光面爆破在三道莊鉬礦的應(yīng)用

劉 亮,王洛鋒,柳海峰,張承濤,楊獻(xiàn)厚

(洛陽(yáng)欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司礦山公司, 河南洛陽(yáng)市 471542)

光面爆破在三道莊鉬礦的應(yīng)用

劉 亮,王洛鋒,柳海峰,張承濤,楊獻(xiàn)厚

(洛陽(yáng)欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司礦山公司, 河南洛陽(yáng)市 471542)

隨著開采的不斷深入,三道莊露天礦多個(gè)臺(tái)階臨近最終邊坡,為了保證邊坡穩(wěn)定性,迫切需要尋找 1種適合該礦山巖性的控制爆破方式。針對(duì)邊坡所處巖性,依據(jù)多次并段控制爆破試驗(yàn)結(jié)果,最終選擇采用光面爆破。實(shí)踐證明,在巖性與巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況下,光面爆破優(yōu)于預(yù)裂爆破,爆后巖面穩(wěn)定,平整度較高。

光面爆破;預(yù)裂爆破;邊坡穩(wěn)定;孔網(wǎng)參數(shù);起爆網(wǎng)絡(luò)

1 礦山開采技術(shù)條件

三道莊鉬礦是從事露天開采的現(xiàn)代化大型礦山企業(yè),日采礦能力 3萬(wàn) t,開采標(biāo)高 1114～1630.8 m。生產(chǎn)臺(tái)階高度 12 m,并段高度 24 m,最終臺(tái)階邊坡角 75°。礦體主要賦存于矽卡巖中,巖石為大理巖、硅輝石角巖、石英巖、變細(xì)晶正長(zhǎng)巖,f=8～14。1426水平以上邊坡風(fēng)化剝蝕較為嚴(yán)重,礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,個(gè)別地方節(jié)理層理較發(fā)育,并有 20多條破碎帶經(jīng)過(guò)。

公司開采規(guī)模從 1999年的 5000 t/d擴(kuò)展到2006年的 30000 t/d,隨著開采規(guī)模不斷擴(kuò)大,臺(tái)階下降速度也隨之加快。2008年后,一些臺(tái)階臨近設(shè)計(jì)最終境界,采用一般的爆破方法會(huì)使邊幫圍巖受到不同程度的破壞,造成超挖或使圍巖強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低,為以后深部開采帶來(lái)安全隱患。而控制爆破能比較有效的控制爆破地震危害的范圍,明顯地降低爆破對(duì)邊坡圍巖的破壞程度及危害范圍,確保邊坡的穩(wěn)定和施工安全。至 2011年 5月,該礦共實(shí)施 20余次控制爆破,但缺少總結(jié),且總體效果不好。隨著剝離的不斷深入,邊坡處理在爆破作業(yè)中占的比重越來(lái)越大,為了保證控制爆破的施工質(zhì)量,2010年 9月公司成立控制爆破小組,全程記錄總結(jié)了多次邊坡控制爆破工程,取得了較好的效果,規(guī)范了設(shè)計(jì)及施工步驟并總結(jié)出 1套經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)以后的邊坡處理提供了較好依據(jù)。

2 控制爆破方案選擇

礦山現(xiàn)有境界可分為上部臺(tái)階的巖石部位和下部臺(tái)階的低品位礦石部位。巖石部位多為層理和節(jié)理發(fā)育、巖體較破碎的分化半風(fēng)化石英角巖;礦石部位多為硬度較大完整性較好的無(wú)礦化部位。

光面爆破和預(yù)裂爆破都是利用爆炸應(yīng)力波的導(dǎo)向作用及爆生氣體的擴(kuò)縫作用使爆破裂隙沿設(shè)計(jì)的開挖邊界形成平整輪廓面的控制爆破方法,都能使開挖面光滑平整,減少預(yù)留巖體的破壞程度。其主要差別為光面爆破主爆孔先于光面孔起爆,有 2個(gè)自由面,藥量計(jì)算依據(jù)巖石物理力學(xué)性質(zhì)決定的單耗及孔的作用體積確定;而預(yù)裂爆破主爆孔在預(yù)裂炮孔之后起爆,僅有 1個(gè)自由面,藥量依據(jù)巖性決定的線裝藥密度確定。

根據(jù)各地段地質(zhì)巖性情況,精心設(shè)計(jì)并實(shí)施控制爆破試驗(yàn) 8次,包括 4次光面爆破,4次預(yù)裂爆破,達(dá)到預(yù)期效果 6處,獲得有效數(shù)據(jù) 1000多個(gè),經(jīng)分析得到具體指標(biāo)見表1。

表1 2種控制爆破方法結(jié)果對(duì)比

由表1可以看出,光面爆破與預(yù)裂爆破相比,坡面較完整,半孔殘留率較高,且基本不存在根底、硬墻,優(yōu)勢(shì)較為明顯。采用光面爆破技術(shù),成縫和楔脹有補(bǔ)償空間,因光面爆破是清渣爆破,前方有自由面,相鄰孔間有空孔效應(yīng),使炮孔連線方向首先形成裂縫并接著被貫入的爆炸氣體楔脹。另外,由于光面爆破在邊坡上下都有補(bǔ)償空間,所以不會(huì)產(chǎn)生根底,且爆炸氣體能量主要用來(lái)形成裂縫和向前推進(jìn)爆堆,對(duì)后方邊坡的破壞也減小,所以巖性和巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定時(shí)的控制爆破應(yīng)采用光面爆破。

