CN113670147A - 一种露天矿浅埋采空区爆破方法 - Google Patents

Abstract

一种露天矿浅埋采空区爆破方法，属于工程爆破技术领域，包括如下步骤，步骤1、确定采空区周围矿石性质，赋存条件和几何空间特征；步骤2、确定采空区上方顶板安全厚度，选择穿孔设备，设计穿孔方案；步骤3、确定采空区顶板松动爆破及侧向抛掷爆破孔网参数，设计装药结构和起爆网络；步骤4、估算爆堆尺寸；步骤5、进行采空区体积平衡计算，确定爆破塌落体积；步骤6、布置炮孔、装药、填塞；步骤7、联结起爆网络并进行起爆，观察记录崩落充填效果。本发明充分利用地下采空区创造的侧向自由面条件，在实施顶板崩落充填同时，辅以侧向抛掷充填，可实施单侧、双侧或多侧侧向爆破抛掷充填，提高地下采空区充填率，减少或避免二次人工充填。

Description

一种露天矿浅埋采空区爆破方法

技术领域

本发明属于工程爆破技术领域，尤其是涉及一种露天矿浅埋采空区爆破方法。

背景技术

目前很多矿山存在多处地下采空区，近年来，由于矿山周边矿产资源未集中整合，不规范的开采又进一步扩大了地下采空区的数量，而矿山采空区的塌陷、涌水和边坡失稳是极为严重的矿山地质灾害，因此这些采空区的存在给矿山设备和人员的安全带来严重的威胁，同时也给开采计划组织执行带来极大困难。然而当前国内矿山工程在进行采空区爆破崩落时没有考虑充填效率，对于顶板爆破后的浅埋采空区，采用单一采空区顶板崩塌技术，往往由于散体体积不足以完全充填空区，从而导致爆后产生较深塌陷坑，造成二次人工充填工程量的增加，不仅没有完全消除生产安全隐患，还增加了采空区治理投资和工期。

发明内容

基于现有爆破方法爆破后易产生较深塌陷坑的技术问题，本发明提出一种露天矿浅埋采空区爆破方法，目的在于顶板厚度满足钻孔安全作业条件下，空间上充分利用地下采空区创造的侧向自由面条件，在实施顶板崩落充填同时，辅以侧向抛掷充填，可实施单侧、双侧或多侧侧向爆破抛掷充填，提高地下采空区充填率，减少或避免二次人工充填。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种露天矿浅埋采空区爆破方法，包括如下步骤：

步骤1、收集采空区相关资料，确定采空区周围矿石性质，赋存条件和几何空间特征；

步骤2、根据收集的采空区相关资料，确定采空区上方顶板的安全厚度，根据采空区顶板的安全厚度确定穿孔设备和方案；

步骤3、根据采空区周围矿石性质，赋存条件和几何空间，以及采空区上部顶板厚度条件以及穿孔方式和设备，确定采空区顶板崩落炮孔爆破参数及侧向抛掷炮孔爆破参数，设计装药结构和起爆网络；

步骤4、根据矿石性质、爆破孔网参数、装药结构和起爆网络，分别采用台阶地形爆堆估算法计算或利用Weibull数学模型进行爆堆形态模拟两种方法估算爆堆尺寸；

步骤5、根据估算法计算或爆堆形态模拟结果，进行采空区体积平衡计算，配平崩落充填体与采空区体积，并采用补偿空间约束条件验算，确定爆破塌落体积；

步骤6、依据以上爆破方案，在采空区顶板上部和侧方布置炮孔，根据采空区容积按照从侧向、上部依次起爆顺序布置顶板单侧或双侧药包，直至完全充填采空区，其中，在采空区侧向的抛掷区采用分段装药布置两层药包；在采空区下部，进行药包的采空区抛掷充填，满足上部药包爆破体积增量，以配平下部抛掷药包爆破产生的塌落体积；

步骤7、联结起爆网络并进行起爆。

进一步地，所述步骤2中，安全厚度既能满足采空区上方的钻孔爆破作业安全要求，又能实现一次装药爆破塌陷的要求，考虑采空区上部岩石受力作用情况与岩石力学特性，根据采空区参数及上方作业的设备设施，最终确定采空区顶板最小安全厚度(B)。

