摘 要

本设计通过对露天采矿学和爆破工程学等相关知识的学习，针对凌云石灰矿的具体情况进行了爆破专项设计，论文对炸药的选择，爆破网络的选择进行了设计，选取了较为合适的台阶爆破参数，炮孔参数和起爆网络延时数值，对爆破工程中的多种起爆网络和炸药进行了比较，对提高爆破安全和爆破效率有很高的意义，并且提高了经济适用性。

在设计中，首先考虑满足矿山的年开采量，年产150w吨应该采用露天矿深孔爆破方案，才可以满足矿山的开采量，确定了爆破方案之后，主要进行爆破参数设计，主要设计了台阶高度，炮孔直径，孔距排距，底盘抵抗线，炸药的选择，装药结构的确定，起爆网络等方面进行了详细的设计，并对爆区的安全性进行了验证，提出了一系列安全准则，保证爆破安全。

关键词：深孔露天台阶爆破；台阶参数；爆破安全

Abstract

This design through to the open-pit mining and blasting engineering and other related knowledge learning, according to the specific condition of lingyun lime mine blasting special design, the paper for the selection of explosives, the choice of blasting network design, the steps of selecting the suitable blasting parameters, hole delay numerical parameters and blasting network, the blasting engineering of a variety of priming network and explosives, blasting safety and to improve the blasting efficiency has a high significance, and improved the economic applicability.

In the design, first consider meet the mine production, annual output of 150 w tons of open-pit mine deep hole blasting scheme should be adopted to meet the needs of mine production, after confirmed the blasting scheme, the main blasting parameters design, the main design steps height, blast hole diameter, hole is apart from the row spacing, chassis line resistance, the selection of explosives, the determination of charge structure, priming network and so on has carried on the detailed design, and verified on the safety of the blasting area, put forward a series of safety standards, ensure the safety of blasting.

Key Words：Deep hole bench blasting in the open air ；The steps parameter ；The blasting safety

1.概述

本爆破说明书是针对凌云采石场爆破地形地理环境的具体分析，以此为标准和考量对象，依次做出爆破参数。

1.1地理位置

凌云采石场位于孝感市孝昌县周巷镇南东10公里滑石冲水库西边毛家冲（图）。矿区紧邻省道，与G4相距8公里，与武汉市相距约60公里，交通较为便利。开采的建筑用碎石料，经破碎筛分加工后，产品供应武汉市和孝感市场。见下图。

1.2工程的目的

年开采量150万吨，所有永久边坡要求采用保护性爆破，边坡角75度。出矿机械：30吨级液压反铲装车，20T自卸汽车运输。采区内房子可以搬迁。

2.爆区内地形岩体特点和爆破条件

2.1 水文地质条件

本矿山水文与地质类型属于以地球上空气层降水为主，开阔面可以直接进水，水文地质条件不是特别复杂，比较简单。

2.2.矿岩地质

矿区位于丘陵区，山体自然坡度一般20〜50⁰。地表土体（残坡积层）厚度不大，除表面局部覆盖有1～5米左右厚的含碎石粘土和强风化层外，几乎裸露地表，适宜露天开采。 矿区石灰岩和白云岩矿体为层状地质体，产状稳定，倾角不大（20-30度）。

矿区石灰岩和白云岩在资源储量估算范围内是矿体，是拟开采的对象；在资源储量估算范围以外的是矿体围岩。微—中风化的灰岩是矿体部分，岩石坚硬程度属于较坚硬岩石。矿石自然类型简单单一，均为中等偏厚层一厚层灰岩：浅灰—深灰色、微晶结构、层状—块状构造。

矿物成分以方解石为主，约占70%以上，其次为半自形～自形白云石，含量一般为20%，以及少量生物碎片，含量5～10%左右，矿体颗粒微小，一般在0.0lmm以下。另外矿石中方解石网状细脉发育。

