摘要：本文主要通过宁夏同心县青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿实际案例研究，分析露天采矿中边坡控制爆破技术，特别是如何利用矿床岩层产状、节理裂隙的特点保留原有板型结构的走向、倾角和完整性。探讨边坡控制爆破技术的设计原理、设计方法以及如何通过科学的施工，确保爆破后边坡的完整性与稳定性。通过露天采矿边坡控制爆破技术施工实践，反映了该项技术在提高边坡稳定性方面的有效性及可靠性。

　　关键词：露天采矿；边坡控制爆破；施工；岩层产状；节理裂隙

　　露天采矿是用一定的开采工艺，按一定的开采顺序，剥离岩石，采出矿石的方法，而边坡控制爆破是露天采矿中的关键生产环节。科学和有效的边坡爆破设计和施工，不仅可以保证生产的连续性和安全性，还可以利用岩层产状、节理裂隙等特点，保留原有岩层产状的走向、倾角和完整性，从而保证边坡的稳定性和安全。

　　1露天采矿边坡控制的重要性

　　露天采矿作为一种常见的矿业开采方式，其边坡控制显得尤为重要。边坡的稳定性直接关系到采矿过程的安全性、经济性和可持续性发展。首先，露天采矿边坡控制直接关系到工作人员的生命安全和身体健康。边坡失稳可能导致边坡崩塌、滑坡等危险情况的发生，危及采矿现场工作人员的生命安全。通过合理的边坡设计和采取科学的控制措施，能够减少意外事故的发生，保证工作人员的安全。其次，边坡控制对于采矿生产的连续性和高效性非常关键。边坡失稳可能导致采矿设备的损坏和生产中断，影响矿石的正常开采和运输。通过科学有效的边坡控制措施，可以提高边坡的稳定性，减少边坡失稳带来的生产中断，保证采矿生产的连续性和高效性。此外，边坡控制对于环境保护具有重要意义。边坡失稳带来的滑坡、崩塌等现象不仅对采矿现场的环境造成破坏，还可能导致土壤侵蚀、水源污染等环境问题。通过合理的边坡控制措施，能够减少边坡失稳带来的环境破坏，保护周边环境资源的完整性和可持续性。边坡控制还对于矿山企业的经济效益具有重要影响。边坡失稳可能导致大量矿石的损失和额外的修复成本，影响企业的盈利能力。通过科学的边坡控制手段，减少了矿石损失和修复成本，提高矿山企业的经济效益。

　　露天采矿边坡控制的重要性不可忽视。它关系到工作人员的生命安全、采矿生产的连续性和高效性、环境保护以及矿山企业的经济效益。因此，研究和应用科学的边坡控制技术，促进露天采矿边坡控制的发展和创新，是当前矿业领域亟待解决的重要问题之一。

　　2青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿区地质特点

　　2.1矿区地层

　　主要出露地层有古生界寒武—奥陶系阿不切亥组(∈-Oa）、奥陶系马家沟组（Om）及克里摩里组（Ok）；新生界第四系上更新统马兰组（Qp3m）、冲洪积（Qp apl）及全新统风积砂（Qheol）。

　　（1）阿不切亥组(∈-Oa）。呈条带状出露于矿区东侧，面积较大，属一套滨海—浅海相沉积。下部岩性为灰色薄—中厚层含白云质灰岩、微晶灰岩、鲕状灰岩夹竹叶状灰岩；中部为灰色薄—中厚层状白云岩、含生物碎屑灰岩、微晶灰岩夹鲕状灰岩、竹叶状灰岩；上部为灰—浅灰色薄层结晶白云岩夹中厚层状结晶白云岩、竹叶状白云岩、鲕状白云岩。岩性、岩相较稳定，平均厚度163m。位于寒武系中统上部至奥陶系下统底部，与上覆马家沟组为连续沉积。

　　（2）马家沟组（Om）。沿矿区内出露较稳定，属一套潮坪—滨海—浅海相沉积，平均厚度约281.20m。局部地段被第四系覆盖。

　　（3）克里摩里组（Ok）。克里摩里组（Ok）位于马家沟组之上，在矿区零星出露，出露最宽约38.28m，未见顶。属一套浅海相沉积。岩性主要为深灰色薄层状砾屑灰岩，含燧石结核泥质条带灰岩，中—薄层状灰岩为主。底部以薄层含燧石结核泥质条带灰岩与下伏马家沟组（Om）分界，其上多被第四系覆盖。

　　（4）第四系（Q）。上更新统马兰组（Qp3m），马兰组广泛分布于矿区山地外的开阔平坦地带。组成峁、梁、塬的黄土地貌。多为黏砂土，粒度细而均匀，含云母碎片，为风成堆积。

