引言:
贵州省煤炭资源丰富，但地质条件复杂，给露天开采带来巨大挑战，复杂的地质构造、多变的岩层分布以及频繁出现的断层破碎带，严重影响了剥离和爆破作业的效率和安全性，因此研究适应贵州复杂地质条件的高效剥离与爆破技术具有重要的理论和实践意义，本研究旨在通过分析贵州露天煤矿的地质特征，探讨高效剥离方法和精细化爆破技术以提高开采效率，降低成本并最大限度地减少对环境的影响。
一、贵州露天煤矿地质条件分析
(一)地质构造特征
贵州露天煤矿的地质构造呈现出复杂多样的特点，主要表现为褶皱、断层和裂隙发育，该区域经历了多次构造运动，形成了以复式向斜和背斜为主的褶皱结构，褶皱轴向多呈北东-南西走向，断层系统发育以逆断层和走向断层为主，断层破碎带宽度变化较大，从数米至数十米不等。
裂隙普遍发育，主要包括层间裂隙、节理和构造裂隙，裂隙密度随深度增加而减小，褶皱结构导致煤层倾角变化较大，局部地区甚至出现近直立或倒转的煤层，增加了剥离和开采难度，断层的存在使得煤层连续性被破坏，造成煤层厚度和埋藏深度的突变，同时也为地下水提供了渗透通道，增加了矿坑涌水风险，裂隙的发育不仅降低了岩体强度还为风化作用提供了有利条件，导致表层岩体强度进一步降低，这些复杂的地质构造特征对露天开采造成了诸多困难如增加了剥离难度，降低了边坡稳定性，同时也影响了爆破效果的一致性，因此在进行露天煤矿开采设计时必须充分考虑这些地质构造特征，采取相应的技术措施以确保开采的安全性和效率，例如根据褶皱结构特征优化采剥顺序，在断层附近采用加强支护措施针对裂隙发育区域采用特殊的爆破参数等。
(二)岩层分布与物理力学性质
贵州露天煤矿的岩层分布呈现出明显的多样性和不均匀性，煤系地层主要由砂岩、泥岩、页岩和煤层构成，各岩层厚度变化较大，局部地区可见夹矸层。砂岩多为细粒-中粒结构，胶结程度中等-较好，具有较高的强度和稳定性，泥岩和页岩则普遍风化严重，遇水易软化，强度较低，煤层厚度变化较大，从数米至数十米不等，煤质受构造影响，局部可见煤层褶皱和断裂，在物理力学性质方面各岩层表现出明显差异，砂岩的单轴抗压强度一般在50-100MPa之间，弹性模量较高，泊松比在0.2-0.3之间，泥岩和页岩的单轴抗压强度较低，通常在20-50MPa之间，遇水后强度进一步降低，煤层的物理力学性质受煤化程度影响较大，单轴抗压强度一般在10-30MPa之间，这种复杂的岩层分布和多变的物理力学性质，对露天开采的剥离和爆破工作提出了较高要求，需要根据不同岩层特性制定针对性的开采策略[1]。
二、适应性强的高效剥离技术
(一)分区分层剥离方法
针对贵州露天煤矿复杂的地质条件，采用分区分层剥离方法可有效提高剥离效率，该方法先根据地质构造特征、岩层分布和物理力学性质将矿区划分为若干个剥离区域，每个区域内部地质条件相对均一，这种区域划分考虑了断层、褶皱等主要地质构造以及岩性变化，确保每个区域内剥离方法的一致性，在此基础上对每个区域进行分层设计，通常将坚硬的岩层(如砂岩)和软弱的岩层(如泥岩、页岩)分开处理，对于坚硬岩层，采用爆破松动后进行机械剥离；对于软弱岩层，则直接进行机械剥离。
分层厚度根据设备性能和岩层特性确定，一般控制在8-15米之间以保证剥离设备的工作效率，在实施过程中，按照"自上而下、分区推进"的原则进行作业，确保剥离工作的连续性和安全性，这种方法允许在不同区域同时进行作业，提高整体工作效率，通过分区分层剥离可以充分适应不同区域和岩层的特点，选择最适宜的剥离方法和设备从而提高剥离效率，降低成本，例如在软弱岩层区域可以使用大型挖掘机直接挖掘，而在坚硬岩层区域则需要先进行爆破处理，这种方法也有利于控制边坡稳定性，通过合理设计每个区域的剥离顺序和方式，可以有效减少边坡失稳和滑坡等地质灾害风险，分区分层剥离还便于进行精细化管理，可以针对不同区域制定具体的生产计划和质量控制措施，提高整体剥离质量。
(二)机械化与智能化剥离设备应用
