摘要：在影响露天矿山生产效益的诸多因素之中，爆破效果的优劣占据着举足轻重的地位。鉴于露天矿山生产中的深孔爆破效果未能达到预期的水平，采取了将理论研究与实地测量紧密结合的策略，对多种石灰石矿山爆破生产案例进行了深入剖析。基于此，本文综合概括了露天矿山深孔爆破所受到的各类因素的影响，并由此提出了一系列具有针对性的改进措施。这些措施主要涉及改善最终台阶边坡的控制爆破效果、优化爆破产品的粒径分布和降低爆破产生的振动强度等方面。经过多次现场实验证实，使用空气间隔装药的策略有助于显著降低爆破过程中所产生的大块率，使得爆破后的产品粒径更为均匀，同时也能有效地减轻爆破震动，从而降低炸药的消耗量，为企业实现成本节约和效率提升提供了有力支持。

　　关键词：深孔爆破；露天矿山；技术措施；降本增效

　　1引言

　　爆破作业作为露天矿山开采过程中的首要步骤，其主要目标在于为后续的铲装、输送以及破碎操作提供具有适当颗粒尺寸的矿石与岩块物料。据相关统计数据显示，矿山穿孔爆破所需的资金支出大约占据了整个矿山项目成本的20%~30%左右。这正印证了我们常说的那句俗语——“大炮一响，黄金万两”，这句话生动形象地描绘出了爆破作用的显著地位。爆破效果的优劣与否，不仅仅关系到设备的铲装效率提高，更涉及到了矿山的安全管理乃至后续环节。例如，如果最终台阶的爆破效果不佳，坡面上的浮石数量过多，超挖或欠挖现象严重，那么这将不仅会为矿山企业带来诸多安全隐患，如同埋藏在地下的定时炸弹，随时可能爆发，同时也会严重阻碍矿山生态修复工作的顺利开展，导致坡面土壤固定难度增大，植被存活率降低，生态修复成本居高不下；此外，若爆破产生的颗粒过大、过小或者粉状物料过多，同样会对后续工艺流程产生不利影响，包括生产安全性、产品成品率以及生产成本等方面。例如，颗粒过大将会增加二次破碎的工作量，加剧铲装设备的磨损程度，甚至有可能导致破碎机堵塞等问题，从而引发生产安全事故；而颗粒过小或者粉状物料过多，则会在生产砂石骨料的过程中增加废品产出量，特别是对于湿法砂石生产线而言，尾泥的大量增加将直接导致企业生产成本的上升。因此，国内外众多学者专家都对露天矿山中的深孔爆破进行了深入研究和分析，尝试通过各种不同的爆破措施来提升爆破效果，例如，彭廷华等人在他们的论文《浅谈空气间隔器在中深孔爆破施工中的应用》中指出，使用空气间隔器装药结构能够有效缓解爆破飞石对周边居民的干扰，降低大块率，从而实现良好的经济效益和社会效益；袁向全在他的论文《露天深孔爆破中降低大块率的技术措施》中提出，采用间隔装药结构和不耦合装药结构，可以增强爆炸能量对岩石的破碎做功能力，防止岩石过度粉碎，从而降低大块率，并且使得岩石破碎更加均匀等等。这些研究成果充分证明，在改善露天矿山中深孔爆破效果这个领域，仍需要我们的专家和学者们不断探索和研究，以期取得更为深入的突破。

　　2露天矿山深孔爆破效果影响因素分析

　　针对露天矿山中的深孔爆破效果所受到的各种影响，全球范围内有许多优秀的专家、高级教师以及卓越的学者们展开了深度的实验、精准的剖析以及深入的研究。比如，当地形较为平整时，若采用药包向上爆破方式，爆裂产生的力量需要克服岩石本身的重量，导致破碎的岩石并非完全朝上抛掷，仅仅只有一部分能够脱离漏斗范围之外，剩余的则会重新回落至漏斗内部，因此实际的抛掷量相对较少。然而，当地面呈现倾斜状态时，爆破作用的方向（即最小抵抗方向）与岩石的重力方向形成一定角度，岩石的自重阻力大大降低，因此可以适当减少用药量，但同时岩石的抛掷量将会有所提升。随着炮孔密集系数的逐步提高，矿岩大块产出率以及爆破单位成本将逐渐降低，这表明采用宽孔距爆破方法可以显著地改进爆破效果。此外，根据岩体的岩性及结构特性来选择适宜的炸药种类，亦能有效地改善爆破后的颗粒大小。综合以上专家、高级教师以及学者们的分析研究成果，我们可以得知，影响露天矿山中深孔爆破效果的关键因素包括地形地质条件、岩体的岩性和结构、炸药性能、单孔装药量、爆破自由面、炮孔密集系数、装药结构以及堵塞长度等多个方面。

