摘要：爆破技术的发展与进步为矿山爆破安全提供了支持。为了避免矿山在爆破过程中出现安全问题和隐患，需要特别注意维护矿山边坡的稳定性。本研究以柿竹园钨多金属矿开采为例，对露天矿山开采边坡处施工控制性爆破技术进行了探讨，以期为我国各类露头矿山开采边坡处施工控制性爆破技术发展提供参考，提高爆破施工安全性。

　　关键词：露天矿山；矿山开采；边坡处施工；控制性爆破技术

　　露天矿山开采是一项具有较高危险性的活动，由于缺乏安全意识，我国中小型露天矿山开采安全事故层出不穷，引发社会关注。所以，矿山开采的相关企业必须要重视矿山开采安全，尽量避免安全问题和隐患。保证边坡稳定是矿山开采过程的重中之重，只有控制了边坡稳定，可以保证矿山开采最外层的安全。保证边坡稳定需要考虑多方面的因素。包括矿山边坡结构等与其振动相关的影响因素。近年来，露天矿山开采将边坡处施工控制性爆破技术作为了研究的主要方向。为此，本研究以柿竹园钨多金属矿开采为例，对露天矿山开采边坡处施工控制性爆破技术进行了探讨，以期为边坡爆破技术优化提供参考。

　　1柿竹园钨多金属矿开采项目介绍

　　柿竹园有色金属矿位于湖南省郴州市，是我国储量最大的钨、铋、萤石矿产资源，并伴有多种有色金属。该矿的铋储量占全国总铋储量的74%，萤石储量占全国的73%，批准的B+C+D级的钨储量占全国的16%，是国内外罕见的特大型钨多金属矿。1.1地理特征及交通位置柿竹园矿区位于湖南省郴州市南东约26km，地理坐标东经113°07′30″~113°10′41″，北纬25°42′13″~25°55′46″。柿竹园公司位于郴州有色金属工业园内，临近郴资桂高等级道路、京港澳高速、京广铁路，距郴州市中心28km，距东波约2km。由郴州至东波、东波至金船塘有道路经过矿区，交通较方便。

　　1.2水文地质及气象条件

　　矿区主要地表水体位于柿竹园钨多金属矿西南部约4000m处的高峰水库，流经矿区南部和西部边缘的甘港河、柿竹园沟和柴山沟。甘港河由南往北流经矿区南部和西部边缘，是矿区附近最大的地表水。流经矿区地段大部分为隔水体花岗岩，且距离主要矿体450m及绝大部分矿体位于其流经矿区最低标高370m以上。柿竹园沟起流于矿区东部山区，流经柿竹园矿区北部，为经常性水流，流量51638L/s~4310L/s，水质为SO4-Ca.Na.K类型。柴山沟为甘港河的一条支流，由柴山矿区地表水汇集后从东波坪流入甘港河，季节性强。

　　矿区内地下水以含裂隙水为主，水文地质条件简单。矿区内含水层分布在不大的范围内，且被隔水层包围，与相邻的野鸡尾铅锌矿床和野鸡尾铜多金属矿床同属一个独立水文地质单元，形成单独的地下水自行补给区，与外围无水力联系。含水层出露范围小，矿体围岩富水性弱，以含裂隙水为主，含水层接受大气降水补给。

　　本区具有亚热带与温带过渡性气候特征，四季分明，季节温度变化较大，降雨量充沛。区内年平均降水量1862.6mm，年最大降水量2247.6mm，年最小降水量901.6mm；年蒸发量略少于总降雨量，年平均蒸发量1526.1mm，年平均相对湿度79%~85%。常见风向有北、东北、西北、东南、南等风向，年平均风力0.6级~2级，最大达9级~10级。春季风向多变，夏、秋季盛行风向为南风和东南风，冬季多北风和西北风。

　　全年温暖时间较长，年平均气温16.5℃。4月~6月平均气温16℃；7月~8月平均气温26℃(最高43.3℃)；11月至次年3月平均气温6℃(1月气温最低，最低温度-9.0℃)。7月~8月出现短期酷暑，12月至次年1月出现短期冰冻。

