CN112815794A

CN112815794A - 一种冻土层爆破方法

Info

Publication number: CN112815794A
Application number: CN202110107007.3A
Authority: CN
Inventors: 屈晨亮; 赵海涛
Original assignee: Beijing Zhongda Blasting Engineering Co ltd
Current assignee: Bceg Road & Bridge Construction Group Co ltd; Beijing Zhongda Blasting Engineering Co ltd
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2041-01-26
Also published as: CN112815794B

Abstract

本发明实施例提供一种露天矿台阶冻土层爆破方法，涉及露天矿开采技术领域。包括：在露天矿本台阶的上平盘上平行于边坡面向下钻设至少一排斜孔，垂直于上平盘向下钻设多排直孔；采用轴向耦合装药结构将乳化炸药装入直孔中，并在直孔中放入导爆管雷管，将导爆管雷管的引脚引出孔外；采用轴向不耦合装药结构将乳化炸药装入斜孔中，并用导爆索将斜孔中的各乳化炸药串联后引出孔外，用炮泥将孔口封堵；将引出孔外的雷管引脚及导爆索连接于起爆雷管上，形成起爆网络；先将斜孔起爆，对台阶边坡面进行预裂，再从中间排直孔向两侧依次采用排间逐级递增延时爆破方式引爆起爆网络。便于加速露天矿土方的剥离施工进度。本发明适用于露天矿冬季开采工程。

Description

一种冻土层爆破方法

技术领域

本发明涉及露天矿开采技术领域，尤其涉及一种冻土层爆破方法。

背景技术

受冬季气候影响，露天矿裸露在外的地表会形成季节性冻土层，给施工带来极大的不便，严重影响了露天矿剥离的进度，为保证正常的土方剥离施工速度，完成全年的计划剥离任务，实现正常的煤炭生产接续，需对除黄沙土层所在台阶以外的台阶的冻土层实施松动爆破。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种冻土层爆破方法，便于加速露天矿土方的剥离施工进度。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种露天矿台阶冻土层爆破方法，露天矿台阶包括连续的多个具有坡面的台阶，方法包括步骤：

S10、基于确定的钻孔孔位，按照排间错列炮孔布设方式(包括梅花形及三角形布孔方式)，在露天矿本台阶的上平盘上平行于边坡面向下钻设至少一排斜孔，及沿水平推进方向垂直于上平盘向下钻设多排直孔；其中，斜孔邻近本台阶的边坡面侧设置，直孔位于斜孔右侧，斜孔的垂直深度大于直孔的深度；

