露天礦硐室爆破設(shè)計(jì)(chamber blasting design of surface mine)

將大量炸藥集中裝入露天采場(chǎng)內(nèi)專(zhuān)門(mén)開(kāi)鑿的硐室或巷道中進(jìn)行爆破礦巖的露天采礦工程設(shè)計(jì)。露天礦硐室爆破，按爆破目的可分為松動(dòng)爆破、加強(qiáng)松動(dòng)爆破和拋擲爆破。露天礦硐室爆破法用于礦山基建初期剝離、處理采場(chǎng)內(nèi)的孤立山頭，開(kāi)采礦石、開(kāi)挖塹溝或形成露天坑底部墊層等。具有速度快，效率高等優(yōu)點(diǎn)。

20世紀(jì)30年代，硐室爆破技術(shù)在蘇聯(lián)開(kāi)始用于鐵路、水利和礦山建設(shè)等部門(mén)。中國(guó)于1956年在白銀廠露天銅礦首次完成了當(dāng)時(shí)世界上規(guī)模最大的露天礦硐室爆破，總炸藥量為15640t，爆破巖石量為906萬(wàn)m³，其中227萬(wàn)m³拋出采場(chǎng)境界以外，減少了巖石裝運(yùn)量。礦山提前兩年投產(chǎn)。到1991年，中國(guó)露天礦硐室爆破，其裝藥量超過(guò)千噸者有8次，超過(guò)百?lài)嵳呒s70次。

裝藥量在500t以上的硐室爆破，在完成可行性研究后，要進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)完成后，須提出安全評(píng)估意見(jiàn)書(shū)，然后報(bào)主管部門(mén)批準(zhǔn)。對(duì)于重要工程在施工圖設(shè)計(jì)前，還須進(jìn)行一定規(guī)模的爆破試驗(yàn)。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：爆破方案選擇、爆破參數(shù)選擇與計(jì)算和爆破安全距離等。

爆破方案選擇包括確定合理的爆破范圍，選擇爆破類(lèi)型、裝藥方式和藥室布置。爆破范圍是在采場(chǎng)內(nèi)圈定爆破區(qū)域與確定爆破標(biāo)高。主要考慮基建剝離進(jìn)度要求、地形與礦體埋藏條件或滿足工程需要的土石方量。爆破類(lèi)型主要根據(jù)巖石的破碎質(zhì)量和爆堆分布的要求，以及地形條件和藥室所處的位置進(jìn)行選擇。不同的爆破類(lèi)型應(yīng)根據(jù)爆破目的選擇相應(yīng)的爆破作用指數(shù)n值：對(duì)于松動(dòng)爆破，n=0．75；加強(qiáng)松動(dòng)爆破，0．75<n<1．0；拋擲爆破，n=1．0～2．5。裝藥方式和藥室布置具有較大的靈活性，通常在一個(gè)爆區(qū)內(nèi)可有幾種組合方式，應(yīng)通過(guò)方案比較選取最優(yōu)方案。

爆破參數(shù)選擇與計(jì)算包括最小抵抗線，藥室間距、爆破作用指數(shù)、單位炸藥消耗量、壓碎圈半徑、爆破漏斗破裂半徑和爆破漏斗可見(jiàn)深度等。各項(xiàng)參數(shù)確定后，便可計(jì)算每個(gè)藥室的裝藥量，圈定爆破范圍，計(jì)算爆破巖石量和爆破巖石堆積分布，以驗(yàn)證預(yù)期的爆破效果。裝藥量Q(kg)一般用下式計(jì)算：

松動(dòng)爆破：集中裝藥Q=K＇W³

條形裝藥Q=K＇W²L

拋擲或加強(qiáng)松動(dòng)爆破：

集中裝藥Q=KW³(0．4+0．6n³)

條形裝藥Q=KW²(0．4+0．6n³L)/m

式中K’為松動(dòng)爆破炸藥單耗，kg／m。；K為拋擲爆破炸藥單耗，kg／m³；W為最小抵抗線，m；L為條形藥室長(zhǎng)度，m；n為爆破作用指數(shù)；優(yōu)為藥室密集系數(shù)。

爆破安全距離爆破設(shè)計(jì)要對(duì)工程和環(huán)境的安全作出分析和評(píng)價(jià)。包括確定爆破地震對(duì)地面與地下建筑物和重要設(shè)施的安全距離，爆破飛石、滾石、空氣沖擊波、噪聲、有毒氣體等對(duì)人員和建筑物的安全距離；確定爆破區(qū)周?chē)鷰r體和露天邊坡破壞或失穩(wěn)的安全范圍；對(duì)爆破施工全過(guò)程提出安全技術(shù)要求，制訂預(yù)防事故對(duì)策、防護(hù)和搶救措施。

幾個(gè)露天礦硐室爆破設(shè)計(jì)主要指標(biāo)

為降低爆破地震對(duì)周?chē)h(huán)境安全的影響，可采用秒差或毫秒延遲電雷管或非電雷管實(shí)現(xiàn)多段或單藥室逐個(gè)起爆。中國(guó)以質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度作為爆破地震的安全判據(jù)，對(duì)不同類(lèi)型的地面和地下建筑結(jié)構(gòu)給出法定的安全標(biāo)準(zhǔn)，采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出相應(yīng)的安全距離。

中國(guó)幾個(gè)露天礦硐室爆破設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)見(jiàn)表。