銅廠黃坑西南部臨近邊坡控制爆破

江春庚

（江西銅業集團公司德興銅礦， 江西德興市 334224）

銅廠黃坑西南部臨近邊坡控制爆破

江春庚

（江西銅業集團公司德興銅礦， 江西德興市 334224）

德興銅礦銅廠采區為了形成新的北山運系，必須對黃坑西南部125～185m臺階臨近鐵運地下調車場及采區固定邊坡地段進行深孔臺階爆破。在實施控制爆破作業時，對爆破參數、爆破網絡進行詳細設計并評估爆破安全，確保該地段爆破不影響鐵運調車場的安全和邊坡的穩定。

控制爆破；爆破參數；爆破網絡；爆破振動

為了形成新的北山運系，德興銅礦銅廠采區必須對黃坑西南部125～185m臺階臨近鐵運地下調車場及采區固定邊坡地段進行深孔臺階爆破。該地段周邊安全設施多、環境復雜，最南部爆破區域地理位置特殊，需要實行控制爆破。爆破區域南部下方126m水平為鐵運地下調車場，鋼筋混凝土盤旋巷道，此為重點保護對象，以控制爆破振動為主。鐵運地下調車場是采礦場給泗洲選礦廠供礦的唯一運輸通道，爆破區域與巷道的最近距離僅有14.25m，該地段深孔臺階爆破的振動控制難度非常大。為確保該區域的人身財產安全及德興銅礦的持續、穩定生產，需要對爆破參數、爆破網絡進行詳細設計，實行控制爆破，確保該鐵運調車場的安全和邊坡的穩定。

1 爆破區域周邊環境

按《銅廠采區最新境界圖》，該區域下降至185 m水平時靠幫；東面下方為6＃公路，爆破時應避免大范圍的飛石拋出；西南面為西破廠房和相關設施，重點保護對象為2條皮帶廊，125～185m水平與爆破區域的極（小）值平面距離為206.85m，設計以控制爆破振動為主；正西面下方為鐵運調車場，鋼筋混泥土盤旋巷道，此為重點保護對象，設計以控制爆破振動為主。巷道頂板標高126，185，170，155m水平爆破時，爆破區域位于巷道正上方，155m水平爆破時，巷道與爆破區域最近炮孔的藥柱中心距離為14.25m。140m水平爆破區域位于巷道側上方，125m水平爆破區域位于巷道側下方。

2 爆破方案設計

2.1 爆破設計依據

按《爆破安全規程》［1］規定“一般建筑物和構筑物的爆破地震安全性應滿足安全振動速度的要求”，按《爆破振動安全允許標準》規定：礦山巷道的安全抗振標準為15～30cm／s，鐵運調車場巷道為鋼筋混泥土盤旋巷道，為重要保護對象，則選取允許抗振速度標準為25cm／s。下列設計的原則是在基本保證爆破效果的前提下，在設計入孔的絕對裝藥量和選取保守的K、a值基礎上，按薩道夫斯基公式v＝K（Q1／3／R）a計算出的v值應小于25cm／s，在此基礎上，再運用爆破振動對地下巷道的安全評估與監測公式K＝R／Q1／3進行保險型評估。

按薩道夫斯基公式反推逐孔起爆的單個藥包爆破振動的安全允許距離公式：

在已知K、a、v、Q值的條件下，計算允許的R值為29.5m，其中Q為單段藥量600kg，已計算到可以正常裝藥的地段，確定各臺階爆破時需要實行控制區域范圍。

按薩道夫斯基公式反推單段最大起爆藥量為：

根據185m水平的實際頂板標高（175m），結合爆破振動控制和目前125m水平的實際頂板標高，設計125～185m的4個臺階高度控制見表1。

2.2 各臺階通用爆破參數設計

2.2.1 底盤抵抗線

采用三角形布孔方式，臺階剖面圖和前排孔臺階剖面圖分別見圖1、圖2。鉆機鉆孔作業的安全條件為：

表1 125～185m四個臺階的高度控制m

式中，B為鉆機臺階邊緣作業的最小安全平臺寬度，250mm牙輪鉆機Bmin＝3.0m；CM351－140潛孔鉆機Bmin＝1.5m，一般比常規值取得稍大，主要是考慮到避免大范圍的松石向6＃公路和西坡廠房方向拋灑。