　　1.3矿区建设条件

　　(1)交通运输。矿区位于郴州市苏仙区郊外，矿山内部现已有6m宽水泥路面道路，4m宽简易碎石路面道路通向矿区，内外部交通运输十分方便。矿体赋存山体的南侧山坡现有道路已通至野鸡尾铜多金属矿剥离境界880m标高，为简易碎石路面，路面宽4.0m，现场踏勘坡度较陡。矿体赋存山体的北侧山坡现有道路已通至683.50m标高，为简易碎石路面，路面宽5m，现场踏勘坡度较缓。

　　(2)供电。该企业现有两个总降压变配电所，即梅子垅35kV/10kV变配电所和野鸡尾110kV/10kV变配电所。梅子垅变配电所负责老选矿、冶炼及其余设施的供电。其35kV电源从郴州市电业局桥口变电站输出的珠柿架空线路引来。野鸡尾110kV/10kV总降压变配电所负责柴山3000t/d钼铋钨多金属矿采选工程(含东波多金属选厂和柴山井下)、柿竹园钨多金属矿井下采矿及地表塌陷坑周边剥离工程的供电需要。该变配电所的一回110kV进线从郴州市珠江桥变电站接入。该变电站现设S11-25000/110 110/10kV油浸式变压器一台，实际运行时负荷率约为0.73，按变压器80%的负荷率计算，尚余1750kVA。

　　(3)供水。矿区附近主要水源地有四处，一是甘港河、柿竹园沟；二是柴山井下涌水；三是野鸡尾南区十一中段及本矿井下涌水；四是高峰水库蓄水。矿区内生产供水主要取至柿竹园沟、甘港河、原坑道内排泄的地下水；矿区东部高山上径流水经净化消毒等处理后可作为生活用水，现有生产生活供水系统基本能满足现有生产设施需要。

　　(4)燃料、建筑材料。主要原材料及燃料可由郴州市和长沙市供应。矿区内外部物资运输交通便利，主要原材料及燃料供应均完全有保障。

　　2露天矿山开采边坡控制性爆破施工中存在的问题

　　近年来，我国科学技术的飞速发展为露天矿山开采提供了更为科学、合理的爆破方案，对于露天矿山开采边坡的控制性爆炸技术也有所上升，有效提升了爆破安全性，减少了爆破事故和安全隐患。虽然目前我国的爆破施工技术有较大的进步，但与发达国家的矿山开采仍存在一定的差距，在实际的露天矿山开采边坡控制性爆破施工中存在一些问题。主要包括以下3点：①一般企业在进行矿山开采时，会根据开采地段对开采部位进行细致的实地检查和勘测，以确保获得的数据与实际相符。但部分企业为了节省时间在爆破前并未对矿山拟爆破开采部分进行分段地勘测，仅根据矿山整体设计时的初勘资料制定爆破方案。这就导致爆破方案与露天矿山的实际情况不符，不仅影响爆破成功率，还会引发安全事故，特别是靠近边坡处，更易发生安全事故。还有一部分企业只勘察了矿山，却忽视了矿山的周边环境，这样做的后果就是导致其爆破方案设计不合理，影响周围环境。②露天矿山爆破是较为复杂的技术，需要投入大量的资金。但部分矿山企业为了降低爆破成本会选择不更新爆破技术，依旧采取传统爆破技术。但随着科技的发展原有的矿山爆破技术已经无法满足现在矿山爆破需要，如果不及时进行技术更新会导致爆破达不到预期效果，影响矿山开采。③爆破后还需要专门后期管理团队进行爆破检查和牢固程度检查，以及用地震波测量安全距离。但该部分企业并未意识到后期管理的重要性，甚至为了资金成本和时间成本忽视了这些流程，导致爆破人员缺乏对安全距离的正确认识，增加了安全隐患，严重威胁了爆破人员的安全。目前我国矿山企业的爆破后期管理工作整体落实不到位，爆破工程尚未形成体系。