进一步地，所述步骤2中，穿孔设备与顶板安全厚度匹配符合要求，根据顶板矿体稳固性，采用下式所选穿孔设备进行校核：

B/Kl_n…0.5

式中，B为顶板厚度；K为不同设备的安全作业系数，采用牙轮钻机穿孔时K≥2，采用分体式潜孔钻机时，2>K≥1.5；l_n为采空区跨度。

进一步地，所述步骤2中，对于无法满足最轻量级钻机顶板安全厚度的采空区，选择在钻机安全作业位置向顶板钻穿下向扇形炮孔。

进一步地，所述步骤3中，通过下式确定侧向抛掷炮孔爆破参数：

a＝W(2+n)/2N

式中，a为孔距，m；W为最小抵抗线长度，m；n为爆破作用指数；N为单个集中药包所负担方量上的深孔数目；

通过下式计算侧向抛掷炮孔单孔装药量：

Q₁＝qab₁K₁L₁

式中，Q₁为侧向抛掷炮孔单孔装药量，kg；q为单耗，kg/m³；b₁为排距，b₁＝a，m；L₁为药柱长度，m；K₁为考虑受前面各排孔矿岩阻力作用系数；

通过下式确定顶板崩落炮孔爆破参数：

b₁＝0.8a

L₂＝H-3

式中，

为孔径，mm；H为台阶高度，m；L₂为孔深，m；

通过下式计算顶板崩落炮孔单孔装药量：

Q₂＝qab₁H

式中，Q₂为顶板崩落炮孔单孔装药量，kg。

进一步地，所述步骤4中，台阶地形爆堆估算法，通过以下公式进行计算：

①松动爆破：

当f＝12～20时，单排孔b₂＝(1.4～1.6)H+W；双排b₂＝(1.7～1.9)H+(W+a)；

当f＝6～12时，单排孔b₂＝(1.2～1.4)H+W；双排b₂＝(1.5～1.7)H+(W+a)；

单排孔h＝(0.7～0.75)H，单排孔h＝(0.8～0.9)H；

②加强松动和标准抛掷爆破：

b₂＝(2.5～3.5)nW，h＝(0.7～0.8)W/n(H/W)。

式中，f为矿石硬度系数；b₂为爆堆宽度，m；h为爆堆平均高度，m。

进一步地，所述步骤4中，Weibull模型爆堆形态模拟法，其步骤如下：

根据质量守衡定律，即爆破前岩体质量等于爆破后岩体质量，得到下式：

式中，ρ_r、ρ_ra分别为爆破前、后的岩石密度；h(x)是x轴上爆堆的高度；A₀是待爆岩体的台阶剖面面积；L_m是岩块最远抛距；

将上式无量纲化得到：

式中，

ξ为岩石松散系数，取H(x)为Weibull分布的概率密度函数如下：

式中：

α、β为控制曲线形状的参数，β>1，若α、β选择合理，H(x)在L_m处

变化很小，两式的积分限可表示为：

进一步地，所述步骤5中，采空区体积平衡计算过程中，沿采空区长轴方向根据采空区宽度变化的情况以不同的间距做出横剖面，体积平衡最终反映到横剖面图上为采空区面积平衡，使充填采空区满足以下配平关系：

S_空＝S_4抛+S_5抛+ΔS₁

ΔS₃＝S_5塌

ΔS₂＝S_4塌

式中，S_空为采空区面积，m²；S_4抛、S_5抛为两个侧向充填区抛掷面积，m²；ΔS₁、ΔS₂、ΔS₃为上部和两个侧向塌落平衡区面积增量，m²；S_4塌、S_5塌为两个侧向塌落区面积，m²。

