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露天矿飞石产生的原因及控制措施

露天矿爆破事故主要有爆破飞石、早爆、迟爆、拒爆。而在露天开采中,30%以上的爆破伤人事故是由于爆破飞石所造成的。飞石是露天采矿场的爆破的重要危害之一。如何控制露天矿山飞石，保证人员安全呢?

露天采矿场的爆破过程中，炸药在岩土中爆炸后，产生庞大的能量，其中部分能量用于岩土的破碎，其余的能量将产生热、振动、声音和飞石。大量事实说明，爆破飞石的产生，主要是炸药爆炸使岩土破碎后过多的余能在炮孔孔口，最小抵抗线方向的效应。因此，在露天矿的台阶深孔根底处理、大的二次破碎，以及刷坡等爆破作业中，能否提升炸药能量对岩土破碎的利用，最大限度地减少其对岩土的抛掷，从而少产生或不产生飞石。此外，爆破飞石产生后，飞石抛掷距离的大小，则是能否造成飞石危害的关键。但是，影响飞石抛掷距离的因素很多，主要的有：爆破作用指数n值越大，飞得越远;爆破参数越不合理，飞得越远;堵塞质量越差，飞得越远;顺风时风速越大，飞得越远;主体抛掷方向的飞石，比其它方向飞得远。依据上述分析，为了达到控制飞石的目的，我们查阅了有关资料，深入现场，结合实际，在生产中围绕这一问题进行探究与研究，采用了相应的措施。

(1)爆破方法的选择
依据药包在岩土中爆破形成漏斗坑的大小，可分为松动、强化松动，标准抛掷和强化抛掷四种类型的药包。当爆破作用指数n0.75时，爆破后不会有破碎的岩土抛到漏斗边缘以外而形成可见的漏斗轮廓，只有破碎后因体积增加而隆起的现象，这就是松动药包，即松动爆破。这样的松动爆破没有飞石，无疑是符合大顶露天矿特定条件下的爆破方法。当我们在爆破作业中，将炸药单耗取得很低时，实现了松动爆破，但爆堆太紧，大块较多，挖掘机挖掘确有一定困难，作业率低，生产效率不高，一线员工反映激烈。针对这一状况，我们又采用逐渐加大药量的措施，成为略带抛掷的强化松动爆破。爆破结果，虽有少量抛掷高度不大，也未出矿坑的飞石，而爆堆较松软，大块率极低，提升了生产效率。以后的爆破施行说明，这种以飞石不出矿坑为限的强化松动爆破，是更合适大顶露天铁矿特定条件的爆破方法。
(2)台阶深孔爆破参数的优选
炸药单耗。炸药单耗过大或过少，必定改变爆破方法，增加飞石的数量及抛掷距离或挖掘困难，效率不高。但影响炸药单耗的因素很多，目前又没有可靠的计算公式，也无条件在现场进行一系列爆破漏斗试验。为了满足所选爆破方法的要求，我们查阅了有关资料，依据矿坑上部岩石状况，将炸药单耗取得很低，用2#岩石炸药0.48kg/m3进行爆破，结果颇具典型的松动爆破特征，便逐渐加大炸药单耗，终于达到了所选爆破方的要求。通过生产性试验说明，能够满足所选爆破方法的炸药单耗为0.55-0.65 kg/m3。但在每次爆破之前，按炮孔所在部位、岩性及结构等状况，其炸药单耗在上述范围内进行选用。
抵抗线。教科书及有关资料介绍，露天深孔爆破药量的计算公式如下：Q(kg)=qaHW底 [1]
式中：q单位炸药消耗量，kg/m3
a炮孔间距，m。
H台阶高度，m。
W底底板抵抗线，m。
不管是垂直孔或倾斜孔布置，爆破后都存在着程度不同的后冲，如果岩体是均质的，爆破剖面应是平行四边形，即"HW底'是平行四边形，"aHW底'则是炮孔要爆开的岩体体积，此公式的体积原则是完全正确的。我们采纳垂直深孔布置，在实际爆破中测得挖掘后的台阶坡面角，小于55和大于85角是少数，大多数在60-80之间。同时还观察到同一排炮孔，各孔的后冲不一样，前后两次爆破的后冲也不一不样，分析认为爆破剖面并非平行四边形，多数是梯形。为尽量使爆破体积与药量相匹配，防止炸药过量而产生飞石，故在药量计算中采纳了平均抵抗线。
对第二排以后的各炮孔，则以排距为抵抗线来计算药量。在多排孔爆破中，排距实质上是底板抵抗线，计算出的药量偏大，但合计到前排炮孔的阻力，在微差爆破中应增加15%的药量，为了防止孔口产生飞石的有害效应，没有再增加药量。
(3)对爆破制定体积进行实测
当炮孔钻完后，对爆区进行实测，绘出1：100的炮孔平面图，并到现场进行核对，看是否符合实际。检查炮孔深度，不够深的用钻机补钻到制定要求，超过制定深度部分要进行填孔。量出第一排炮孔的孔边距及台阶坡面角；对坡角突变者要分段测量，记录其变化状况。量出排距和孔距。对同排炮孔之两端炮孔的孔距；如果在炮孔心连线方向没有自由面，则以相邻两孔距离为孔距;如果有自由面，则按该自由面坡角计算出外侧平均距离来确定孔距。但要注意，这种状况多了一个自由面，其炸药单耗应适当降低。此项工作，目的在于做到爆破体积的准确性，以便利用等能原理保证所选爆破方法的实现。
(4)药包位置及充填长度
在施工过程中特别强调第一排孔，临装药前再次检查孔深、孔况，必须使药包装到孔底，使炸药能得到充分的利用，避免抵抗线方向产生激烈的飞石，同时减少根底的产生，减少根底处易产生飞石机遇；但有时碰到软夹层，破碎带将台阶底部挖成负角，使抵抗线变得较小，如药包位置不能变动，此时应依据实际状况，减少底部药包的药量或执行不偶合装药，才能避免产生激烈的飞石。当分段装药时，对上部药包位置的制定，必须按事前观察或测量的状况避开软夹层、破碎带以及台阶坡面的凹陷处;避不开时，减少药量或取消这一药包。
为了不让爆破气体喷出孔口而产生飞石，对孔口充填作了必要的规定。不分段装药时充填长度不少于4m;分段装药时，充填长度为3.5m。充填材料，孔内无水时用岩粉，孔内有水时要吹出，吹不出时用沙土混合物。不管什么充填材料，都不同意夹有石块。

在控制的同时，还必须有一定的防护措施，这对保证安全是不可少的。用宽4-5cm，厚2-3cm的胶带，编织成22m，重约200kg的胶带帘，象被子一样盖在炮口上，即所谓用"爆破被'对飞石进行防护。以下炮孔需用"爆破被'覆盖：(1)深孔不分段装药充填少于4m，分段装药充填少于3.5m；孔内有水，充填质量不佳；孔深小于4m，尤其是更浅的炮孔；邻近系数小于1易产生飞石。(2)抵抗线过小，充填质量不能保证。(3)离高压输电线、民房较近的炮孔。
此外，还可以依据现场条件，施工质量，对可能产生飞石灾害的炮孔，也用"爆破被'加以覆盖。