　　3露天矿山开采边坡处控制性爆破技术的应用措施

　　3.1施工前的准备工作

　　施工前需要进行大量的准备工作，以便更好地了解施工条件和施工环境，保证爆破作业顺利进行。具体包括以下几方面准备：①勘探地理位置时必须要做到准确并及时记录勘探数据，加深对地形地势的了解，为后期爆破方案的制定提供参考。②重视爆破位置周围环境的考查，如爆破位置周围有村落存在，那么需要注意露天矿山爆破所带来的碎石滚落问题，预防其对村民安全造成影响。③露天矿山开采爆破存在不确定性，如果爆破不合理可能会引发自然灾害，所以在爆破前需要仔细排查安全隐患，避免安全事故。④对爆破工作所需设备进行安全检测是矿山开采爆破前最重要的准备工作。该过程中一旦发现设备故障、损坏等，一定要及时进行维修，预防爆破过程中出现设备运转故障，影响整体爆破质量和速度，造成爆破危险。⑤制定相应的应急预案，特别是做好边坡或邻近边坡爆破应急预案。如发生意外可在第一时间内采取针对性解决措施，防止高危险级安全事故发生。

　　3.2爆破方案的制定

　　在实施露天矿山开采爆破前需要根据开采计划和暴露位置制定合理科学的爆破方案，以指导爆破工作的顺利进行。制作爆破方案时必须要将安全放在首位。爆破方案的制定和优化需要大量的勘测数据提供支持，以确保方案的合理和安全。爆破分区时要根据爆破位置的重要程度将其分为主爆破区和其他爆破区。相比其他爆破区，主爆破区安置的炸药更多，爆炸所带来的震动更强烈，所以通常情况下主爆破区会选在地质较硬的位置，以便减轻爆破过程中发生自然灾害的几率。在制定爆破流程时必须要对需要爆破区域进行明确，并要求工作人员必须按爆破流程进行。露天矿山的爆破特征比较特殊，所以爆破控制可以采用预裂爆破的方法，推动后续的大面积爆破。但这种方式花费较高，一般矿山开采企业仅将其用在特殊地质区域。

　　3.3采用斜孔进行爆破

　　为了满足露天矿山开采大规模爆破的需要，矿山开采企业多会采用深孔爆破的方式，一般以斜孔爆破为主。纵观近年来露天矿山开采爆破案例，边坡控制爆破以斜孔爆破为主。因为与垂直爆破相比，斜孔爆破使用的炸药更小，爆落岩石块度大小更加均匀，爆炸后边坡更稳定。但斜孔爆破的打孔过程更加复杂，对打孔设备的要求较高，只有做到规范打孔才能获得良好的爆破效果。如果施工环境较为复杂，可根据现场施工条件采用两种爆破方式相结合的方法，保证爆破效率和质量，通常采用倾斜炮孔与垂直炮孔相结合的方式。

　　3.4改善具体装药结构

　　由于露天矿山爆破过程中需要用到大量的炸药，为了保证安全需要经过更为科学计算将炸药使用量控制在安全范围内。爆破所用炸药数量的计算较为精细需要计算者在计算过程抱有认真负责的态度，否则计算一旦出现差错则可能导致严重后果。比如炸药数量过多既会增加矿山开采企业爆破成本，又会带来安全隐患；炸药数量过少则可能达不到爆破效果，需要再次进行爆破，增加爆破施工时间。在进行爆破施工前需要基于药量平衡原理、岩石相应硬度以及每个炮孔所承担的爆破岩石体积等计算每个炮孔需承担的炸药量。目前常用的炸药剂型和深孔爆破装药装备，导致炸药通常集中在爆破孔底部，与炸药孔间存在较大的距离。为了提高爆破质量，避免炸药分布不均，在炸药安装过程中可以采用分段装药的方法。此外，炸药因为威力的不同价格也有所差异，通常威力越大的炸药价格越贵，为了控制矿山开采企业的成本投入，可以通过混合装药的方式，将高威力炸药放置在炮孔底部，将普通炸药放置在其上部，最大限度内提升炸药威力。

　　3.5减少边坡爆破震动

　　露天矿山边坡的稳定性较差，而炸药的威力较大，在爆破过程中极易影响到矿山边坡稳定，如发生边坡开裂或者边坡台阶缺失意味着爆破工作的失败。为了避免爆破失败，在爆破过程中必须要保证边坡稳定，而减少边坡爆破震动是避免爆破影响边坡最有效的方式。为此，矿山企业可以通过科学手段计算出深孔爆破的各项参数信息，合理规划炸药分配，适当减少边坡炮孔炸药量，降低爆炸过程中边坡的震动频率，增加边坡稳定。此外，还可以通过检测改良深孔爆破作业施工参数，明确不良地质爆破震动实际响应来进一步采取针对性爆破降震技术，有效控制边坡爆炸震动频率。如果深孔爆破参数较难确定，可先进行一系列试验评估露天矿山开采爆破震动的震感，进而得出边坡所能承受的爆破震动，为炸药量的分配提供数据参考。