本发明的优点与效果为：

(1)本发明采用一次性完成采空区爆破充填工艺，大幅减小后期人工充填工程量和场平工程量，有效降低工程成本和对矿山生产组织的干扰。

(2)本发明充分利用采空区作为爆破补偿空间，发挥采空区提供多维的自由面条件，对浅埋采空区通过顶部强制崩落，侧向抛掷等进行多维充填，大幅提高充填效率。

(3)本发明通过爆破抛掷和挤压相互作用，充填后采空区充填密实度高，通过微差减震技术保证充填体周围围岩稳定，有力的保证了矿山开采计划有序进行，后续穿爆、挖运工程施工安全环境好。

附图说明

图1为本发明实施例1中涉及的-177m阶段采空区探测成果图；

图2为装药结构图；

图3为起爆网路设计图；

图4为Ⅰ#采空区爆堆形状曲线拟合图；

图5为Ⅱ#采空区爆堆形状曲线拟合图；

图6为爆破前记录图；

图7为爆破后效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明为一种露天矿浅埋采空区爆破方法，在处理低厚跨比的浅埋采空区爆破崩塌治理中，首先在采空区顶板上部和侧方布置炮孔，把爆破区域划分为采空区上部崩落区和侧向爆破抛掷区。将采空区顶板和侧帮开辟为辅助自由面，根据采空区容积布置顶板单侧或双侧药包，从侧向、上部依次起爆，直至完全充填采空区，同时在侧向抛掷区采用分段装药布置两层药包，在下部药包进行采空区抛掷充填，满足上部药包爆破体积增量配平下部抛掷产生爆破塌落体积，以保证整体充填均衡，不出现明显塌陷坑。

本发明包括以下步骤：

步骤1、收集采空区治理的工程概况与作业环境、矿区岩层分布与地质构造特征、采空区空间特征等资料，确定采空区周围矿石性质，赋存条件和几何空间特征；

步骤2、根据收集的采空区相关资料，确定采空区上方顶板的安全厚度，根据采空区顶板的安全厚度确定穿孔设备和方案；

安全厚度应既能满足采空区上方的钻孔爆破作业安全要求，又能实现一次装药爆破塌陷的要求，考虑采空区上部岩石受力作用情况与岩石力学特性，根据采空区参数及上方作业的设备设施，最终确定采空区顶板最小安全厚度(B)。

穿孔设备与顶板安全厚度匹配符合要求，根据顶板矿体稳固性，采用下式所选穿孔设备进行校核：

B/Kl_n…0.5

式中，B为顶板厚度；K为不同设备的安全作业系数，采用牙轮钻机穿孔时K≥2，采用分体式潜孔钻机时，2≥K≥1.5；l_n为采空区跨度。

对于无法满足最轻量级钻机顶板安全厚度的采空区，选择在钻机安全作业位置向顶板钻穿下向扇形炮孔。

步骤3、根据采空区周围矿石性质，赋存条件和几何空间，以及采空区上部顶板厚度条件以及穿孔方式和设备，确定采空区顶板松动爆破及侧向抛掷爆破孔网参数，设计装药结构和起爆网络；