　　全新统（Qh），分布于矿区的山坡坡地及现代沟谷中，坡地多为残坡积砂石、粗砂及黏土粉砂。现代沟谷多由冲洪积砂砾、淤泥、黏质粉砂组成。局部为风成沙。

　　2.2矿床地质

　　矿区内石灰岩矿床主要赋存于奥陶系下统马家沟组（0）第二、三岩段，所含矿层分别编K2和K3矿层。

　　两矿层大致沿南北向平行展布，南北向延伸约1.10千米。K2矿层岩性以灰—深灰色中—厚层灰岩为主，局部夹灰质白云岩及白云质灰岩，自北至南均有分布，层位稳定，为主矿层；K3矿层岩性主要以（含）燧石结核灰岩、局部夹中—厚层灰岩及砾屑灰岩，为次要矿层。各矿层均呈规则、稳定的层状产出，同一地段产状变化不大。矿层走向近南北，岩层倾向252°~261°,倾角49°~56°。

　　2.3矿层顶底板和夹石

　　K2矿层底板为深灰色厚层状白云质灰岩、含白云质灰岩，灰白—灰褐色，微晶—粉晶结构，层状结构，白云质含量较高，MgO平均品位为4%～11%；顶板为深灰色中厚层状中—厚层状（含）燧石条带灰岩，深灰—灰色，微晶结构，层状构造，地表可见燧石结核顺岩层分布，燧石结核较坚硬且硅质含量较高。

　　K3矿层底板各勘查线均可见，为深灰色中厚层状（含）燧石条带灰岩，硅质含量较高，达不到相关工业指标。矿层顶板只在矿区KP6线可见，岩性为薄层含燧石结核灰岩、薄层砾屑灰岩。

　　K2、K3矿层含10个似层状、透镜状夹石，主要分布在矿区的北部。综上所述，矿区总体为一走向近南北，西倾的单斜构造。地层产状变化小，矿层倾向在252°~261°,倾角49°~56°,断层不发育。矿区地形地貌简单，矿区内顶底板岩石呈厚层状，较完整，块状结构岩石整体完整性好，矿层围岩多为白云岩、白云质灰岩及石灰岩，多为坚硬岩，岩石力学稳固性较好，边坡稳定性较高。

　　3青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿边坡控制爆破的设计原理及设计方法

　　宁夏同心县青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿山最低开采标高+1450m，开采境界范围内最低标高为+1492m，矿体基本裸露地表，设计采用山坡-凹陷露天开采方式。封闭圈标高为+1492m，以上为山坡露天开采，以下为凹陷露天开采，矿区内矿体位于山脊西侧，由于未进入封闭圈，现处于山坡露天开采阶段。

　　3.1设计原理

　　为了保护边坡的稳定性，临近边坡的爆破需要严格控制，一般采用预裂爆破、光面爆破和缓冲爆破。结合本矿山地质构造，最终坡面角（底盘）与岩层产状倾角一致的特性，且由于矿层顶板多为中厚层含燧石结核灰岩或薄层泥质条带灰岩，岩石为泥晶—微晶结构，层状构造，呈规则、稳定的层状产出，结构面之间燧石结核顺岩层分布。如采用预裂爆破或光面爆破方式钻孔，将破坏原有结构面的完整性，故采用多排辅助孔缓冲爆破方式，使炸药能量延结构面之间燧石结核层或薄层泥质条带释放，切割岩体，形成完整轮廓面，达到边坡安全、稳定与完整的目的。

　　3.2设计方法

　　爆破设计根据地形和现场勘察资料、进行爆破方案的选择和优化。按照拟定的方案、结合本矿山的地质结构、施工进度、爆破安全、施工质量和经济效益等多方面因素进行综合考虑。

　　地质调查与分析。通过详细的地质调查和分析，了解边坡的地质构造、岩性、岩层倾角、断裂、节理等情况，为爆破设计提供基础数据。

　　边坡稳定性分析。根据边坡的地质条件和工程要求，进行边坡稳定性分析，评估边坡的稳定性，并确定合适的稳定性指标和安全系数。

　　（1）爆破参数选择。①孔径。露天矿山深孔爆破的孔径主要取决于钻机的类型。本矿山采用KT7的液压潜孔钻机，通常孔径D100mm～200mm。本次中深孔爆破采用的孔径D=140mm。②台阶高度。台阶高度是中深孔爆破的重要参数，应根据实际地形地质条件、开挖技术要求、钻孔机械的钻孔能力和挖装能力综合考虑，该矿山的最大台阶高度选为H=15m。③底盘抵抗线。W1=（35-40）D=4m，单孔负担面积24.22m2。④孔距a与排距b。排距4m，孔距6.1m，本次设计中取a=6m。⑤超深。h=（8-12）D，应甲方要求，设计采用h=0.5m。⑥孔深。本设计采用多排辅助孔爆破方式，孔深由浅至深，为保留完整的边坡坡面，在炮孔与坡面之间预留1m的保护层，坡面孔深分别为3m、7m、11m、15m直至正常孔深，正常孔深L=15.5m。⑦填塞长度。L2=（25-40）D=4m。⑧装药长度：L1=11.5m。

