摘 要

随着国家经济技术的发展，对于资源的需求越来越高。而在矿山的开采过程中露天开采占很大的比重，其中台阶生产爆破为关键技术点。深孔爆破的方法对改善和控制爆破的效果、提高矿山生产效率和费用低等方面有很大优势。

鉴于深孔爆破技术在露天开采生产中的实际应用效果，本次设计即对矿山生产爆破的方案、爆破的参数以及爆破安全进行了设计计算。

关键词：深孔爆破；预裂爆破；缓冲爆破；爆破参数；安全距离；防护措施；工作组织；

Abstract

With the development of national economy and technology, the demand for resources is getting higher and higher. Open pit mining accounts for a large proportion in the mining process, in which bench production blasting is the key technical point. The method of deep hole blasting has great advantages in improving and controlling the effect of blasting and improving the production efficiency and low cost of mine.

In view of the practical application effect of deep hole blasting technology in open pit mining production, the design and calculation of mine production blasting scheme, blasting parameters and blasting safety are carried out.

Key Words：deep hole blasting; presplitting blasting; buffer blasting; blasting parameters; safe distance; protective measures; organization;

目录

第1章 绪论 1

1.1毕业设计目的及意义 1

1.2毕业设计依据 1

1.3国内外研究现状 1

1.4毕业设计主要内容 2

第2章 工程地质概况 3

2.1工程简介 3

2.2矿山地质概况 3

2.2.1地理位置及交通 3

2.2.2地形地貌 3

2.3矿山地质条件 3

2.3.1矿区地质特征 3

2.3.2矿区水文地质条件 4

2.4爆破方案设计原则 4

第3章 爆破方案 6

3.1深孔爆破 6

3.2预裂爆破和缓冲爆破 6

3.2.1预裂爆破 6

3.2.2缓冲爆破 6

3.3穿孔设备 7

3.4爆破器材 7

3.5起爆网络 7

3.5.1逐孔起爆 7

3.5.2起爆网络设计原则 8

3.5.3逐孔起爆延期时间的确定 8

第4章 爆破参数设计 10

4.1炮孔布置 10

4.2安山玢岩爆破参数 10

4.2.1孔径 10

4.2.2孔深与超深 11

4.2.3底盘抵抗线 11

4.2.4孔距和排距 12

4.2.5堵塞长度 12

4.2.6单耗 13

4.2.7每孔装药量 13

4.2.8装药量验算 13

4.2.9炮孔总数 14

4.3英安斑岩爆破参数设计 14

4.4石英岩爆破参数设计 16

4.5预裂爆破参数设计 18

4.5.1炮孔直径 18

4.5.2炮孔间距 18

4.5.3装药线密度 18

4.5.4装药不耦合系数 19

4.5.5预裂爆破装药 19

4.5.7缓冲孔与预裂孔间的排距 19

4.5.8一次起爆孔数 20

4.5.9预裂孔超前起爆时间 20

4.5.10起爆方式 20

4.5.11布孔方式 20

4.6缓冲爆破参数设计 21

第5章 爆破安全距离设计 23

5.1爆破飞石控制 23

5.1.1飞石飞散安全距离 23

5.1.2个别飞散物 23

5.2爆破振动安全距离计算 23

5.3爆炸冲击波安全距离 24

第6章 安全技术与防护措施 25

6.1安全施工目标 25

6.2爆破防护措施 27

6.2.1爆破飞石防护措施 27

6.2.2爆破震动防护措施 28

6.2.3爆破冲击波防护措施 28

6.3安全施工措施 28

第7章 爆破施工设备及费用 33

7.1穿孔设备 33

7.1.1穿孔设备数量计算 33

7.1.2穿孔设备表 34

7.2炸药混装车 34

7.3主要技术经济指表 35

第8章 爆破施工组织 36

8.1凿岩 36

8.2验孔 36

8.3装药 36

8.4堵塞 36

8.5爆破 36

8.6倒运产装 37

第9章 总结 38

参考文献 39

致谢 41

第1章 绪论

1.1毕业设计目的及意义

撰写毕业设计是对学生所学的专业理论知识的一次较为全面的考核测验 ，是在所学基础专业知识上进一步的提高学生将理论知识结合实际分析和解决问题的应变能力，全面提高专业知识的储备量。通过撰写缅甸蒙育瓦莱比塘铜矿开采生产爆破方案设计，从而掌握露天采矿爆破方案设计的步棸和方法为以后工作打好了基础。在撰写毕业设计期间提高自己收集资料、整理资料以及提取关键信息的能力。

