小型露天采石场 中深孔爆破方案设计
湖南金泰安全评价有限责任公司
2013年7月
目 录
前 言 ...............................................2
一、中深孔爆破设计 ...................................3
二、爆破安全允许距离 .................................8
三、中深孔爆破安全对策措施 ..........................10
四、结论 ............................................13
附图：
1、小型露天采石场中深孔爆破基本要素图
2、微差爆破炮孔布置形式图
前
言
根据国家安全生产监督管理总局第39号令的有关规定：小型露天采石场应当采用中深孔爆破，严禁采用扩壶爆破、掏底爆破、掏挖开采和不分层的“一面墙”等开采方式；又根据湖南省安全生产监督管理局湘安监[2013]13号文关于印发《湖南省小型露天采石场矿长保护矿工生命安全七条规定》的通知的第三条规定：必须按规定采用中深孔爆破，确保安全距离满足要求，严禁采用扩壶爆破、掏底崩落。为了保护矿工生命安全，在保证安全的前提下提高爆破效率和生产能力，现制定《小型露天采石场中深孔爆破方案设计》，可以作为实施中深孔爆破的设计依据。
一、中深孔爆破设计
小型露天采石场多开采石灰岩矿，矿岩中等稳固，地质构造较简单，应采用中深孔爆破。按阶段（台阶）高度H=10m和阶段坡面角=70布置倾斜钻孔，多采用等边三角形平行孔排列，还可采用方形或矩形布孔（见附图1及2），设计爆破参数和主要内容说明如下：
1、孔径与孔深
穿孔设备多用KQD70型钻机，孔径取70mm，孔深可按下式计算：
L = 式中： L- -孔深，m；
h- -超钻深度，取h=1.0m（满足h=0.35Wd的要求）。
2、底盘最小抵抗线（Wd）
底盘抵抗线的大小与炮孔直径、炸药威力、装药密度、岩石可爆性、要求破碎程度及阶段（台阶）高度等因素有关，现按下列四种方法确定：
（1）按单孔的装药条件计算 Wd = d (2)按孔径等因素的经验公式计算 Wd(0.24KH+0.36)
0
上两式中：
Wd- -底盘抵抗线，m；
d- -钻孔直径，0.7dm（经验公式中取d=70mm）； ——装药密度，取0.9g/cm,即900kg/m（按硝铵炸药取数）；
q——单位炸药消耗量，在岩石硬度系数f=10时取q=0.5kg/m； ——装药系数，取0.78（见下页）； L——孔深，11.6m；
m ——钻孔邻近系数，取1.0； H——阶段（台阶）高度，10m；
K——与岩石坚固性f值相关的系数（f=10时、k=0.7）； 7.8
5、0.
24、0.
36、150——均为常数。 综上所述，本设计确定Wd = 2.5m。 （3）按Wd与d的关系式计算 Wd = 35d = 35×0.7×10= 2.5m。 上式中35为常数。
（4）按倾斜孔的安全作业条件检验，得出 Wd≥2.5m符合安全要求。
3、孔距和排距
孔距a和排距b可按下式计算： 孔距：a = mWd = 1×2.5 = 2.5m 排距：b = 0.9a = 2.3m 上式中0.9为等边三角形排列时的常数。
-1
3
324、单孔装药量
第一排孔：Q = qaWdH = 0.50×2.5×2.5×10 = 31.3kg/孔 后排孔：Q = KqabH = 1.1×0.5×2.5×2.3×10 = 31.6kg/孔 上式中：
Q- -单孔装药量，kg/孔；
q- -炸药单耗，0.5kg/m(按硝铵炸药、乳化炸药取数)； a- -孔距，取2.5m； b- -排距取2.3m； Wd- -底盘抵抗线取2.5m； H- -台阶高度取10m；
5、装药长度（L1）