2.3 爆破环境

爆区地形特征显示为两座山丘，两座山丘的连线是为东北西南走向，东北方向的山丘最高标高也就是山顶为125m，山脚的标高最低为98m，东北方向的山丘的等高线呈现圆圈型，在东北边坡坡面比较陡，而西南边坡相对来说比较平缓，东北山丘较西南山丘体积大，矿量也相对较大；西南山丘山顶最高标高109m，山脚最低标高为93m，等高线呈现圆形，各方向的坡角大体相同，各个方向都比较平缓。爆区西北方向无民房等民间建筑，离爆区边界25m处有一个机修车间，距离爆区40m左右处有若干土堆；爆区东北方向建筑较多，有运输段，水泥厂等，东北方向还有个山丘，山顶高105m，山脚最低标高87m，距离爆区30m；爆区西南方向民用建筑较多，服务公司，游泳池，民房等，是爆破安全主要考虑区域。

周边有民房，游泳池，附近有一家煤厂，碎石场等，由于民房可以拆迁，并不影响爆破作业。

2.4爆破工程施工的技术条件

年开采量150万吨，所有永久边坡要求采用保护性爆破，边坡角75度。出矿机械：30吨级液压反铲装车，20T自卸汽车运输。

3.爆破方案选择

3.1 生产爆破方案

矿区内基岩大部分裸露于地表，地表只有少量覆盖物，矿体及顶板围岩都是有碳酸盐类岩石构成，岩石结构稳定致密，裂隙不发育，岩石完整，抗风化能力强，爆区岩石结构稳定，为中硬岩石，爆区山坡比较平缓，根据爆区的具体情况，先初步露天深孔台阶爆破和露天浅孔台阶爆破，硐室爆破，然后在进行技术条件比较，选定最佳爆破方法，进行爆破。

3.1.1露天矿深孔台阶爆破和浅孔台阶爆破

工作面以台阶形式进行生产推进的爆破方法为台阶爆破。台阶爆破中还有分为两种：深孔和浅孔。工程上深孔孔径大于50mm，相应的孔深大于5m，其他的都视为浅孔。

（1）露天深孔台阶爆破

目前来说矿山，铁路，公路和水利水电工程用到此爆破方法较多，目前深孔钻机和装运设备发展的很迅速，爆破技术和爆破器材研究成果也比较高端，深孔爆破的使用更加高效。主要表现在：采用大型设备，牙轮钻机和大型电铲以及电动轮汽车的结合使用，开采强度和矿石产量都有所提高。符合使用先进的爆破技术的技术条件，比如：毫秒爆破，爆破质量有了明显的提高，而且有害效应得到抑制，减少了矿山开采的综合成本等技术经济指标。

露天矿深孔爆破技术符合条件：高技术爆破方法的技术条件，比如毫秒爆破技术。在矿山多用爆破区域范围，大区多排孔毫秒爆破的特点。爆破规模量大、爆破技术复杂、难度大。才加爆破施工的人数较多，工期较长，对施工组织和管理要求更高；爆破规模大导致爆破有害效应相对更严重些，要求采取更加严密的防护措施。

（2）露天矿浅眼台阶爆破

径、孔深比较小。浅孔台阶爆破主要用于矿山采石，采矿以及平整地坪，开挖路堑，沟槽，开挖基础等。是目前我国铁路，公路，水利水电，人防工程和小型矿山开采的常用爆破方法。

3.1.2硐室爆破

在设计开挖的药室内，集中装填大量炸药，进行一次大量炸药同时引爆，使境和地质环境要求较高。硐室爆破始发于军事上的地雷爆破，但是某些工程爆破中，钻孔爆破法有时不能满足工程的需要，从而发展了新的大量快速开挖的爆破方法——硐室爆破法。工程实践表明，该方法爆破量大、效率惊人、基本上不受限制于气候与交通条件。硐室爆破规模逐年提高。硐室爆破存在大块率偏高的缺点，但经工程实践总结提高，有所改善。

硐室爆破的优缺点：工期较短，工程进度快。小型凿岩设备就满足作业要。搬运。地质、地形及气候条件对爆破的影响较小。破碎块度不均匀。爆破震动对环境的影响较大。

3.1.3生产爆破方案的确定

因为凌云石灰矿年产150w吨，所以露天浅孔爆破是远远不能满足产量要求的。硐室爆破抛掷效应太明显，对爆区周围的建筑有安全隐患，所以排出。而露天深孔爆破即满足矿山年生产量的要求，而且爆破经济效益合理，对爆区影响不大，符合生产爆破要求，故爆破方案选择露天矿深孔爆破。