1.2毕业设计依据

（1）《缅甸蒙育瓦莱比塘（Letpadaung）铜矿露天采场基建剥离及采剥生产外包》招标文件；

（2）《缅甸实皆省蒙育瓦铜矿项目地质资源条件和露天采矿说明书》；

（3）中华人民共和国国家标准《爆破安全规程》GB 6722-2003；

（4）张世雄主编.固体矿床采矿学（第3版）；

（5）《采矿设计手册》编写委员会，采矿设计手册——露天开采卷 ；

（6）王玉杰主编《爆破工程》。

1.3国内外研究现状

现代科学技术的高速发展，露天生产爆破向着精细化、绿色化和智能化三个方面发展进步。

现代科学技术的快速更新生活水平的不断提高，精细化的爆破方案志在必行。精细爆破目标主要通过对爆破方案的精细化设计，装药作业时精细化的操作，生产管理结构的精细化实现对炸药爆破后能量的精细利用。精细爆破的效果更佳，危害更低，收益更高，更方便管理。

随着人们保护环境的意识的增加我国对保护环境的重视，绿色开采更能符合国家社会的需要。绿色开采是对资源的开发和环境的保护二者相互协调以达到牺牲更小的环境的代价合理的开采资源。

国内外现代采矿技术已逐步实现自动化、半自动化生产开采，从设计、钻孔、装药、运输等都采用自动化机械。在设计时根据岩石的特性，使用计算机自动生成爆破参数。开采时有较完善的数字矿山模型，实现矿上的全自动开采，运输时收集数据由计算机生成更加合理的调度系统。在钻孔爆破环节时，结合GPS、北斗等卫星技术精准定位、自动定位大幅提高了钻孔的效率和准确度，减少不安全因数。

在露天开采时，深孔爆破能够明显的改善爆破的质量，由于深孔爆破一次爆破岩石的体积方量较大，能够明显的减少总爆破药量和爆破的次数，大大的降低了矿山生产的成本和提高了安全保障，所以在我国中大型矿山广泛应用。

1.4毕业设计主要内容

根据《缅甸莱比塘铜矿项目地质资源条件和露天采矿说明书》的要求，结合目前国内外大中型露天矿山爆破技术发展方向，对莱比塘铜矿采剥工程生产爆破方案进行设计。主要设计内容包括工程地质概况、方案比较、设备及器材选择、爆破参数设计、起爆方法的设计与选择、施工工艺过程、爆破时周围环境的安全分析及校核、微差时间的确定、施工组织和材料、设备、人员情况等。

需要完成的设计内容包括工程地质概况介绍、环境保护要求与技术要求；爆破区域的地质概况、被爆岩石（矿石）结构、材料及爆破所需的工程量计算；设计方案选择；爆破参数与装药量的计算和验证；钻孔设计；装药、填塞和起爆网路设计；爆破安全距离的计算；安全技术与防护措施；施工机具、仪表及器材表；爆破施工组织；主要技术经济指标。

需要完成的图纸包括：（1）爆破环境平面图；（2）爆破参数设计立体示意图；（3）装药和填塞结构图； （4）起爆网路图；（5）爆破安全范围及岗哨布置图。

工程地质概况

2.1工程简介

2010年6月3日，在中国时任总理温家宝与缅甸时任总理吴登盛见证下达成合作，中国兵器集团代表张国清与缅甸方代表文丹少将签署了《蒙育瓦铜矿项目合作合同》，正式获得该项目的独立开发权。该项目采取露天采矿方法配合生物堆浸、萃取、电积等选矿工艺，项目总投资约10.9亿美元，设计年生产阴极铜量达10万t， 该工程在2016年3月建成投产，2018年已实现达产。

2.2矿山地质概况

2.2.1地理位置及交通

缅甸实皆省蒙育瓦铜矿项目是亚洲最大湿法炼铜工程项目，地处于缅甸西北部实皆省南部蒙育瓦县钦敦江边的萨林基乡，与缅甸第二大城市曼德勒相距约为120公里。

从矿区出发经蒙育瓦向东110 km可抵达曼德勒市。矿区至蒙育瓦有公路和水路。蒙育瓦小镇有米轨铁路和小型飞机与外界相通，曼德勒市有国内和国际航班交通方便。

2.2.2地形地貌

矿区周围地势平缓，地区开阔，矿区地势在整体上呈现中间高、四周低的、西面高东面较低、南面高北面较低的特点。最高点海拔位于西南部的山顶，海拔标高约为330 m，海拔最低点在东北部的河谷处，海拔标高约为64 m，是矿区最低的侵蚀基准面，属于平原地形地貌。