S20、钻孔完成后，清理斜孔及直孔的孔口附近的浮渣及石块；

S30、根据爆破参数设计要求，采用轴向耦合装药结构将乳化炸药装入直孔中，并在直孔中放入导爆管雷管，将导爆管雷管的雷管引脚引出孔外，用炮泥将直孔孔口封堵；

及，采用轴向不耦合装药结构将乳化炸药装入斜孔中，并用导爆索将斜孔中的各乳化炸药串联后引出孔外，用炮泥将斜孔孔口封堵；

S40、将引出孔外的雷管引脚及导爆索连接于起爆雷管上，形成起爆网络；

S50、起爆起爆雷管，先将斜孔起爆，对台阶边坡面进行预裂，再从中间排直孔向两侧依次采用排间逐级递增延时爆破方式引爆起爆网络，以实现本台阶冻土层爆破。

可选地，在步骤S5O之前，所述方法还包括：在起爆之前，对待爆破台阶上平盘的所有直孔及斜孔进行检查；

检查直孔及斜孔的孔数、孔位及孔深是否符合爆破参数设计要求；

及，孔内是否存在堵塞和积水；以及，孔口的岩体是否有松动悬浮碎块区；

若检查出孔位和孔深不符合设计要求时，则对应矫正处理；

若检查出孔内存在堵塞和积水，则进行清孔处理；

若检查出孔口的岩体存在松动悬浮碎块区，则对孔口的岩体进行加固处理，并在处理后的直孔及斜孔的孔口加设护盖。

可选地，步骤S30中，采用轴向不耦合装药结构将乳化炸药装入斜孔中，并用导爆索将斜孔中的各乳化炸药串联后引出孔外，用炮泥将斜孔孔口封堵，包括：

根据单个斜孔的装药长度，在每个斜孔中、位于装药长度的孔口端1/3和孔底端1/3位置处分别安放一个导爆管雷管；

并将导爆管雷管按照正向传爆方位插入于乳化炸药中，使导爆管雷管的聚能穴朝向孔底；

将乳化炸药缓慢逐卷放入斜孔中，在装药过程中，检测乳化炸药在斜孔中的位置。

可选地，将乳化炸药缓慢逐卷放入斜孔中，在装药过程中，检测乳化炸药在斜孔中的位置包括：若乳化炸药为散药，则取一根竹竿，在竹竿上标记刻度标尺；

在向斜孔中装药前，先用竹竿插进斜孔中，检验斜孔中是否发生堵塞；

若无，则开始装药，装药过程中，利用竹竿上的刻度标尺对装药位置进行丈量；

在装药完成后，检查孔口炮泥封堵段长度，以确保该封堵段长度符合爆破参数设计要求。

可选地，步骤S30还包括：在每个斜孔及直孔装药完成后，在孔边用压孔袋或石块压好雷管脚线或导爆索，以避免雷管脚线或导爆索滑落到孔内。

可选地，直孔中也安放有导爆管雷管，导爆管雷管为非电导爆管雷管；

S40、将引出孔外的雷管引脚及导爆索连接于起爆雷管上，形成起爆网络包括：根据排间起爆延时时间，确定起爆网络中每排直孔及斜孔中放置的非电导爆管雷管段别；

从中间排直孔向两侧直孔依次分别对应放入3段至10段雷管；

将至少一排斜孔与多排直孔中每相邻两排钻孔引出孔外的导爆索或雷管引脚连接成一条线，再将每排端部的导爆索或雷管引脚搭接，形成闭合起爆环路。

可选地，步骤S40还包括：在形成闭合起爆环路之后，根据台阶上平盘爆破区域长度确定是否需要增设内部起爆环路。

可选地，所述方法还包括：重复步骤S10到S50的步骤，在本台阶冻土层爆破完成之后，按照从下往上推进的施工顺序，进行与本台阶邻接的下一台阶冻土层爆破作业；下一台阶所在水平高于本台阶所在水平。

本发明实施例提供的露天矿台阶冻土层爆破方法，通过在露天矿本台阶的上平盘上平行于边坡面向下钻设至少一排斜孔，及沿水平推进方向垂直于上平盘向下钻设多排直孔；分别采用不同的装药方式，在起爆起爆雷管，通过先将斜孔起爆，对台阶边坡面进行预裂，再从中间排直孔向两侧依次采用排间逐级递增延时爆破方式引爆起爆网络，实现本台阶冻土层爆破，由于先对台阶边坡面进行预裂，再从中间向两侧主机递增延时爆破，可以逐渐扩大下一排炮孔爆破自由面，进而可提高冻土层爆破效果，从而便于加速露天矿土方的剥离施工进度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明中一实施例露天矿台阶冻土层爆破后能量传递示意图；

图2为本发明露天矿一台阶冻土层爆破区炮孔布设示意图；

图3为图2中露天矿台阶冻土层爆破区炮孔布设平面示意图；

图4为本发明露天矿台阶冻土层爆破方法中一实施例起爆网络示意图；

图5为图2中台阶上平盘直孔耦合装药结构示意图；

图6为图2中台阶上平盘斜孔不耦合装药结构示意图；

图7为图6中台阶上平盘斜孔孔口部不耦合装药一实施例结构示意图

图8为露天矿台阶冻土层爆破一实施例推进顺序示意图；

图9为露天矿台阶冻土层爆破一实施例爆破推进示意图；

图10为本发明露天矿台阶冻土层爆破方法一实施例流程示意图；

其中，图4中的MS1～MS10表示导爆管雷管的段别，“圆圈”表示炮孔，“矩形”表示四通。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，为了更加清楚说明本发明，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本发明同样可以实施。另外，为了凸显本发明的主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本发明的实施。本文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参看图1至图10所示，本发明实施例提供的露天矿台阶冻土层爆破方法，适用于露天矿开采及其台阶冻土层剥离工程中。所述露天矿台阶露天矿台阶包括连续的多个具有坡面的台阶，每个台阶一般由坡顶面、坡底面和台阶边坡面组成；其中，坡顶面又称为上平盘，坡底面又称为下平盘。