通过下式确定侧向抛掷炮孔爆破参数：

a＝W(2+n)/2N

式中，a为孔距，m；W为最小抵抗线长度，m；n为爆破作用指数；N为单个集中药包所负担方量上的深孔数目；

通过下式计算单孔装药量：

Q＝qab₁K₁L

式中，Q为单孔装药量，kg；q为单耗，kg/m³；b₁为排距，b₁＝a，m；L为药柱长度，m；K为考虑受前面各排孔矿岩阻力作用系数；

通过下式确定顶板崩落炮孔爆破参数：

b₁＝0.8a

L＝H-3

式中，

为孔径，mm；H为台阶高度，m；L为孔深，m；

通过下式计算单孔装药量：

Q＝qab₁H

步骤4、根据矿石松散特性、爆破孔网参数、装药结构和起爆网络，采用台阶地形爆堆估算法计算或利用Weibull数学模型进行爆堆形态模拟两种方法估算爆堆尺寸；

台阶地形爆堆估算法，通过以下公式进行计算：

①松动爆破：

当f＝12～20时，单排孔b₂＝(1.4～1.6)H+W；双排b₂＝(1.7～1.9)H+(W+a)；

当f＝6～12时，单排孔b₂＝(1.2～1.4)H+W；双排b₂＝(1.5～1.7)H+(W+a)；

单排孔h＝(0.7～0.75)H，单排孔h＝(0.8～0.9)H。

②加强松动和标准抛掷爆破：

b₂＝(2.5～3.5)nW，h＝(0.7～0.8)W/n(H/W)。

式中，f为矿石硬度系数；b₂为爆堆宽度，m；h为爆堆平均高度，m。

Weibull模型爆堆形态模拟法，其步骤如下：

根据质量守衡定律，即爆破前岩体质量等于爆破后岩体质量，得到下式：

式中，ρ_r、ρ_ra分别为被迫前后的岩石密度；h(x)是x轴上爆堆的高度；A₀是待爆岩体的台阶剖面面积；L_m是岩块最远抛距；

将上式无量纲化得到：

式中，

ξ为岩石松散系数，取H(x)为Weibull分布的概率密度函数如下：

式中α、β为控制曲线形状的参数，β>1，若α、β选择合理，H(x)在L_m处变化很小，两式的积分限可表示为：

步骤5、根据估算法计算或爆堆形态模拟结果，进行采空区体积平衡计算，配平崩落充填体与采空区体积，并采用补偿空间约束条件验算，确定爆破塌落体积；

采空区体积平衡计算过程中，沿采空区长轴方向根据采空区宽度变化的情况以不同的间距做出横剖面，体积平衡最终反映到横剖面图上为采空区面积平衡，使充填采空区满足以下配平关系：

S_空＝S_4抛+S_5抛+ΔS₁

ΔS₃＝S_5塌

ΔS₂＝S_4塌

式中，S_空为采空区面积，m²；S_4抛、S_5抛为两个侧向充填区抛掷面积，m²；ΔS₁、ΔS₂、ΔS₃为上部和两个侧向塌落平衡区面积增量，m²；S_4塌、S_5塌为两个侧向塌落区面积，m²。

步骤6、依据以上爆破方案，在采空区顶板上部和侧方布置炮孔，根据采空区容积按照从侧向、上部依次起爆顺序布置顶板单侧或双侧药包，直至完全充填采空区，其中，在采空区侧向的抛掷区采用分段装药布置两层药包；在采空区下部，进行药包的采空区抛掷充填，满足上部药包爆破体积增量，以配平下部抛掷药包爆破产生的塌落体积；

步骤7、联结起爆网络并进行起爆，观察记录崩落充填效果。

实施例1

齐大山铁矿-177m阶段采空区爆破崩塌设计方案：

本次采空区处理爆破任务空区位于齐矿-177m阶段北端部，坐标：y-8650～y-8750；x-7950～x-8050区域内，根据已经获得的探测资料，在该阶段矿石生产部位探测到两处采空区，分别为Ⅰ#和Ⅱ#采空区。随着采场工作面推进，按照矿山生产组织安排结合现有采场空间受限实际，移设后的采场主运输道路将跨越该采空区上部，如不在道路移设前对采空区进行有效治理，将已对矿山安全生产带来重大威胁。

步骤1、本区矿体为规模巨大的厚层状矿体，产状稳定，走向为310°～340°，走向延长4.6公里，倾角70°～85°，倾向南西或北东，倾向延深很深，已有地质勘探工程控制深达至-500m左右。主矿体厚70～350m，平均厚210m，盲矿体的产状和主矿体略有不同。矿石构造：主要是条带状，隐条带状，致密块状。矿石的结构主要为变晶结构。矿石的工业类型：赤铁矿，磁铁矿。主要矿物物理机械性质：矿石硬度系数f＝12～14，岩石硬度系数f＝6～10，松散系数1.4～1.5，矿石湿度平均为0.32％，孔隙度平均为1.61％，自然安息角为38°30′。Ⅰ#采空区底部标高-192.2m，上部标高-176.7m，平均空高13.8m，最大长度26.9m，最宽16.8m，平均顶板厚度13.5m，采空区顶底板均为假象赤铁矿，无三级以上断裂构造。采空区顶板为拱形顶板，暴露面积为406.6m²，总体积为5647.2m³。Ⅱ#采空区底部标高-1960m，上部标高-184.8m平均空高7.46m，最大长度26.3m，最宽20.7m，平均顶板厚度22.4m，采空区顶底板均为矿石。采空区顶板为拱形顶板，暴露面积为459.5m²，总体积为3427.9m³，齐矿-177m阶段采空区探测成果，见图1。