2.3矿山地质条件

2.3.1矿区地质特征

蒙育瓦矿区矿藏沿北西走向分布，依次是S矿、S南矿、K矿、L矿四个铜矿床。其中L矿是最大的一个矿床。

L矿的形成过程是经斑岩铜矿风化淋滤和次生富集作用而形成的高硫化型铜矿床，L矿属于隐伏矿床。在矿体与地表存在一个淋滤带，有一层次生富集带位于淋滤带下方。而在次生富集带之下是由原生和次生硫化物、硅酸盐和硫酸盐矿物组成的混合带，在向下是由安山玢岩、英安斑岩组成的原生带。由于人生淋滤带的作用导致淋滤冒下的部分含有泥水。

根据西南地勘院的地质报告矿区的主要地质条件为地层岩性较单一，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级结构面较为发育，局部破碎带会影响岩体的稳定性，导致局部地段较容易发生一些工程地质问题，矿区的地质特征是块状岩类为主属于中等偏复杂类型。

组成矿区边坡的岩性为松散土层、破碎带岩石和坚硬岩石。根据地质调查发现矿岩普氏硬度系数f=6~9，属中硬岩石，平均比重约2.55，松散系数1.36。

2.3.2矿区水文地质条件

根据西南地勘院的地质报告，矿区主要水的来源分为大气降水和裂隙弱含水层，水文地质条件属于中等偏复杂类型。

缅甸是典型的农业古国，矿区周围除开一个硫磺制酸厂外没有其他大型工业。

2.4爆破方案设计原则

根据《缅甸蒙育瓦莱比塘（Letpadaung）铜矿露天采场基建剥离及采剥生产外包》招标文件和《缅甸实皆省蒙育瓦铜矿项目地质资源条件和露天采矿说明书》的要求，结合目前国内外大中型露天矿山爆破技术发展方向，莱比塘铜矿基建剥离及采剥工程生产爆破方案设计应遵循以下原则：

（1）有足够的爆破矿岩量

露天矿正常生产中心是以采装工作为主而组织生产的，往往将采区分为三个区段分别是采装区域、爆破区域和穿孔区域。为了使爆破工作与采装工作相互配合，要求每个工作面一次爆破的矿岩量能够满足铲装设备5～10昼夜的采装需求量，每个区段爆破后的最小长度应该满足一次爆破量的要求，以保证挖掘设备能够连续生产作业。

（2）爆堆形状和规格尺寸合理

爆破后爆堆形状和大小对开采、装运工作和运输工作有关。爆破后爆堆的高度过高会影响挖掘设备的工作安全；如果爆堆过矮会使挖掘机满斗率降低，会直接影响装载效率；爆堆散开的距离过大，增加了采装工作之前的清理时间，会影响运输线路；爆堆过于集中，说明矿岩爆破后破碎块度大小不合格，爆破后的破碎效果差，同样影响铲装效率。

爆破后的台阶工作面形状也要平整，要尽量避免新的台阶工作面出现了根底和后裂现象。由于爆破的后冲作用通常会在新台阶的上部产生新的裂隙，这增加了上部台阶的清理工作量，还会影响后面下一个台阶的穿孔爆破，也是导致大块率较高的原因之一。

（3）爆破块度合理

爆破的矿岩大块率是衡量爆破效果优劣的重要指标。一般说来，若是爆破后块度太小，会使穿孔的工作量增加，相应的炸药单耗增加，产生的粉尘增多；块度太大，不利于铲装设备挖掘装运，铲装工作效率会降低。要求爆破后块度最大边的长度应该不大于采、运、破碎等设备规格限定，此时爆破块度才合理。

（4）确保设计方案中的飞石、爆破冲击波和爆破震动等不利效应在安全标准规定的范围内。

（5）爆破方案必须确保在矿山服务年限内边坡稳定、无浮石隐患。

爆破方案

3.1深孔爆破

根据蒙育瓦矿的设计的相关要求，为使矿山的生产能力、爆破质量以及安全等达到技术要求，本次爆破采用中深孔组合爆破方案。即正常的开采生产时采用深孔爆破方法，在临近边帮采用预裂爆破和缓冲爆破组合。

用牙轮钻等穿孔设备穿凿较深的钻孔，然后填装炸药爆破的爆破方法即为深孔爆破。露天矿山中深孔爆破主要是在台阶爆破时使用。在露天矿山中应用最为广泛的是深孔爆破。其中炮孔的深度一般取15～20 m。孔径大小为75～310 mm，矿山常用的孔径为200～250 mm。

深孔爆破的一次破岩矿数量大，采用深孔爆破时可以使用多种先进的爆破技术，比如微差爆破、挤压爆破等方法。深孔爆破还有安全便捷管理，起爆灵活等优点。深孔爆破适用于大型的采矿环节，结合蒙育瓦矿的生产设计要求深孔爆破符合要求。

3.2预裂爆破和缓冲爆破

3.2.1预裂爆破

预裂爆破的定义是，在进行矿山生产开采时，在矿岩主爆区起爆之前沿设计的轮廓线或边坡附近先爆出一条具有一定宽度的裂缝隙。裂缝隙有助于缓冲和反射主爆区的爆破振动波，减少其对边坡岩体的破坏，便于获得较平整的开挖轮廓面。