可以理解的是，受冬季气候影响，露天矿裸露在外的地表会形成季节性冻土层，给露天矿开采施工带来极大的不便，严重影响了露天矿剥离的进度，因此需要对冻土层进行松动。其中松动的方法之一就是通过爆破震动实现冻土层的松动。

在一些实施例中，所述露天矿台阶冻土层爆破方法包括步骤：

S10、基于确定的钻孔孔位，按照排间错列炮孔布设方式，在露天矿本台阶的上平盘上平行于边坡面向下钻设至少一排斜孔，及沿水平推进方向垂直于上平盘向下钻设多排直孔；其中，斜孔邻近本台阶的边坡面侧设置，直孔位于斜孔右侧，斜孔的垂直深度大于直孔的深度。

本实施例中，所述直孔与斜孔实质是不同形式的炮孔(下文中采用炮孔描述时，无特别说明是，包括直孔与斜孔)每个台阶的冻土层爆破采取在台阶上平盘上钻设垂直或近似垂直及倾斜炮孔，如图2所示，并采用排间错列炮孔布设方式，例如，梅花型布孔，如图3所示，可以在一定程度上保证爆破效能的充分发挥，以提高冻土层爆破推进效率；在炮孔布设好之后，采用微差延时爆破方案，以实现冻土层的松动。

其中，冻土层包括坡面冻土层和平台冻土层，坡面冻土层采用所述斜孔来破碎松动；一些实施例中，该边坡面为高度10米高，倾角65°的坡面；平台冻土层采用垂直于上平盘的直孔来爆破破碎冻土层；其中，斜孔为深孔爆破方式进行，直孔为浅孔爆破方式进行。

在一些实施例中，在钻孔之前，先确定冻土爆破参数、所述冻土爆破参数包括：(1)钻孔直径d；所述钻孔直径d拟取110mm。(2)爆破岩层厚度或高度；一些实施例中，根据测量得到：平盘冻土层厚度，例如，取2.5m；坡面高度。例如为10m。(3)斜孔到边坡线的抵抗线W；依据W＝(0.6-0.8)*H，得到W＝(1.5-2)m，一些实施例中，W取1.5m。(4)孔距a和排距b；孔距a＝(1.8-2.4)W＝(2.7-3.6)m，一些实施例中，a取3m；排距b＝a·sin60°＝2.5m。(5)炮孔超深和欠深；当钻直孔时，直孔欠钻h₁；h₁＝-(0.2-0.3)w＝-(0.3-0.45)m，一些实施例中，h₁取-0.4m；在钻斜孔时，炮孔超钻h₂；h₂＞+(0.2～0.3)w，一些实施例中，h₂取+1m。(6)直孔深度L；钻直孔时，L＝2.5+h₁＝2.1m，L可取2m。斜孔垂直深度：L_h＝H+h₁＝10+1＝11m。(7)爆破单耗；冻土层爆破，在台阶爆破条件下，采用乳化炸药，根据现场实践，单耗0.3kg/m³。一些实施例中的爆破参数表见下表1。

表1

钻孔时，根据上述爆破参数，在指定的位置，严格按爆破参数设计要求的孔距、排距施工，保证钻孔误差控制在规定的范围内，即：孔位参数满足：斜孔(边眼)的孔位及到边坡线的抵抗线分别允许误差0.2-0.5m；孔距：相邻排钻孔中心距离偏差0.2-0.3m；行距：相邻两行孔中心线距离偏差不超过±(0.2-0.3)m；孔深不得低于设计孔深；孔斜；按设计方向钻孔，倾角偏差±20°。护孔要求：将离孔口边缘0.3m的范围内的岩粉清理掉，防止岩粉倒流入孔；长期待爆的炮孔加设护孔盖，防止积雪或钻屑进入炮眼，导致孔深不足。