　　（2）布孔方式。采用梅花形布孔方式。

　　（3）装药方式。根据边坡的形状和控制要求，采用垂直装药，将爆破能量沿着边坡方向释放，控制岩体的破碎和坍塌。

　　（4）起爆方式。采用逐孔起爆方式进行起爆。

　　（5）爆破安全计算。①爆破振动。②爆破个别飞散物（爆破飞石）。③爆破空气冲击波、爆破粉尘、爆破噪音等爆破危害。露天爆破，爆破空气冲击波的扩散一般条件较好，其影响范围一般小于爆破振动与爆破飞石的影响范围，本设计不进行计算。爆破粉尘、爆破噪音等爆破危害本设计也不进行计算。④爆破安全警戒距离。综合考虑计算及《爆破安全规程》要求，爆破安全警戒距离取为200m。

　　4青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿山边坡控制爆破的施工

　　宁夏同心县青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿山边坡控制爆破的施工涉及以下步骤和细节，以确保施工过程的安全性和有效性。

　　4.1施工准备

　　设计方案评审。对爆破设计方案进行评审，确保满足安全要求和生产需求。

　　施工计划编制。制定详细的施工计划，包括布孔、钻孔、测孔、装药、网络设置等。

　　4.2布孔和穿孔

　　利用RTK精确布孔。根据设计要求，利用RTK沿预留边线进行精确布孔，确保孔位的准确性。

　　穿孔。使用液压式潜孔钻机进行钻孔作业，根据设计孔深进行钻孔作业。

　　4.3测孔和装药

　　测孔。在每个钻孔完成后，使用测量工具对孔深进行测量，确保实际参数与设计参数一致。

　　装药。根据设计要求，将炸药与起爆体按照设计要求放置到炮孔中，并按照设计要求进行填塞。

　　4.4连线和延时设置

　　连线。使用爆破母线将各个炮孔的数码雷管连接起来，形成一个完整的电路系统。

　　延时设置。按照起爆网络延时设计，对数码雷管进行延时设置，按照设定的延时时间依次起爆每个炮孔。

　　4.5监测和调整

　　爆破效果检查。爆破完毕，待炮烟散尽，安全等待时间过后，进入现场检查，包括爆堆隆起高度、后冲、塌落、侧冲等。

　　参数调整。根据检查结果，及时调整爆破参数，如孔深、装药量、延时设置等，以实现更好的控制爆破效果和边坡稳定性。

　　在整个施工过程中，爆破员需严格遵循《爆破安全规程》和爆破设计要求，并配备专业人员进行指导和监督，以确保施工的顺利进行，同时，及时处理施工中出现的各种问题，确保边坡控制爆破高效、安全的实施。

　　5青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿山边坡控制爆破技术的效果和优点

　　5.1经济效益

　　由于使用多排辅助孔缓冲爆破方式，未采用预裂爆破和光面爆破，大大节省了穿爆成本。多排辅助孔也能够有效地改善矿石的破碎效果，使矿石块度更加均匀，提高了矿石的利用率和回收率，降低了采矿成本。

　　5.2合理与稳定

　　本矿山东侧最终坡面角（底盘）与岩层产状倾角一致，为49°~56°,通过采用多排辅助孔缓冲爆破方式，且充分考虑了矿体底盘边坡顺层问题，控制边坡的破碎范围和裂隙扩展。爆破开挖后，矿体底盘坡面角取值与矿层倾角基本相同，边坡坡度在49°~56°之间，与岩层产状倾角一致。边坡稳定性好，不存在最终边坡坍塌、滑坡的可能。

　　5.3安全与美观

　　通过使用边坡控制爆破技术，确保了边坡的稳定性，降低了矿山边坡事故发生的风险，提高了施工安全性。

　　边坡控制爆破技术还能够通过选择合理的爆破参数、装药方式、起爆方式等，最大限度地减少爆破振动对周围环境造成的影响，保护了周围建筑物、道路、水源等环境的安全。

　　同时，采用边坡控制爆破技术，使爆破能量通过裂隙释放，还可以保留完整的边坡轮廓面，边坡不仅稳固，安全，更兼具平整与美观。

　　宁夏同心县青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿通过采用边坡控制爆破技术，在边坡经济、美观、安全、合理与稳定等方面都取得了显著的效果。通过提高矿石开采效率、降低穿爆成本，实现了矿山经济效益的提升和可持续发展的目标。当然，在后续工作中，还需要结合矿山地质结构特征，不断调整爆破参数，进一步完善与优化边坡控制爆破技术，继续提升其效果。

　　6结语

　　综合上述露天采矿边坡控制爆破案例研究，可以得出结论，地质调查与分析、合理的爆破参数、控制爆破技术的应用以及持续监测和维护是确保边坡稳定性的关键。宁夏同心县青龙山西道梁二道山南段鸽堂沟、扁担沟石灰岩矿边坡控制爆破技术的应用为提高采矿作业安全、高效和可持续发展提供了宝贵经验，同时也强调了科学规划、精确实施和持续管理的重要性。通过不断改进和分享实践经验，我们将在露天采矿领域取得更大的成就。