步骤2、根据采空区周围矿石性质，赋存条件和几何空间，以及采空区上部顶板厚度条件，采用顶板崩落+侧向抛掷联合充填方案，确定Ⅰ#、Ⅱ#采空区顶板安全厚度分别为12m和8m，Ⅰ#采空区顶板崩落孔采用直径140mm分体式潜孔钻机穿孔，Ⅰ#采空区南部侧向抛掷孔、Ⅱ#采空区顶板崩落孔及其他采空区周边孔采用直径250mm穿孔，牙轮钻机最大钻进深度可达23m。为保证牙轮钻机和潜孔钻机作业安全，潜孔钻机先对1#采空区的顶板崩落孔开始穿孔作业，由牙轮钻机从里向外按顺序后退式作业分别将2#采空区顶板崩落孔、1#采空区侧向抛掷孔、周边孔依次穿凿完毕。为保证顶板崩落效果，潜孔钻顶板崩落炮孔在采空区边界1m以内布孔，牙轮钻机顶板崩落孔在采空区边界1.5m～2m以内，侧向抛掷炮孔距采空区侧帮6m。

步骤3、爆破参数、装药结构、起爆网络设计：

1)Ⅰ#采空区：顶板崩落孔(1～41)：穿孔孔径115mm，穿孔范围距空区边缘不小于1～1.5m，孔网参数3.0*3.0m²，孔底距空区顶板3m，孔深9～10m，填塞高度3.5m。Ⅱ#采空区：顶板崩落孔(81～95)：穿孔孔径250mm，穿孔范围距空区边缘不小于1.5m，孔网参数6*6m²，孔底距空区顶板3.5～4m，孔深17～19m，填塞高度8m，单孔药量控制在450～550kg。

2)Ⅰ#采空区：空区周边孔：按设计12m台阶15m孔深布孔，穿孔孔径250mm，孔网参数6.5*6.5m²，填塞高度7m。Ⅱ#采空区：空区周边孔：按设计12m台阶15m孔深布孔，穿孔孔径250mm，孔网参数6.5*6.5m²，填塞高度7m，单孔药量控制在400kg。

3)侧向抛掷孔(49～53，68～73)：在爆区南侧布置两排孔，孔内上下分段装药，分段位置以空区顶板为界，上分段实行加强爆破，下分段进行减弱抛掷爆破。抵抗线，即距空区侧边缘距离6m，孔网参数6.0*6.0m²分段高度4.5m，下分段单耗1kg/m³，上分段填塞高度7.5m，单耗0.77kg/m³。

4)Ⅰ#采空区：设计单耗：顶板崩落孔单耗0.51kg/m³，周边孔单耗0.75kg/m³。Ⅱ#采空区：设计单耗：顶板崩落孔单耗0.63kg/m³，周边孔单耗0.75kg/m³。侧向抛掷孔下分段单耗1kg/m³，上分段单耗0.77kg/m³。Ⅰ#采空区、Ⅱ#采空区炮孔布置见图1。

5)装药结构：

顶板崩落孔采用常规采用耦合底部装药结构，侧向抛掷孔采用上下分段间隔装药结构，间隔高度4.5m，填塞高度7m，上段药柱高度8.7m，下段药柱分段高度9.3m，见图2。

6)起爆网路设计：

本区爆破起爆系统采用澳瑞凯高精度非电起爆系统，在两个采空区中部分别设置起爆点。顶板崩落孔和周边孔孔内采用400ms雷管，侧向崩落孔进行孔内延时，下分段孔内采用300ms雷管，上分段采用400ms雷管，实现下分段首先侧向抛掷。地表