如图5所述，在一些实施例中，台阶上平盘直孔炮眼(也称为炮孔)深度小，装药位于冻土层内，因此，采用耦合装药结构(也称为连续装药结构)，孔内设置非电导爆管雷管(即图中的激发雷管)用于传爆乳化炸药(即图中的药包)。

在一些实施例中，斜孔炮眼直径为110mm，110mm直径的炮眼，如连续装70mm直径的乳化炸药卷，1米的药量约为4.8公斤，22.5/4.8＝4.7米，全孔长度12.1米，剩余长度7.4米，造成炮孔的利用率低。因此，一种可能的实现方式中，斜孔炮眼可采用传统的轴向不耦合装药结构(也称为不连续装药结构，或间隔装药结构)，如图6所示。

当然，采用不耦合装药结构需要使用导爆索，并捆绑炸药卷，占用时间长，可能会降低施工效率。

根据发明人在冻土爆破工程实践中得出，一些实施例中，斜孔炮眼采用不耦合装药结构，可在斜孔上部(靠近孔口端)进行空气间隔，例如在孔口设置两发非电导爆管雷管激发孔内乳化炸药，孔口堵塞前用包装袋隔开封堵炮泥下部孔位，使炮泥到乳化炸药(即图中的药卷)之间预留空气间隔部。如图7所示。

在一些实施例中，如果斜孔距离边坡线的孔底抵抗线偏小，可同时使用径向上部和下部预留空气间隔，即将炸药置于接近炮眼轴向的接近中间的位置。如图7所示。

S20、钻孔完成后，清理斜孔及直孔的孔口附近的浮渣及石块。

在一些实施例中，在钻孔完成后，起爆之前，对待爆破台阶上平盘的所有直孔及斜孔进行检查；检查直孔及斜孔的孔数、孔位及孔深是否符合爆破参数设计要求；以及，孔内是否存在堵塞和积水，以及孔口的岩体是否有松动悬浮碎块区；若检查出孔位和孔深不符合设计要求时，则对应矫正处理；若检查出孔内存在堵塞和积水，则进行清孔处理；若检查出孔口的岩体存在松动悬浮碎块区，则对孔口的岩体进行加固处理，并在处理后的直孔及斜孔的孔口加设护盖，以避免孔口形成喇叭状。

其中，在一些工况下若检查出孔内存在堵塞和积水时，就需要进行清孔处理。而在另一些工况下，例如堵塞与积水深度几乎不影响当前的爆破作业，则不需要专门进行处理。因此，在一些实施例中，当检查出孔内存在堵塞和积水时，还需要确定堵塞位置及积水，以进一步判断是否需要进行清孔处理。

S30、根据爆破参数设计要求，采用轴向耦合装药结构将乳化炸药装入直孔中，并在直孔中放入导爆管雷管，将导爆管雷管的雷管引脚引出孔外，用炮泥将直孔孔口封堵；及，采用轴向不耦合装药结构将乳化炸药装入斜孔中，并用导爆索将斜孔中的各乳化炸药串联后引出孔外，用炮泥将斜孔孔口封堵。

本实施例中，在进行装药时，有如下要求：人力搬运炸药时，每人每次搬运量不得超过一箱(袋)，搬运工人行进中，应保持1m以上的间距，上下坡时应保持5m的间距。

运送炸药时，不准与雷管同时混合运送。装药时应有专人负责，记录装入各药室(炮眼，包括直孔及斜孔)的炸药数量，并与爆破参数设计的数量核对无误后，再装药。装药时，严禁将炸药向下投掷，起爆药包装入后，不准向下投掷炸药卷。装药发生卡塞时，在雷管和起爆药包放入以前，可用竹杆处理，但严禁强烈冲击炸药。