预裂爆破的作用效果是在预裂炮孔的连线方向上，爆破后能够形成一条裂隙面，同时避免爆破后炮孔的裂隙方向向边坡岩体中延伸太长。预裂爆破后所形成的裂隙将主爆区与边坡岩体隔开，使得生产爆破区爆破时的产生应力波在裂隙间被削弱，因此，采用预裂爆破既能控制对边坡岩体产生破坏，又能够有效保护其完整和稳定。预裂爆破使坡面爆破效果更好，但靠近坡面的岩体大块率较高，破碎不完整。

3.2.2缓冲爆破

缓冲爆破是指阻止或减轻主爆区对除开挖区域以外岩体破坏的一种爆破方法。缓冲爆破在设计边界上穿一排紧密的炮孔，在自由面侧孔壁使用少量的炸药包，再用缓冲充填物填充炮孔。以少量的炸药包可减少爆炸能量，缓冲充填物可以吸收多余的爆炸能量。缓冲爆破与预裂爆破相比，缓冲爆破虽然可以提高爆破破碎效果，但在减少振动的作用上相比预裂爆破效果差很多，难以保证边坡岩体长时间不受破坏，影响边坡稳定性。

因此在蒙育瓦矿的生产设计中采用深孔爆破为生产中心辅助缓冲爆破和预裂爆破以保证边坡的稳定性。单一的爆破技术很难满足生产的要求。

3.3穿孔设备

在基建阶段，由于穿孔工作和爆破工作是在原始地形条件下进行，工作面不平整，因此，基建开始阶段拟选用适合复杂的地形穿孔的边坡钻进行穿孔作业，其孔径一般为Φ90 mm～Φ150 mm。

预裂爆破时炮孔的直径拟采用Φ90 mm～Φ150 mm边坡钻进行穿孔作业。

根据矿山设计要求，正常矿山台阶爆破拟用牙轮钻机进行穿孔作业，其孔径为Φ250 mm。牙轮钻机穿孔工作效率比其他设备高，牙轮钻可以钻凿多种硬度的矿岩，牙轮钻机被用于国内外许多大中型露天矿山。牙轮钻的主要优点有可以连续不间断破碎矿岩，钻进速度相对很快，生产效率很高，穿孔成本费用较低。其缺点是设备重量较大，设备造价昂贵。在牙轮钻机的穿孔成本中，消耗的钻头费用约占40~50%，因此，降低穿孔成本可以通过选用高质量的钻头，增加钻头的使用时间。

3.4爆破器材

根据设计的爆破施工方案，本项目需要使用的爆破器材有：

（1）台阶生产爆破区和缓冲爆破是采用乳化炸药和铵油炸药，主要使用乳化炸药，两种炸药都为现场由炸药混装车混装；预裂爆破采用Φ70 mm的卷状乳化炸药；

（2）正常台阶爆破和缓冲爆破采用导爆管雷管爆破网路，使用电雷管起爆；起爆弹采用1公斤重的TNT和黑索金混制而成；

（3）预裂爆破的起爆方式全部采用导爆索起爆的起爆网路，以电雷管引爆。

3.5起爆网络

3.5.1逐孔起爆

逐孔起爆是指主爆区域内位于相同排的炮孔会按预先设计延期时间按照顺序起爆，同时相邻排间的炮孔则按照不同的延期时间依次向后排传递，从而使爆破区域内两个相邻的炮孔爆炸时间错开。

逐孔起爆原理是应力波的叠加作用的运用。逐孔起爆方法后爆药包比先爆药包落后一定时间起爆，此时后爆药包是在前面药包起爆后的应力震动效果下，应力波还未消失时被引爆，两个相邻的炮孔爆炸产生的应力波叠加在一起使爆破质量更好。

逐孔起爆的效果是增强自由面的作用。首先起爆的炮孔形成的漏斗，为紧随其后的炮孔增加了新的自由面，这样提高了岩石的破碎效果，并减少了爆破的夹制角。

逐孔起爆时使爆破后的岩块之间的碰撞次数增多。先爆炮孔被炸飞的岩块尚未落地时，后爆炮孔产生的气体不易扩散到大气中，增加了岩石二次破碎的效果，此外爆破后的飞石相互碰撞可以后好的破碎大块以及减少抛距，爆堆相对集中。

逐孔起爆技术的引起爆破震动很小。逐孔起爆由于同时起爆的炸药量大量减少，因此使得爆破后产生地震能量不会过于集中，使地震大幅降低。

3.5.2起爆网络设计原则

逐孔起爆网络设计时应满足下列原则：