炮孔地表延时时间17ms，25ms，

炮孔地表延时42ms、65ms，见图3。

步骤4、侧向抛掷孔爆堆形状的确定根据矿石松散特性和炸药单耗的选择，通过使用Weibull模型模拟软件得出如下图形，Ⅰ#采空区爆堆形状曲线见图4，Ⅱ#采空区爆堆形状曲线见图5。

步骤5、根据估算法计算或爆堆形态模拟结果，进行采空区体积平衡计算、补偿空间约束条件验算：

Ⅰ#采空区：

采空区体积：5647.2m³

侧向抛掷体积：148.9*27.2＝4050.8m³

顶板崩落体积增量：406.6*13.5*0.41＝2250.5m³。

充填总体积：4050.8+2250.5＝6031.3m³＞5647.2m³

充填率：充填总体积/采空区体积*100％＝6031.3/5647.2*100％＝111％

补偿空间约束条件验算：

V_空＝5647.2m³≥(V_顶+V_侧)*30％＝(406.6*3+418*12.5)*30％＝1933.4m³

预计采空区顶板被完全崩塌，经体积平衡计算，将在空区所在位置上部形成长度约16m，宽度约9m，深度约1.5m的塌陷坑。需二次回填方量216m³。

Ⅱ#采空区：

采空区体积：3427.9m³

顶板崩落体积增量：459.5*22.4*0.41＝4220m³

充填率：充填总体积/采空区体积*100％＝4220/3427.9*100％＝123％

补偿空间约束条件验算：

V_空＝3427.9m³≥S*B*30％＝459.2*4*30％＝551.04m³

预计采空区顶板被完全崩塌，但在空区位置上部形成长度约8m，宽度约9m，低于地表深度约1m的塌陷坑。需二次回填方量21m³。

步骤6、依据以上爆破方案，在两个采空区顶板上部和侧方布置炮孔，根据采空区容积按照从侧向、上部依次起爆顺序布置顶板单侧或双侧药包，直至完全充填采空区，其中，在采空区侧向的抛掷区采用分段装药布置两层药包；在采空区下部，进行药包的采空区抛掷充填，满足上部药包爆破体积增量，以配平下部抛掷药包爆破产生的塌落体积；

步骤7、联结起爆网络并进行起爆，观察记录崩落充填效果，见图6和图7。

Claims (8)

1.一种露天矿浅埋采空区爆破方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、收集采空区相关资料，确定采空区周围矿石性质，赋存条件和几何空间特征；

步骤2、根据收集的采空区相关资料，确定采空区上方顶板的安全厚度，根据采空区顶板的安全厚度确定穿孔设备和方案；

步骤3、根据采空区周围矿石性质，赋存条件和几何空间，以及采空区上部顶板厚度条件以及穿孔方式和设备，确定采空区顶板崩落炮孔爆破参数及侧向抛掷炮孔爆破参数，设计装药结构和起爆网络；

步骤4、根据矿石性质、爆破孔网参数、装药结构和起爆网络，分别采用台阶地形爆堆估算法计算或利用Weibull数学模型进行爆堆形态模拟两种方法估算爆堆尺寸；

步骤5、根据估算法计算或爆堆形态模拟结果，进行采空区体积平衡计算，配平崩落充填体与采空区体积，并采用补偿空间约束条件验算，确定爆破塌落体积；

步骤6、依据以上爆破方案，在采空区顶板上部和侧方布置炮孔，根据采空区容积按照从侧向、上部依次起爆顺序布置顶板单侧或双侧药包，直至完全充填采空区，其中，在采空区侧向的抛掷区采用分段装药布置两层药包；在采空区下部，进行药包的采空区抛掷充填，满足上部药包爆破体积增量，以配平下部抛掷药包爆破产生的塌落体积；

步骤7、联结起爆网络并进行起爆。

2.根据权利要求1所述的一种露天矿浅埋采空区爆破方法，其特征在于：所述步骤2中，安全厚度既能满足采空区上方的钻孔爆破作业安全要求，又能实现一次装药爆破塌陷的要求，考虑采空区上部岩石受力作用情况与岩石力学特性，根据采空区参数及上方作业的设备设施，最终确定采空区顶板最小安全厚度(B)。