在一些实施例中，对于斜孔装药时，步骤S30中，采用轴向不耦合装药结构将乳化炸药装入斜孔中，并用导爆索将斜孔中的各乳化炸药串联后引出孔外，用炮泥将斜孔孔口封堵，包括：根据单个斜孔的装药长度，在每个斜孔中、位于装药长度的孔口端1/3和孔底端1/3位置处分别安放一个导爆管雷管；并将导爆管雷管按照正向传爆方位插入于乳化炸药中，使导爆管雷管的聚能穴朝向孔底。这样在采用导爆管雷管进行深孔爆破时，可避免导爆管弯折；将乳化炸药缓慢逐卷放入斜孔中，在装药过程中，检测乳化炸药在斜孔中的位置。

具体地，所述将乳化炸药缓慢逐卷放入斜孔中，在装药过程中，检测乳化炸药在斜孔中的位置包括：若乳化炸药为散药，则取一根竹竿，在竹竿上标记刻度标尺；在向斜孔中装药前，先用竹竿插进斜孔中，检验斜孔中是否发生堵塞；

若无，则开始装药，装药过程中，利用竹竿上的刻度标尺对装药位置进行丈量；在装药完成后，检查孔口炮泥封堵段长度，以确保该封堵段长度符合爆破参数设计要求。

其中，对于散药人工装药，需要注意在插入竹竿时，不要把孔口碎石带入孔内，一段装药用竹竿测量2-3次。对于管药，可边下药，边听药卷下落声响，根据以往装药经验，通过下落声响也能大致判断药卷有没有到底，如发现响声不对，应及时用竹竿测量，发现卡药，及时处理。

当然，直孔也可以采用上述方法，用竹竿进行丈量装药位置及检测是否卡塞。

另外，在装药前，需要清理孔口附近的浮渣、石块，打开孔口的压孔编制或其它压孔物，确认孔口无石块掉落或碎石塌落危险；检查炮孔深度，与之前验孔孔深有无变化；准备该孔药量。孔深无变化即可按照验孔后确定的设计药量在孔口分配单孔药量；如孔深发生变化，则应按照变化后的分配单孔药量。准备并核查孔内导爆管雷管规格，确保导爆管雷管段位与爆破参数设计相符，之后即可开始进行前述步骤S30包括的装药工序。

在一些实施例中，步骤S30还包括：在每个斜孔及直孔装药完成后，在孔边用压孔袋或石块压好雷管脚线或导爆索，以避免雷管脚线或导爆索滑落到孔内。

本实施例中，在装药完成后，检查孔口堵塞长度，确保堵塞长度符合爆破参数设计要求。并在孔边用压孔袋或石块压好雷管脚线或导爆索，可以避免雷管脚线或导爆索滑落到孔内。

另外，为配合起爆网络连接，装药宜按照与起爆顺序相反的顺序进行，即先装最后起爆的一排孔，最后装首先起爆的一排孔。

进一步地，为保证孔口堵塞质量，禁止使用易燃材料和粒径超过30mm的石块作炮孔封堵填塞物。具体要求如下：首先，填塞前应先检查填塞段长度，再进行填塞。其次，对于平台上的炮眼，由于填塞长度小，必须保证填塞质量，根据现场条件，建议采用松散的黄沙土作炮泥，边下炮泥，边用炮棍压实。再者，对于斜孔，孔口填塞类似直孔炮眼填塞。孔内间隔采用空气间隔，填塞要十分小心，不得破坏起爆网路；禁止捣棍直接接触炸药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆炸药包；填塞时，不准在起爆药包或起爆药柱后面直接填入木楔；禁止拎出或硬拉起炸药包或药柱中的导爆索、导爆管或电雷管脚线，以免扯断。

S40、将引出孔外的雷管引脚及导爆索连接于起爆雷管上，形成起爆网络。

本实施例中，导爆管雷管由于其安全性好，得到了普通应用。一些现有的1-10段非电雷管延期时间(单位，ms)，见表2。

段别	延期时间	段别	延期时间
				ms1	＜13	ms6	150±20
ms2	25±10	ms7	200±20
				ms3	50±10	ms8	250±25
ms4	75±10	ms9	310±30
				ms5	110±10	ms10	380±35