　　3.6采用先进的爆破技术

　　近年来，我国经济快速发展，对矿产品尤其是建筑石料的需求逐渐上升。传统的露天矿山开采爆破不但施工技术危险性较大，而且爆破后的矿产品体积不均，已无法满足当今社会的需要。为了有效提升爆破施工技术，保证矿产品质量，矿山开采相关企业需要不断优化爆破施工技术，摒弃传统爆破施工技术，增加资金投入，引进更先进的爆破施工技术，增加矿山边坡稳定性。当前不断发展的科学技术为新型爆破施工技术的优化提升创造了可能，当前的爆破施工技术越来越多地应用了现代化设备，不仅可以加大炮孔深度，还可以提高爆破安全性，同时还可以通过计算机技术实现自动化装药和点火，有效减少爆破意外所导致的人员伤亡。此外，新型爆破施工技术可以通过科学的计算为每个炮孔装入合适的炸药数量，在保证安全的前提下提高爆破质量。

　　4柿竹园钨多金属矿露天开采控制性爆破方法

　　4.1爆破安全允许距离

　　露天岩土爆破振动、爆破个别飞散物和爆破冲击波安全允许距离要求不小于200m。矿山剥离境界外300m以内的无居民点和建构筑物，考虑到矿山地形复杂及未形成正规台阶，地表剥离境界外300m处设爆破警戒线。要求人员撤离至爆区300m以外，设备撤离至爆区200m以外，深孔爆破采用延时爆破、控制起爆方向和单段最大装药量，可满足生产爆破安全需要。

　　4.2穿爆参数

　　台阶高度H=12m，坡面角a=70°；孔径D：钻孔直径110mm；超钻深度L超。

　　4.3爆破器材

　　炸药：干孔用铵油炸药，水孔用乳化炸药。炮孔积水，就必须用乳化炸药或事先用中高压风吹孔。雷管：导爆管装配好的毫秒微差雷管、普通导爆管雷管(引爆导爆管用)。起爆能：2号岩石炸药或专用的起爆药包。起爆源：起爆器。

　　4.4穿爆方法

　　采用CL351履带式气动潜孔钻机穿凿下向倾斜孔，人工装药，利用穿孔作业留下的岩粉堵塞炮孔，采用多排孔微差挤压爆破。单个炮孔中装2个起爆药包(孔底及孔中间部位各一个)，各炮孔引出的导爆管在地表进行网络连接(据爆区大小确定网络连接)，导爆管雷管引爆。爆破作业在白班进行，每隔3天~4天爆破一次，一次爆破48个~50个孔，爆破的废石量约6912m3~7200m3。单段起爆炮孔数不大于10个，单段最大药量控制在1008kg以内。

　　4.5爆破工作及根底的处理

　　采用多排倾斜孔微差挤压爆破方案进行中深孔爆破。靠近采场最终境界时，采用预裂爆破以减少对最终边坡的破坏和边坡清理工作。设计炮孔超深1.30m，一般情况下没有三角根底。采用液压挖掘机配液压破碎锤处理深孔爆破产生的矿岩三角根底。采用液压挖掘机和轮式装载机开展边坡清理、修路及平整工作场地等辅助工作。修路爆破时配备YT-28凿岩机16台，8用8备。

　　4.6二次破碎

　　采场一次爆破后产生的大块岩石，在装载过程中采用液压破碎机对其进行二次破碎。一般情况下，为了防止飞石，不允许使用浅孔裸露爆破。个别巨大块采用二次爆破处理。巨大块禁止使用裸露爆破，需要YT-28型凿岩机凿孔，堵塞1.0m以上后爆破，一次爆破炸药量控制在20kg以内。

　　5结语

　　总而言之，露天矿山开采危险性较高，矿山开采的相关企业必须要重视矿山开采安全，保证矿山开采过程中边坡的稳定，尽量避免安全问题和隐患。