3= 装药系数：=
6、填塞长度（L2）
按公式：L2≥0.75wd = 0.752.5 = 1.9m (上式中0.75为中深孔的系数) 本设计单孔填塞长度 = 11.6-9.1 = 2.5m＞1.9m，装药条件可行，用黄泥混砂填塞。
7、单孔崩矿量（Qcp）
第一排孔：Qcp = aWdHr = 2.5×2.5×10×2.5×0.85=133t/孔
后排孔：Qcp = abHr = 2.5×2.3×10×2.5×0.85=122t/孔
上两式中矿岩容重r = 2.5t/m、爆破效率ε≥0.85（可靠），其他参数同前。
8、爆破需求量
按采石场生产能力10万t/a、年工作250天，采出矿石量400t/d计算，应安排每三天爆破一次，每次爆破孔数15个（3排中深孔），爆破矿石量1830t，可以满足生产的需要，则一次爆破需用炸药量为474kg。如果按生产能力5万t/a（200t/d）计算，则可每七天爆破一次，仍可满足生产的需要。
9、装炮质量
小型露天采石场中深孔爆破多采用人工装药和人工填塞，可用Φ40的接力木棍（包括1.2m长的子棍8根和1根母棍及连接塑料绳）处理装炮堵塞故障，以提高装药密度和填塞质量，即用子母棍处理故障，对起爆药包不准进行冲击或挤压。
10、起爆方法
小型露天采石场生产规模小，生产工艺简单，本设计一次最多爆破15个中深孔的崩矿量，最多4个钻孔的装药量同段起爆，起爆方法和爆破网路简单。设计采用导爆管—非电毫秒雷管起爆系统或毫秒电雷管起爆。
11、微差爆破
露天矿采用微差爆破技术的优点有三：（1）可实现多排孔一次爆破，降低炸药消耗；（2）改善爆破效果，破碎块度均匀大块少，爆堆集中飞散距离小；（3）减少地震效应和采石场边坡危害。
3多排孔微差爆破的布孔方式和起爆顺序见附图2，可以按图和设计爆破参数布置钻孔（中深孔）、按起爆顺序和孔数连接爆破网路，通过最终检查安全无误后再起爆。
12、要通过生产实践（或试验）确定本采石场更合理可靠的爆破参数和钻孔排列，在保证安全的前提下提高爆破效率和崩矿量。
二、爆破安全允许距离
在进行露采爆破时，对周围人员和建、构筑物可能造成地震效应、空气冲击波和个别飞石等危害，以地震效应危害较深、空气冲击波危害较大、个别飞石危害较远，下面分别说明：
1、爆破振动安全允许距离
根据《爆破安全规程》（GB6722-2011），爆破振动安全距离可按下式计算。
R=×=×=63m 如果采区周围63米内无民房及主要建筑物，就不受其影响。 上式中：R- -爆破地震效应对地表建筑物危害半径（m），即爆破振动安全允许距离；
Q—最大一段装药量，即4个钻孔同段爆破，共装药约126kg； V—安全允许振动速度，根据《爆破安全规程》对砖房在振动频率50HZ时的取数为2.7cm/s；
m—药量指数，取1/3；
K、a—与爆破点地形、地质条件有关的系数和衰减指数，根据《爆破安全规程》在中硬岩石（石灰岩）爆破时的取数为K=200，a=1.7。
如果增加一次起爆同段的钻孔个数和装药量，则爆破振动安全允许距离增大，爆破危害升级，此法不可取。
2、空气冲击波的安全允许距离（Rt）
按公式：Rt=Kt=3=34m 上式中：Kt—取决于被保护对象的系数，取3；Q值含意同前。 由此可知，空气冲击波对周边环境和人员安全的影响范围较小。
3、个别分散物（飞石）的安全允许距离
根据《露天矿山台阶中深孔爆破开采技术》（国家安全生产监察管理总局编2007年版），个别飞散物安全允许距离按下式计算。
Rs=20kfnW1=20×1.5×1.0×2.5=75.0m 上式中：
Rs— 飞石安全距离，m；
Kf—与地形、风向、矿岩特征及地质条件有关的系数，取1.5； n—爆破作用指数，取1.0，为标准爆破取值； W1—最小抵抗线为2.5m； 20—常数。