　　3改善爆破效果的技术措施

　　3.1爆破参数优化

　　位于四川省江油市的拉豪双马水泥张坝沟石灰岩矿区，其矿体为石炭纪下统总长沟组（C1z）的下部的石灰岩，呈现出隐晶结构，具有中等厚度到块状的构造特征。在局部地区，还存在白云质灰岩与泥质灰岩以及薄层状的泥岩夹层。该矿层以层状和单斜产出为主，倾角约为52°,次级构造相对较发育，其中主要包括张性和剪切节理裂隙，尤其是剪切节理的发育程度更为显著，这也导致了矿石的整体完整性受到了一定程度的破坏。

　　在2022年之前，矿山的开采过程中对于终了台阶边坡的处理采用了预裂爆破和光面爆破等严格的控制措施。其中，预裂孔的布置距离保持在了1.5m之间，孔深约为13.5m。钻孔的倾斜角度为65°。然而，由于受到育张、剪节理裂隙的影响，爆破效果并不理想，出现了严重的超挖或欠挖现象，特别是在坡脚部位，超挖尤为突出，导致最终形成的台阶坡面角度大部分超过了75°,无法达到设计要求的65°,这不仅给矿山的安全带来了潜在威胁，也加大了矿山复绿工作的难度。

　　为了解决这个问题，拉豪双马矿山部门对爆破参数进行了深入的优化研究，决定放弃预裂爆破和光面爆破的方法，转而采用多打孔少装药的常规爆破技术以及机械清理终了台阶边坡浮石的策略。具体来说，炮孔的排列方式为四排，其中前三排作为主爆炮孔，最后一排则是靠近终了台阶边坡的一排护坡炮孔。通过实际试验发现，在同一矿山、同一地层、岩层倾角、岩层厚度、节理裂隙、硬度等地质条件基本相同的情况下，针对终了台阶边坡采用不同的爆破方式和不同的爆破参数，其爆破效果会产生显著的差异，进而导致形成的终了边坡稳定性的差异更加明显。

　　例如，曾经采用预裂爆破的方式进行爆破后，尽管留下了半壁孔痕率，但仍然存在明显的超挖欠挖现象，特别是在坡脚区域，超挖情况尤为严重。然而，当改变爆破方式和参数之后，形成的终了台阶坡面角度可以稳定在55°左右，坡面浮石数量大幅减少，基本上杜绝了超挖和欠挖现象，从而大大减少甚至消除了终了边坡上的安全隐患，避免了矿山后期可能出现的边坡垮塌等事故，保证了边坡的稳定性，同时也为下一步的矿山复绿工作创造了有利的条件，有利于在坡面上进行固土复绿，提高植被的成活率。此外，采用多打孔少装药的常规爆破技术加上机械清理坡面浮石的方式，还能够有效地降低穿孔的工作量，避免了光面爆破或预裂爆破中不耦合装药所涉及到的复杂施工工艺，同时也缩短了爆破装药所需的时间。

　　在结束台阶边坡的施工过程中，务必依据所处地质状况的具体情况，精心挑选最适宜的爆破手段以及相应的爆破参数，以期能够更为高效地保证终了台阶边坡的稳定性，从而大幅降低安全风险等潜在问题。

　　3.2优化装药结构

　　近期以来，建筑材料类矿业企业得到了显著而迅速的发展，以水泥生产为主导的矿企更是力求实现一体化经营，以便尽可能地发挥矿产资源的最大价值，使得原本无法被利用于水泥生产过程中的废弃石材也得以实现全面性的综合应用以制备骨料。这种通过利用废弃石材制造出的骨料产品，对专门从事骨料生产业务的矿山企业造成了极大的市场冲击，从而使市场竞争愈发激烈。然而，值得注意的是，生产骨料的矿山企业并不能像生产水泥的矿山企业那样，直接利用废弃石材来生产骨料，他们只能通过控制爆破颗粒大小等其他手段，减少粉尘的产生，提升矿石的利用率，以此降低生产成本，提高产品在市场上的竞争力。据隆仕达石灰石矿山所进行的大量实验数据显示，当底盘抵抗线为3m、孔间距为4m、排间距为3.5m，布置两排炮孔，台阶高度为12m，超深为1.5m，装药长度为7m，填塞长度为4.5m，中部空气间隔为2m时，分别进行了中部间隔装药和连续装药的爆破试验，并将爆破后的矿石全部用于湿法骨料生产线进行骨料生产。根据湿法骨料生产工艺的特性，尾泥产量的多少与原材料中所含的粉尘和细料数量呈正相关关系，因此,对连续装药爆破和中间间隔装药爆破的矿石生产骨料所产生的尾泥量进行了详细的对比分析,结果发现，连续装药爆破的矿石生产骨料的尾泥量平均占比约为20.05%，而中部间隔装药爆破的矿石生产骨料的尾泥量平均占比则约为15.75%。由此可见，采用中部间隔装药爆破的方式，可以有效地降低尾泥量，大约可降低4.3%左右。因此，相较于连续装药而言，间隔装药能更为显著地改善爆破效果，特别是在减少粉尘和细料方面具有明显优势。