3.2二次爆破方案选择

二次爆破主要是对大块进行处理，选择裸露爆破。

3.3 边坡保护爆破方案选择

对于边坡保护性爆破方案，根据爆区地形岩体的地质条件以及爆区的开采条件，可能用到以下几种爆破方案：光面爆破和预裂爆破。下表是对光面爆破和预裂爆破的比较。

根据以上论述表明，凌云山石灰矿是一个山坡类型，所以对边坡保护特别重效的保证矿山的边坡稳定性，所以选择预裂爆破较为合适。

4.台阶爆破要素设计

首先对露天矿深孔爆破的爆破要素进行设计。

4.1钻孔方式和钻孔布置

4.1.1钻孔方式

孔，都是机械穿孔的类别，下表是两种炮孔的简单介绍。

深孔台阶爆破的钻孔形式一般有垂直孔和倾斜孔两种

由于矿山的年开采量较大，爆破频繁，矿山岩石坚硬，打眼难度较大，从方面简洁的角度考虑，应该选择垂直深孔。

4.1.2钻孔布置

目前布孔方式只有两种：单排孔和多排孔。多排布孔布置形式有矩形和三角形，方形布孔孔间距和抵抗线相同，各排中对应炮孔呈竖直线排列。

矩形布孔的抵抗线没有孔间距大，各排中对应炮孔应该直线排列。

三角形布孔时既可以孔间距和抵抗线相等，也可以取抵抗线小于孔间距，经常使用抵抗线小于孔间距的三角形布孔，在爆破中爆区两端要得到均匀整齐的岩石面，三角形排列常常需要补孔。

从施工简单方面考虑，选择用矩形孔较为合适。

4.2台阶高度和坡面角

根据采石场的基本情况和年开采需求，要求年开采量为150万吨，按年工作300天计算，2班倒，每天开采量约为5000吨，约为1852方。矿石平行层面抗压强度为47.95~86.30Mpa，垂直层面抗压强度61.59~142.98MPa。属于中硬岩石。采用露天矿中深孔爆破方案。确定台阶高度12m，孔径选取150mm，坡面角70度。

4.3 钻孔直径和钻机型号

目前露天矿主要应用的是液压凿岩机，潜孔钻机等。凌云采石场坡面比较平缓，钻机基本上都可以到达作业地点，先选择液压凿岩机，潜孔钻机，进行技术比较，然后选出适合凌云采石场的最佳方案。

4.3.1液压凿岩机

由阀控制（也有无阀的）活塞往复运动。其优点：液压凿岩机钻速快，冲击功高、扭矩大、频率亦高；可调性高、能耗低；而且液压凿岩机效率高；自动化程度高而且可有电脑控制，极少发生卡钻事故，钻具使用寿命比较长。

液压凿岩机的缺点也很明显: 液压凿岩机要求使用高品质性能的液压油，管道和接头抗压能力要强，渗漏必须严防；要用好的材质制造零部件，要求高精度，装配工艺严格，成本高；操作和维修人员的技术要求熟练，维修成本高。

4.3.2潜孔钻机

潜孔钻机凿岩的实质，是在凿岩过程中使冲击器潜入孔内，以减小由于钎杆传递冲击功所造成的能量损失，从而减小孔深对凿岩效率的影响。潜孔凿岩的凿岩设备是潜孔钻机，我国地下矿山常用的有YQ-80、YQ-100及QZ-165等型号。

根据实际采石场实际情况，需要进行中深孔爆破，效率较高应当选取潜孔钻机， 根据设计要求，设计的矿山规模为150万t/a,根据采矿手册上当钻机型号为KQ-150，岩石的坚硬系数为f=6-8,则可确定，每米炮孔爆破量为19.61m3/m,当炮孔的直径为150mm。所以选择KQGY150型潜孔钻机，孔径选取150mm。

4.3.3钻机的确定