如果钻孔排列和爆破参数不合理、钻孔装药量太多、未按设计进行钻孔填塞和没有实施微差爆破时，个别飞石可能飞散更远，现按抛掷爆破（1.5＞n＞1）计算为：
Rs=20×1.5×1.5×2.5=169m 采石场采用中深孔爆破，根据《爆破安全规程》个别飞散物对人员的安全允许距离≥200m，因此本设计的个别飞散物对人员的安全允许距离符合安全规定，但应按设计施工，尽力做到标准爆破。
2
22三、中深孔爆破安全对策措施
1、根据《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）第5.1.21款：露天爆破作业应遵守《爆破安全规程》（GB6722-2011）的规定。爆破作业现场应设置坚固的人员避炮设施，在空气冲击波影响范围以外设置。
2、加强爆破安全管理，每次爆破都要严格遵守规定的爆破时间，认真做好安全警戒和安全防范。爆破前应设置明显警戒标志，在通往爆破警戒区的路口布设岗哨警戒，在爆破前后要按规定分别发出预警信号、起爆信号和解除信号。
3、采用专业施工队进行凿岩爆破施工，爆破作业人员应持证上岗，取得爆破作业人员许可证的新爆破员，应在有经验的爆破员指导下实习三个月，方准独立进行爆破工作，爆破员跨越和变更爆破类别应经过专门培训。
4、钻孔填塞物料不应混有石块杂物或易燃材料，填塞长度应达到设计要求；发现卡孔应及时处理（子母棍或高压风）。
5、爆破作业时间必须在白班进行，装药时，无关人员必须撤离爆破现场。
6、在装炮前应先对每个钻孔进行验收，中深孔验收标准（允许误差）为：孔深±0.2m、孔距及排距±0.2m、偏斜度2%；同时要清除孔口周围的碎石杂物；严禁利用残孔定孔位。
7、矿山要健全爆破规章制度，制定爆破安全操作规程并严格贯
彻执行。
8、中深孔爆破，必须按设计施工，对穿孔质量和定位进行检查，对不合格钻孔应重新定位穿孔；装药填塞时，安全人员按每孔的设计装药量和填塞长度进行检查核实，以保证装炮质量和爆破效率。
9、爆破前所有人员和设备须撤至安全地点，切断设备电源；爆破15分钟后才能进入现场检查并发出解除警戒信号。30分钟后才能进行现场作业。
10、矿山在临近终了边坡区域进行爆破时，应采用预裂爆破（或光面爆破）以减轻对边坡的破坏；同时应经常观测爆破振动对边坡的影响，减少同段起爆的最大装药量和钻孔个数，以保障边坡的安全稳定。
11、对过期变质的爆破器材严禁使用。
12、黄昏、夜间、雷雨、冰雪、大雾天气，禁止爆破。
13、水孔爆破应采用防水炸药（乳化炸药等）。
14、中深孔爆破的盲炮处理方法：（1）爆破网路未受破坏时，可重新连接起爆；最小抵抗线有变化者，应验算安全距离，扩大爆破警戒范围。（2）可在距盲炮孔口大于10倍孔径处（即≥0.7m）另打平行钻孔装药起爆。（3）向盲炮孔内灌水，使炸药及雷管失效。严禁违规冒险处理。
15、起爆网路安全：（1）电力起爆网路电源应能保证全部电雷管准爆，成组电雷管起爆时的准爆电流为交流电2.5A、直流电2.0A；要对电爆网路进行导通和电阻值检查。（2）导爆管起网路中不应有
死结，钻孔内不应有接头；导爆管应均匀分布在雷管周围并用胶布捆扎牢固。
四、结论
露采中深孔爆破就是用直径≥70mm、孔深≥5m的钻孔进行装药爆破的技术方法。露采中深孔爆破方法可以提高生产能力和改善采区的安全工作条件，能满足装载设备对爆破工作的要求，是目前国内外露天矿山普遍采用的主要爆破方法。
中深孔爆破应用的范围较广泛，在矿岩中等稳固、坚固性系数f≥
6、地质构造不太复杂的情况下都可应用；只有在周围环境复杂，近距离有需要保护的建、构筑物，爆破地震效应、空气冲击波和个别飞石可能对其造成危害时，才不采用中深孔爆破；或由于采区开采高度小，台阶高度≤5m时才不能采用中深孔爆破。
综上所述，本设计认为小型露天采石场应大力推广采用中深孔爆破。