表2

在一些实施例中，所述直孔中也安放有导爆管雷管，导爆管雷管为非电导爆管雷管。

S40中，将引出孔外的雷管引脚及导爆索连接于起爆雷管上，形成起爆网络包括：根据排间起爆延时时间，确定起爆网络中每排直孔及斜孔中放置的非电导爆管雷管段别；从中间排直孔向两侧直孔依次分别对应放入3段至10段雷管；将至少一排斜孔与多排直孔中每相邻两排钻孔引出孔外的导爆索或雷管引脚连接成一条线，再将每排端部的导爆索或雷管引脚搭接，形成闭合起爆环路，如图4所示。

当然，在实际工程应用中，具体导爆管雷管的网络连接具有多种形式，均可应用于本实施例中。

如图4所示，可以在每一排炮孔的不同孔采用孔内延时。

本实施例中，在采用排间延时爆破时需要考虑以下几个问题：第一、排间延时的确定；根据大量统计资料，从起爆到岩石被破坏和发生位移的时间，大约是应力波传到自由面所需时间的5-10倍，即岩石的破坏和移动时间Δt与最小抵抗线(或底盘抵抗线)W成正比：Δt＝ξ·W，系数ξ在露天台阶爆破条件下，一般为2-5。

在本发明的一些实施例中，冻土层爆破的排间距2.5m，按此计算，则排延时时间在5-12.5ms。因此，设计时考虑排间延时不能小于5ms。

第二、非电雷管段位的选择；目前的非电毫秒雷管，段与段之间的最小延时间隔为25ms，但考虑雷管本身的延时误差，为保证满足排间形成新自由面的延期时间不小于10ms，因此，同一爆区雷管确定为：MS2、MS3、MS4、MS5、MS6、MS7、MS8、MS9、MS10。

第三、同段雷管方向(一排)传爆安全长度；导爆管雷管(也称为导爆管)的传爆速度为1900±50m/s，而飞石的速度在10-30m/s，飞石的速度远远小于地表导爆管雷管的传爆速度。因此，可以得出，如从同段的一排孔的一端激发，则导爆管可以安全传爆到另一端，不会收到激发端炮眼先爆破而产生的飞石的破坏。

第四、一个爆破单元宽度的确定；根据以上确定的9个导爆管雷管段位，爆宽为8+9-1＝16，16*2.5＝40米。如果沿排距方向(即冻土层爆破推进方向)布置以上两个爆破单元，则宽度可以达到40*2＝80米。

对于常见台阶，宽度在小于80米的，一次全宽爆破；宽度大于80-160米的，在宽度上分两次爆破。

在一些宽度达到250米的台阶平盘，需要分多次爆破或调整爆破方向，将250米方向作为传爆方向，这样一次可以爆全宽。

第五、同排同段雷管导爆管传爆时间差；按孔间距3米，导爆管传爆速度1950±50m/s＝1.9-2.0m/ms计算，同一排孔，孔深相同，从第一个孔开始激发传播，则第二个孔的孔口导爆管激发比第一个孔晚，时间差为3/2.0＝1.5ms，以此类推，则第6个孔比第一个孔晚6*1.5＝9ms，第10个孔比第一个孔晚10*1.5＝15ms等。

第六、同排同段雷管炮眼的单段药量计算；按照起爆时间差15ms为一个段别，则一个段别的药量为10*6＝60公斤，而实际上，由于雷管本身还存在延时误差，因此，时间差15ms内的10个炮眼，实际单段药量要小于计算的60公斤；其中，单段药量是指某个延期时刻齐发的药量。

也就是说，假设有一排眼，雷管为同一段别，孔深2米，单孔药量6公斤，炮眼数量无限多，从一端激发，则单段药量小于60公斤。如果同一爆区(台阶平盘上的爆破区域，简称爆区)有两排这样的孔(雷管同段)，则单段药量小于120公斤，有4排这样的炮眼(雷管同段)，则单段药量小于240公斤。

