上部冻层是影响高原露天台阶爆破效果的主要因素之一，为明确高原露天台阶上部冻层在爆破荷载作用下的破断规律，利用颗粒流数值方法模拟了天然单冻层和人工复合双冻层分别在单、双排炮孔作用下的破断过程，分析了冻层破断过程的速度、冲击压力和破断后的块度特征。结果表明：冻层在爆破荷载作用下经历了产生裂隙-局部隆起-宏观断裂的破坏过程，对于人工复合冻层，由于上部增加了碎石土层，冻层厚度增大，削弱了冻层整体的隆起趋势，导致破碎块度增大。双排炮孔之间冻层受到的冲击压力率先达到峰值，但靠近自由面的冻层受到的冲击压力峰值更高。单、双冻层在爆破荷载作用下的破断问题可简化为冲击压力作用下的结构断裂问题。双冻层台阶爆破大块率比单冻层大块率高4%～6%,建议在高原露天矿山爆破中，优先通过冻土层厚度确定需要进行特殊处理的区域，并通过调整延期时间达到降低大块率，提高铲转挖运效率的目的。

相比常规岩体，高寒区冻融环境下岩体的力学参数及破碎特征均存在显著变化，其矿岩爆破开挖也难以直接应用传统设计参数，开展冻融环境下的爆破工艺参数研究具有重要意义。研究以巨龙铜矿为依托，在分析冻融循环对岩石力学特性影响的基础上，开展了冻融环境下矿岩的单孔和双孔同段爆破漏斗试验，测定了爆破漏斗几何参数和块度分布，采用拟合方法确定了爆破设计的合理参数，并对比分析了该矿山四种不同岩性条件下的爆破漏斗参数变化。结果表明：冻融循环作用下岩体力学特性显著衰减，单轴抗压强度和弹性模量下降幅度可达40.6%、54.0%;不同岩性条件下冻融矿岩的单孔爆破最佳埋深比为0.678～0.789,最佳药包埋深与漏斗半径比值分布在0.875～1.076范围内。针对知不拉矿区炮孔孔径152 mm,矽卡岩孔网参数为4.5 m×3 m,炸药单耗0.56 kg/m3;凝灰岩孔网参数为5 m×4 m,炸药单耗0.63 kg/m3;针对巨龙矿区孔径310 mm,凝灰岩爆破孔网参数为7 m×5 m,炸药单耗0.61 kg/m3;花岗斑岩孔网参数为8 m×5 m,炸药单...

为分析冻土融化、爆破振动及降雨因素对高寒地区露天矿山边坡稳定性的影响，采用合成孔径边坡雷达监测及无人机航测技术，对某矿山边坡进行连续不间断监测，研究冻土融化、爆破振动及降雨因素影响下边坡的变形规律。研究结果表明：受冻土融化影响，区域变形均发生在白天温度较高时间段，夜晚基本无变形累积；爆破振动对作业附近松散岩体影响较大，1天内变形基本出现在爆破振动作业后的2～3 h内，其余时间基本无累积，变形曲线呈阶梯状增长；降雨后采场坡顶表土层出现多个分散分布的沉降变形区域，变形曲线没有明显规律。研究结果验证合成孔径雷达监测技术的有效性，为分析采场变形诱因提供参考。

为揭示露天矿山冻土层在爆破荷载冲击下的破断规律，阐明冻土层爆破大块产生的原因，通过室内力学试验分析冻土的抗拉强度和抗压强度与温度间的动态关系，结合悬臂梁力学理论，建立爆炸荷载作用下冻土层破断简化悬臂梁模型，得到冻土层破断长度的理论计算公式，提出深、浅孔组合爆破技术，在甲玛铜矿开展实际应用。研究结果和现场应用表明：冻土的抗拉强度和抗压强度均随温度的降低而升高；在爆破过程中冻土层与下方岩层产生分离，冻土层形成悬臂梁结构，冻土层在悬臂梁结构的最大弯矩处断裂，随着土体温度持续降低，冻土层破断长度逐渐增大。成功在西藏甲玛矿区应用，将冻土层大块率控制在4%以内，有效减少了冻土层大块的产生。

露天矿高台阶爆破普遍存在大块率高的现象,在地处西藏高寒高海拔地区的玉龙铜矿,受冻融循环等因素影响,表层大块率高的情况尤为明显。结合玉龙铜矿地质条件、环境因素及爆破作业实施效果,从孔距、排距、装药结构等方面分析与调整,进行爆破参数优化。经过多次调整与试验,表层大块率高的情况有明显改善,表层大块率控制在3%以内,取得了较好的效果。

针对光面爆破在深大立井冻土爆破中的应用问题,结合赵固二矿西风井冻结段掘进施工项目背景,开展了冻土光面爆破试验。通过试验,不断调整光面爆破参数,取得了较好的爆破效果。从爆破参数、装药结构及施工管理等方面,介绍了该井筒冻结段掘进施工中的光面爆破技术应用情况,对类似工程具有一定指导意义。

理论研究和室内试验在深层冻土爆破参数设计中存在着限制,结合赵固二矿西风井冻土掘进的施工特点,开展爆破参数优化现场实验。以掘进速度、安全、质量为评价依据,对炸药选择、钻眼机具、炮眼布置和深度、装药参数和起爆顺序等参数进行优化分析。结果表明:通过合理设置中空孔、一二级掏槽孔、辅助孔和周边孔的孔距与间排距,调整装药参数和雷管段位等手段,使得爆后土体均匀无大块,将爆破进尺由1.9 m提高至2.8 m,炮孔利用率由67.9%提高至93.3%;同时将爆破振动控制在安全范围以内,实测井壁最大振动速度为8.39 cm/s,保证了施工安全性;通过经济效益比较分析,优化后的爆破方案较之前显著提高了施工效率,缩减掘进工期44.5 d,大大节约了施工成本和冻结成本。

为确定适用于义海木里露天煤矿地区的冻土爆破参数,采用现场实验的方法,研究了钻孔设备的选择、炮孔防护方法、起爆器材和炸药的爆炸性能以及爆破参数之间的关系等。结果表明:钻孔设备宜选用阿特拉斯D9钻机或更先进的钻机;利用PVC管做防护器材,炮孔利用率提高20%以上;导爆管应提前泄压才能在高原环境下使用;采用药壶爆破实验评估炸药爆炸性能,结果显示乳化炸药的作功能力强于铵油炸药。得出适用于义海木里煤矿地区的冻土爆破参数:孔径为80～120mm,孔深不大于6m,孔距和排距的组合取（4～5）m×（2.5～3.5）m,炸药单耗为0.28～0.3kg/m3,底盘抵抗线不宜超过2.8m,采用斜线起爆网路。

土爆破具有一定特殊性,其一直是困扰施工的一个技术难题,一般的挖掘技术和钻孔机械很难满足其需求。本文结合冻土爆破的施工实践,对冻土爆破钻孔机械的选用原则进行了阐述,期为冻土爆破提供一些钻孔机械选用的参考。

由于冻土爆破具有一定特殊性,其一直是困扰施工的一个技术难题,一般的挖掘技术和钻孔机械很难满足其需求。本文结合冻土爆破的施工实践,对冻土爆破钻孔机械的选用原则进行了阐述,以期为冻土爆破提供一些钻孔机械选用的参考。