　　3.3爆破效果对比分析

　　3.3.1有效降低爆破振动

　　在矿山爆破过程中，对周围建筑设施以及居民所产生的负面影响并非仅限于飞溅的岩石碎片，同时也涉及到强烈的爆破震动。近年来，大量的居民针对矿山爆破过程中所产生的震动问题向相关企业提出了投诉，这些震动对他们的日常生活及居住环境带来了极大的困扰，且要求涉事企业进行相应的赔偿等方面的处理。因此，如何有效地减轻爆破过程中的震动问题已然成为了爆破工作领域研究者们孜孜以求的重要方向之一。

　　为有效减缓爆破振动带来的不良影响，华新水泥（渠县）有限公司采取了空气间隔器分隔装药结构的爆破方式，该空气间隔装药具有诸多显著优势。

　　（1）该技术成功地降低了作用于炮孔孔壁上的冲击压力峰值。倘若冲击压力超出了合理范围，岩体内部可能因此而引发冲击波现象，从而催生出粉碎区域。这一过程因为炮孔附近岩石遭受过度粉碎，便可能导致我们对其能量运用投入过大，影响到粉碎区以外的岩石破碎效果。

　　（2）在同样实验环境和条件下，随着应力波作用时间的延长，由空气间隔装药激发产生的应力波峰值有所降低，而应力波的影响时间得到了相应的拉长，使得应力变化变得更加平稳柔和。

　　（3）大大提升了应力波传递至岩石内部所携带的冲量总量，并且显著优化了冲量在炮孔内的分配状况，实现更为均匀的能量传输效果。

　　本文以华新水泥（渠县）有限公司前期石灰石矿山的实际案例为依托，详细说明了空气间隔装药技术如何有效地解决爆破作业过程中遇到的各种难题，例如最近的采石场距离工厂仅有约30m的位置，周围居住着大量的村民，而且矿区内岩石的节理发育非常活跃，裂纹众多，矿石的密度高达每立方米2.66吨。因此，在实施爆破作业时，需要克服极大的困难，不仅要防止爆破产生的飞石对周围环境造成破坏，还要严格控制爆破产生的振动对厂区建筑物以及村民生活带来的不良影响。为了应对这些挑战，矿山团队经过深入研究与实践，成功运用了连续装药、底部间隔装药、中部间隔装药、顶部间隔装药以及底部、中部间隔同时装药等多种装药结构，并进行了多次爆破试验。

　　在此基础上进行深入分析与研究，得到了一个明确的结论，在满足孔网参数同一性、岩体力学属性均等性以及地质环境稳定性这三个基本条件时，运用空气间隔器实行间断式装药爆破技术相较于连续装药爆破方法具备如下显著优势。

　　（1）在实际应用中有所创新地减少了炸药的使用量，进而显著降低了每单位体积炸药的消耗量，从而大幅度节约了我们在爆破过程中的费用支出。

　　（2）通过这种新型技术手段，我们能够显著提升炸药能量的利用效率，进一步优化岩石破碎的效果，降低大块岩石的产出比例，有效防止矿岩在破碎过程中出现过度粉碎的情况，使得最终得到的颗粒大小更加均匀。

　　（3）破产生的震动明显减弱，对厂区内的建筑物以及周边居民楼房所造成的影响也相应减小。特别是对于孔底空气间隔装药控制爆破而言，其降震效果尤为突出，据相关研究表明，其降震率甚至可以达到10%~15%。

　　（4）对于中路、上路和下路三种不同间隔装药结构的爆破效果进行了详尽的分析对比。尽管底部间隔装药爆破具有更好的减震性能，但同时也导致了大量的爆破底根产生；而单独使用顶部间隔装药爆破时，其大块率相较于其他两种间隔装药结构更高；至于单独使用中部间隔装药爆破，虽然其粒度分布较为均匀且大块率较低，但其减震效果却逊色于底部间隔装药爆破。通过缩短底部间隔长度并将药柱中心下移，发现采用底部与中部同时进行间隔装药结构的爆破方式能够获得最佳的减震效果以及爆破粒度，并且爆破根底控制在合理范围内。因此，综合考虑各方面因素，建议选择底部与中部同时进行间隔装药结构的爆破方式，既能实现良好的减震效果，又能有效地改善爆破粒度。

　　4结语

　　露天矿山在完成阶梯形边坡的作业过程中，必须根据地质条件精心挑选适宜的爆破技术与爆破参数，以达到保证终了阶段边坡稳定、降低安全隐患等多重目标。

　　在中深孔爆破环节中，采用空气间隔器间隔装药爆破技术可以显著地降低大块石率，使得爆破后的岩石颗粒更加均匀；此外，该方法还能够有效减轻爆破震动，从而减小爆破对爆区周边建筑物以及居民住房的影响。更为重要的是，这种技术还能降低炸药消耗量，从而降低爆破成本，为企业实现降本增效提供有力支持。

　　深入研究并改进爆破技术，以提升露天中深孔爆破的效果，保障企业的安全生产并实现降本增效，这无疑是我们爆破行业从业者长期而艰巨的任务。我们需要持之以恒地行动起来，持续不懈地应对爆破过程中所出现的各种问题，尽自己所能为提升爆破技术水平做出贡献。