在本发明的又一些实施例中，在形成闭合起爆环路之后，根据台阶上平盘爆破区域长度确定是否需要增设内部起爆环路。

其中，当爆区长度超过500米时增设内环，爆区长度小于500米时不增设内环。

根据我国规定的主要类型的建筑地面质点安全振动速度标准，本实施例中，控制在200m处的地面振动速度在2.0cm/s内。

式中：R-爆破安全振动距离，m；Q-最大一段炸药量，kg；V-地面振动安全速度，cm/s；；K、α-分别为与爆破地点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，见表3。

岩性	K	α
			坚硬岩石	50-150	1.3-1.5
中等硬度岩石	150-250	1.5-1.8
			软岩石	250-350	1.8-2.0

表3

尽管冻土本身强度较高、完整性好(土中空隙、裂隙被冰充填)，其中的爆炸冲击波、弹性波传播快、衰减慢。但冻土一侧是大气的临空面，一侧是普通土层(未冻结)，且第一台阶的黄沙土(图1中最右侧的台阶)不冻结，也就是说完整性好、无节理裂隙的冻土不与地表联通，因此，本实施例中的冻土层爆破的震动，经过其周围的普通土层后，衰减很快，如图1所示。

其中，一些实施例中，取冻土系数指标K＝350，α＝2.0；取控制允许震动速度V＝2.0cm/s。

根据冻土爆破的工程实践，对于坡度65°附近边坡，由于平台孔较浅，单孔药量仅仅18公斤，坡面孔采用空气间隔装药结构，单排药量(孔内同段)控制在1吨以下，平台孔或及本台阶下方坡面孔爆破不会对其上台阶的边坡坡面造成不稳定性影响。

为了更加清楚地说明本发明实施例的技术方案及技术效果，现结合一工程实例说明如下：

在该举例的露天矿开采工程中，冻土分为南帮和东帮，可分别对南帮和东帮，根据工程量安排钻孔和爆破作业。

本工程冻土分为坡面冻土和平盘冻土，考虑到坡面冻土爆破后会坍塌到下一台阶的平盘上，为了保证本次爆破不至于影响后续的钻爆作业，总体上确定从下往上的冻土爆破施工顺序。因此，在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：重复步骤S10到S50的步骤，在本台阶冻土层爆破完成之后，按照从下往上推进的施工顺序，进行与本台阶邻接的下一台阶冻土层爆破作业；下一台阶所在水平高于本台阶所在水平。

如图8所示，在本举例的工程中，露天矿冻土层所在台阶部位从下到上，依次是：①上平盘；②坡面及上平盘；③坡面及上平盘；④坡面及上平盘；⑤坡面及上平盘......。

本实施例中，对冻土层相邻上下台阶的推进速度，下台阶相对快于上台阶，这样上台阶崩塌的坡面冻土就不会影响下台阶的后续钻爆，如图9所示。

其中，相邻的上下台阶间，如果同时爆破，宜采用串联，这样爆破振动不因排数的增加而增加，且应注意下台阶先响，上台阶后响；相距较远的爆区，可以采用并联后由最终的电雷管激发，且因两爆区相距较远，爆破震动传播存在距离差，振动一般也不会增加；但如果距离相距不太大，则应考虑振动叠加的可能性，具体可考虑两区时间合理的时间差，以尽量避免振动的叠加。

对于示例矿区中的南帮，最下一个台阶优先于其上一个台阶进行钻爆，在这两个台阶推进到一定程度后，与下个采坑的斜坡交接位置，为了不影响南帮右侧下几个台阶的冻土钻爆，需要从交接位置处沿南帮反向推进到斜坡道处；如此向既有斜坡道后退式钻爆推进。东帮也类似实施冻土层爆破工艺。

另外，斜孔使用履带钻机，其在进行斜孔施工时，会在临近斜孔的平盘上来回移动，以使钻机就位钻凿平行于边坡面的斜孔炮眼。同时，为其配送柴油的车辆也需要在平盘上往返。因此，为减小履带钻钻孔对平盘钻孔的影响，斜孔孔钻孔应超前平盘上的直孔钻孔。