3.根据权利要求1所述的一种露天矿浅埋采空区爆破方法，其特征在于：所述步骤2中，穿孔设备与顶板安全厚度匹配符合要求，根据顶板矿体稳固性，采用下式所选穿孔设备进行校核：

B/Kl_n…0.5

式中，B为顶板厚度；K为不同设备的安全作业系数，采用牙轮钻机穿孔时K≥2，采用分体式潜孔钻机时，2>K≥1.5；l_n为采空区跨度。

4.根据权利要求1所述的一种露天矿浅埋采空区爆破方法，其特征在于：所述步骤2中，对于无法满足最轻量级钻机顶板安全厚度的采空区，选择在钻机安全作业位置向顶板钻穿下向扇形炮孔。

5.根据权利要求1所述的一种露天矿浅埋采空区爆破方法，其特征在于：所述步骤3中，通过下式确定侧向抛掷炮孔爆破参数：

a＝W(2+n)/2N

式中，a为孔距，m；W为最小抵抗线长度，m；n为爆破作用指数；N为单个集中药包所负担方量上的深孔数目；

通过下式计算侧向抛掷炮孔单孔装药量：

Q₁＝qab₁K₁L₁

式中，Q₁为侧向抛掷炮孔单孔装药量，kg；q为单耗，kg/m³；b₁为排距，b₁＝a，m；L₁为药柱长度，m；K₁为考虑受前面各排孔矿岩阻力作用系数；

通过下式确定顶板崩落炮孔爆破参数：

b₁＝0.8a

L₂＝H-3

式中，

为孔径，mm；H为台阶高度，m；L₂为孔深，m；

通过下式计算顶板崩落炮孔单孔装药量：

Q₂＝qab₁H

式中，Q₂为顶板崩落炮孔单孔装药量，kg。

6.根据权利要求1所述的一种露天矿浅埋采空区爆破方法，其特征在于：所述步骤4中，台阶地形爆堆估算法，通过以下公式进行计算：

①松动爆破：

当f＝12～20时，单排孔b₂＝(1.4～1.6)H+W；双排b₂＝(1.7～1.9)H+(W+a)；

当f＝6～12时，单排孔b₂＝(1.2～1.4)H+W；双排b₂＝(1.5～1.7)H+(W+a)；

单排孔h＝(0.7～0.75)H，单排孔h＝(0.8～0.9)H；

②加强松动和标准抛掷爆破：

b₂＝(2.5～3.5)nW，h＝(0.7～0.8)W/n(H/W)；

式中，f为矿石硬度系数；b₂为爆堆宽度，m；h为爆堆平均高度，m。

7.根据权利要求1所述的一种露天矿浅埋采空区爆破方法，其特征在于：所述步骤4中，Weibull模型爆堆形态模拟法，其步骤如下：

根据质量守衡定律，即爆破前岩体质量等于爆破后岩体质量，得到下式：

式中，ρ_r、ρ_ra分别为爆破前、后的岩石密度；h(x)是x轴上爆堆的高度；A₀是待爆岩体的台阶剖面面积；L_m是岩块最远抛距；

将上式无量纲化得到：

式中，

ξ为岩石松散系数，取H(x)为Weibull分布的概率密度函数如下：

式中：

α、β为控制曲线形状的参数，β>1，若α、β选择合理，H(x)在L_m处

变化很小，两式的积分限可表示为：

8.根据权利要求1所述的一种露天矿浅埋采空区爆破方法，其特征在于：所述步骤5中，采空区体积平衡计算过程中，沿采空区长轴方向根据采空区宽度变化的情况以不同的间距做出横剖面，体积平衡最终反映到横剖面图上为采空区面积平衡，使充填采空区满足以下配平关系：

S_空＝S_4抛+S_5抛+ΔS₁

ΔS₃＝S_5塌

ΔS₂＝S_4塌

式中，S_空为采空区面积，m²；S_4抛、S_5抛为两个侧向充填区抛掷面积，m²；ΔS₁、ΔS₂、ΔS₃为上部和两个侧向塌落平衡区面积增量，m²；S_4塌、S_5塌为两个侧向塌落区面积，m²。

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