3 光面爆破實(shí)例

3.1 爆區(qū)簡(jiǎn)介

本次爆破位于 1306臺(tái)階中東部,爆區(qū)面積 820 m2,地層主要為變細(xì)晶正長(zhǎng)巖,無(wú)明顯破碎帶揭露,區(qū)域內(nèi)巖層節(jié)理和層理不發(fā)育,巖層不破碎,東部局部裂隙發(fā)育,西部近鄰滑落區(qū)。

3.2 孔網(wǎng)參數(shù)

考慮到單排前排抵抗線較大、多排后沖不容易控制,爆區(qū)布設(shè)緩沖孔和光爆孔各一排,見圖1。

圖1 光面孔剖面

根據(jù)礦山實(shí)際,選用孔徑 D=140 mm的鉆機(jī)。最小抵抗線w=(15～25)D=2.5 m。孔距 a=(0.6～0.8)w=1.5 m。為減少緩沖孔對(duì)光面孔的影響,所有孔角度為 75°。

此次爆破共施工光面孔 78個(gè),緩沖孔 33個(gè),成孔率為 100%,合格率為 98.2%。

3.3 裝藥量計(jì)算

根據(jù)地形特點(diǎn),剖取典型孔剖面,根據(jù)剖面計(jì)算特征孔單孔藥量,附近孔藥量依據(jù)特征孔確定。單孔裝藥量依據(jù)體積公式:

其中,q為炸藥單耗,q=0.15～0.25 kg/m3,硬巖取大值,軟巖取小值。這里取 q=0.2 kg/m3。

3.4 裝藥結(jié)構(gòu)與充填

光面孔采用不耦合裝藥,導(dǎo)爆索綁藥卷形式,如圖2所示,采用 32 mm藥卷雙捆形式,不耦合系數(shù)k=2.2。為克服炮孔底部的阻力,在底部 1～2 m的區(qū)段,單耗是正常的 2～4倍,而在接近孔口的區(qū)段,線裝藥密度是正常的 1/2～1/3。緩沖孔藥量采用間隔裝藥形式,考慮到底部抵抗線大,藥量自下而上裝藥比例為 2∶1∶1,如圖3所示。充填前,先用木棍將編織袋塞在設(shè)計(jì)充填高度上,再密實(shí)充填。

圖2 光面孔裝藥結(jié)構(gòu)

圖3 緩沖孔裝藥結(jié)構(gòu)

3.5 起爆網(wǎng)絡(luò)

采用澳瑞凱非電毫秒延期雷管加導(dǎo)爆索復(fù)式閉合起爆網(wǎng)絡(luò)起爆,緩沖孔及光面孔采用逐排起爆網(wǎng)絡(luò)。緩沖孔及光面孔孔間采用導(dǎo)爆索連接,時(shí)間間隔 130 ms,排與排之間采用澳瑞凱地表管和 400 ms地下導(dǎo)爆管傳爆。為確保光面孔爆破質(zhì)量,光面孔除導(dǎo)爆索正常傳爆外,每個(gè)孔內(nèi)增加一發(fā) 400 ms地下管引爆。

3.6 爆破效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)鏟裝后,經(jīng)過(guò)仔細(xì)核對(duì),準(zhǔn)爆率 100%,共有殘留半孔 72個(gè),半孔殘留率 92.3%,超過(guò)目前光面爆破評(píng)價(jià)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。邊坡圍巖穩(wěn)定,沒有產(chǎn)生圍巖破壞現(xiàn)象,孔壁沒有產(chǎn)生爆破裂紋。西北部光面孔做到了平整、光滑、美觀效果,且沒有產(chǎn)生根底。東南部雖整體效果可以,但是由于穿孔質(zhì)量不高,存在光面孔前后錯(cuò)位 20 cm以上及左右?guī)缀跸嘟坏那闆r,邊界輪廓面不是很清晰,個(gè)別地方還出現(xiàn)了根底,增加了處理費(fèi)用。

4 結(jié) 論

(1)在巖性和巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的邊坡爆破中,光面爆破優(yōu)于預(yù)裂爆破,成型較規(guī)整,巖面穩(wěn)定可靠,超、欠挖量少,施工安全。

(2)控制爆破中,穿孔質(zhì)量對(duì)爆破效果的影響很大,須切實(shí)把好穿孔質(zhì)量關(guān),采取措施減少開口誤差、對(duì)中誤差、軌跡誤差帶來(lái)的影響,做到“準(zhǔn)、平、直、齊 ”。

(3)在巖體結(jié)構(gòu)較破碎的地方,可以采用小藥量的預(yù)裂爆破再刷幫形成輪廓面或在兩光面孔間加不裝藥的導(dǎo)向孔來(lái)解決。

(4)光面爆破一次爆破的排數(shù)在 2～4排效果最好,爆破網(wǎng)絡(luò)盡量采用雙保險(xiǎn)閉合回路。

[1] 程建勇,王春毅,林衛(wèi)星.露天臺(tái)階深孔切割崩落處理多層復(fù)合空區(qū)的工程實(shí)踐[J].采礦技術(shù),2008,(5):63-66.

[2] 陶頌霖.鑿巖爆破[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1986.

[3] 汪旭光.中國(guó)典型爆破工程與技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006.

[4] 于亞倫.工程爆破理論與技術(shù) [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

[5] 肖 輝,姜洪巖.采用光面爆破提高邊坡穩(wěn)定性的探討與實(shí)踐[J].山東冶金,2004,(6).

[6] 李 俊,劉宏光,劉 睿,等.光面和預(yù)裂爆破的鉆孔技術(shù)[A].第七屆工程爆破學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].成都:中國(guó)工程爆破協(xié)會(huì),2001:254-258.

2011-05-14)

劉 亮(1983-),男,山東泰安人,助理工程師,現(xiàn)從事礦山爆破工作,Email:yangqiang513@126.com。