可以理解的是，冻土中钻孔后，钻孔后的围岩与大气接触后，气温低时会进一步冻涨，导致孔径变小，后续的装药困难；气温偏高时，会引起孔壁冻土融化掉渣，导致孔深不足。

在施工期间，若遇到降雪。钻完的孔不爆破，降雪覆盖炮眼，导致爆破前要花费时间去找出炮眼；雪水中午融化，晚间结冰，会导致装药时孔口局部并冰堵住，装药困难。

钻屑是一种堵塞材料。钻完后搁置不久的钻屑，堵塞效果好；搁置久了之后，气温低会冻结成团，无法用来堵塞；气温高点钻屑冻土融化了，堵塞效果变差，容易冲炮。

久置的炮孔口的钻屑风干后，碎散，大风吹或平台上车辆的行车会钻屑掉孔，导致孔深不足；另外车辆行车会导致孔口变形，后续装药困难。

以上种种工况的不利因素也是在实施例要注意的地方。

本发明实施例中，通过排间从中间向两侧延时起爆，先爆破的中间炮孔及在内的炮孔依次为在外侧的炮孔提供了新的自由面，减少岩石的夹制作用，有利于掏槽爆破能量的充分利用，可提高冻土层爆破掘进速度。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种露天矿台阶冻土层爆破方法，其特征在于，露天矿台阶包括连续的多个具有坡面的台阶，方法包括步骤：

S10、基于确定的钻孔孔位，按照排间错列炮孔布设方式，在露天矿本台阶的上平盘上平行于边坡面向下钻设至少一排斜孔，及沿水平推进方向垂直于上平盘向下钻设多排直孔；其中，斜孔邻近本台阶的边坡面侧设置，直孔位于斜孔右侧，斜孔的垂直深度大于直孔的深度；

S50、起爆所述起爆雷管，先将斜孔起爆，对台阶边坡面进行预裂，再从中间排直孔向两侧依次采用排间逐级递增延时爆破方式引爆起爆网络，以实现本台阶冻土层爆破。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述方法还包括：在钻孔完成之后，起爆之前，对待爆破台阶上平盘的所有直孔及斜孔进行检查；

以及，孔内是否存在堵塞和积水，以及孔口的岩体是否有松动悬浮碎块区；

若检查出孔位和孔深不符合设计要求时，则对应矫正处理；

若检查出孔内存在堵塞和积水，则进行清孔处理；

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，步骤S30中，采用轴向不耦合装药结构将乳化炸药装入斜孔中，并用导爆索将斜孔中的各乳化炸药串联后引出孔外，用炮泥将斜孔孔口封堵，包括：

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，将乳化炸药缓慢逐卷放入斜孔中，在装药过程中，检测乳化炸药在斜孔中的位置包括：若乳化炸药为散药，则取一根竹竿，在竹竿上标记刻度标尺；

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤S30还包括：在每个斜孔及直孔装药完成后，在孔边用压孔袋或石块压好雷管脚线或导爆索，以避免雷管脚线或导爆索滑落到孔内。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述直孔中也安放有导爆管雷管，导爆管雷管为非电导爆管雷管；

步骤S40中，将引出孔外的雷管引脚及导爆索连接于起爆雷管上，形成起爆网络包括：根据排间起爆延时时间，确定起爆网络中每排直孔及斜孔中放置的非电导爆管雷管段别；

从中间排直孔向两侧直孔依次分别对应放入3段至10段雷管；

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，步骤S40还包括：在形成闭合起爆环路之后，根据台阶上平盘爆破区域长度确定是否需要增设内部起爆环路。

8.根据权利要求1的方法，其特征在于，方法还包括：在本台阶冻土层爆破完成之后，按照从下往上推进的施工顺序，对与本台阶邻接的下一台阶的上平盘重复S10到S50的冻土层爆破作业步骤，以完成下一台阶冻土层爆破作业；下一台阶所在水平高于本台阶所在水平。