之间的岩土一般不发生侧向抛散，只是沿着两药包的最小抵抗线方向抛出，这个原理就是群药包共同作用原理。

如图所示：这样就有利于控制岩石的抛掷方向，提高抛掷率。

当然从侧面看，还是一排药包，还向两侧抛散。为了更好地提高抛掷率，就设计成四个药包（如图）。从图上就可以看出大部分岩石是朝着一个方向抛出的。

对于非等量药包，岩石抛掷方向会发生一定的偏斜。同时会产生一定的抛散。但大部分岩石是按着几个药包联合作用所决定的方向抛出的。

群药包作用原理在抛掷爆破中广为应用，如定向抛掷筑坝，一般设计成四个药包，同时起爆。

4．重力作用

在山坡地形（尤其是地形较陡时）一部分岩石被抛掷，而有一部分岩石依靠重力作用，会坍塌。

所以在有些地形条件下，如陡峭的山坡，狭窄的山谷，爆破时；只靠着重力坍塌即可满足要求，而毋需再抛掷，这时只用松动爆破即可，而不用抛掷爆破。这样就可以减少药量。实践表明，由于岩石靠重力滚到山谷中，岩石不产生抛散，经济效益显著。

以上讲的是控制抛掷方向的基本原理，要求都要掌握。

二、抛体堆积的基本原理

1．抛体、坍塌体及爆落体的概念

在斜坡地形条件下，埋入岩体内的药包爆炸后，形成这样的形状。 首先，药包爆炸后要产生半径为R1压缩图。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/eyp2.html