在贵州露天煤矿复杂地质条件下，机械化与智能化剥离设备的应用对提高剥离效率起到关键作用。根据不同岩层特性选择适当的剥离设备如对于坚硬岩层，采用大型液压挖掘机配合卡车运输;对于软弱岩层，使用斗轮挖掘机或铲运机等连续作业设备，为适应复杂地形，还可采用履带式移动破碎站和带式输送机组合的半连续剥离系统，提高剥离效率并降低运输成本，在设备选型时需考虑其适应性和灵活性如选用臂架可伸缩的挖掘机，以适应不同的工作面高度，智能化技术的引入进一步提升了剥离效率，如采用GPS定位和3D地质模型指导剥离作业，实现精准剥离;利用远程控制和自动化技术，减少人工操作，提高作业连续性和安全性，设备管理方面，引入设备健康监测系统，实时监控设备运行状态，预测可能出现的故障，提高设备利用率，通过机械化与智能化剥离设备的合理配置和应用，可以有效克服贵州露天煤矿复杂地质条件带来的挑战，实现高效、安全、经济的剥离作业[2]。
三、精细化爆破技术研究
(一)爆破参数优化设计
1.炮孔参数与装药结构设计
在贵州露天煤矿复杂地质条件下爆破参数的优化设计对提高爆破效果至关重要，根据岩层的物理力学性质和地质构造特征，确定合理的炮孔参数，对于坚硬岩层，采用较大的炮孔直径和孔距；对于软弱岩层，则使用较小的炮孔直径和孔距，炮孔深度根据台阶高度和超深要求确定，一般控制在1.3-1.5倍台阶高度，装药结构设计需考虑岩层的不均匀性，采用分段装药或梯度装药以适应不同深度岩层的爆破需求，装药密度通常在0.6-0.8g/cm³之间，并根据岩层强度进行微调，这种精细化的设计可以显著提高破碎效果，降低大块率，减少二次破碎工作量。
2.起爆网络设计与爆破效果优化
起爆网络设计采用多排多点起爆技术，合理设置起爆顺序和延时时间以减少爆破振动和飞石，对于存在断层或裂隙发育区域，适当增加孔间延时，防止爆破能量沿裂隙快速传播，通过数值模拟和现场试验相结合的方法不断优化爆破参数，利用高速摄像、振动监测等手段，分析爆破效果并建立爆破参数数据库，为后续爆破设计提供依据，这种方法可以有效控制爆破振动和飞石，提高爆破作业的安全性和经济性，通过持续的优化和调整可以使爆破参数更加适应复杂的地质条件，从而提高整体爆破效果。
(二)控制爆破技术在复杂地质条件下的应用
针对贵州露天煤矿复杂的地质条件，控制爆破技术的应用对保护边坡稳定性和提高爆破精度具有重要意义，在靠近最终边坡的区域采用预裂爆破技术，通过布置一排小直径、小间距的预裂孔，使用低装药密度和低爆速炸药，在岩体中形成预裂面有效控制爆破震动对边坡的影响，预裂孔间距通常为岩石抗拉强度的1.5-2倍，装药密度控制在0.2-0.3kg/m。对于煤层顶板和底板等需要保护的区域，采用缓冲爆破技术，在保护层与主爆区之间设置缓冲区使用较小的炮孔参数和装药量，减少爆破能量对保护层的损害，缓冲区的宽度一般为5-10m，装药密度降低至主爆区的50%-70%，在断层破碎带等特殊地质条件区域采用定向爆破技术，通过调整炮孔排列方向和起爆顺序，控制爆破能量的传播方向，减少对周围岩体的扰动，还可采用间隔装药、空气间隔等技术，进一步优化爆破效果，引入电子雷管和智能起爆系统，实现毫秒级精确延时起爆，有效控制爆破振动和飞石，通过这些控制爆破技术的综合应用可以在复杂地质条件下实现精准爆破，既保证了爆破效果，又最大限度地保护了周围环境，为后续剥离工作创造了良好条件[3]。
结束语:
通过对贵州复杂地质条件下露天煤矿高效剥离与爆破技术的研究，提出了一系列适应性强的技术方案，这些方案在实际应用中取得了显著效果，不仅提高了剥离和爆破效率还有效控制了生产成本，精细化爆破技术的应用也最大限度地减少了对周围环境的影响，本研究的成果为贵州及类似复杂地质条件下的露天煤矿开采提供了重要的技术支持和参考，对推动露天煤矿技术进步具有积极意义。
参考文献
[1]于海连.露天煤矿深孔爆破技术分析[J].内蒙古煤炭经济,2023,(03):11-13.
[2]杨玉超.露天煤矿爆破技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2022,(19):19-21.
[3]技术创新优化工艺实现露天煤矿高产高效[C]//中国煤炭工业协会.全国煤炭工业建设高产高效矿井经济交流暨2001年度命名表彰大会专题报告、经验材料.神华准格尔能源公司黑岱沟露天煤矿;,2002:9.