圖1 臺階剖面示意

圖2 前排孔臺階剖面示意

計算得牙輪鉆機鉆孔的W1為10.99m，CM351－140潛孔鉆機鉆孔的W1為8.6m，爆破后不排除局部臺階邊緣會產生巖坎。

2.2.2 爆孔超深確定

185m水平炮孔超深1.5m；170，155m水平炮孔超深1.0m；140m水平（含）以下炮孔超深為2.5 m。

2.2.3 每孔裝藥量

單排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔裝藥量Q1按以下公式計算：

式中：q——炸藥單耗；

a——孔距；

W1——底盤抵抗線；

H——臺階高度。

多排孔爆破時，從第二排孔起，以后各排孔的每孔裝藥量Q2按以下公式計算：

式中：k——加強裝藥系數，取1.1～1.2；

q——炸藥單耗；

a——孔距；

b——排距；

H——臺階高度。

2.2.4 充填高度

一般充填高度不小于底盤抵抗線的0.75倍。對牙輪鉆機鉆孔，根據每孔設計裝藥量運用公式：

式中，L為充填高度；H為孔深；Q為每孔裝藥量；式中數字68為牙輪鉆孔每米裝藥量，kg／m。

計算得炮孔充填高度為7.68m。

對邊坡鉆機鉆孔，根據每孔設計裝藥量運用公式：

式中，L為充填高度；式中數字20為邊坡鉆孔每米裝藥量，kg／m。

計算得炮孔充填高度為3.5m，符合爆破設計與安全要求。

2.3 各臺階的穿孔、爆破方式及注意事項

2.3.1 170m臺階（185m水平）

準185m水平實際頂板標高175m，底板標高160m，臺階高度15m，孔深16.5m，設計炸藥單耗0.714kg／m3，孔網7m×8m，單孔裝藥量600kg。按連續裝藥結構計算，爆破振動速度為15.14cm／s＜25cm／s，可實施正常的穿孔爆破作業。

根據上述爆破參數，巷道正上方按裝藥量600 kg（逐孔起爆的最大單響藥量，此為連續裝藥的單孔裝藥量），計算藥柱中心到巷道頂板的距離為36.9 m，該水平可實施正常的臺階深孔爆破。為了安全起見，巷道邊線向東偏移20m作適當控制，控制爆破區域面積11706.1012m2，孔網孔數約210個，控制標準為：每面炮孔數約50個，單面炮裝藥量30t。該臺階不留設邊坡。

2.3.2 155m臺階（170m水平）

準170m水平頂板標高160m，底板標高148 m，臺階高度12m，孔深13m（使用R250牙輪鉆機穿孔），最近炮孔到巷道頂板的距離Dmin＝22.5m。

設計炸藥單耗為0.758kg／m3，孔網參數為5.5 m×7m；先順延境界線實施預裂爆破，主爆孔實行間隔裝藥，設計單孔裝藥量350kg，分2段間隔，孔內底部裝200kg乳化炸藥和澳瑞凱第15段（375 ms）非電導爆管雷管配合，孔內上部裝150kg乳化炸藥和澳瑞凱第16段（400ms）非電導爆管雷管配合，中間用橡膠公司生產的爆破節能器（或稱炮孔隔離塞）隔斷并用巖粉充填1.5m，計算爆破振動速度為19.26cm／s＜25cm／s。

據《銅廠采區2010年2月份月末現狀圖》預計170m水平的現狀，按允許的29.5m的R值，巷道邊線向東偏移25m為控制爆破區域范圍，面積10686.0810m2。按5.5m×7m的孔網參數計算，需要實施中部間隔裝藥的炮孔約280個，總裝藥量97t，計劃分6面炮完成爆破，每面炮孔數約45個，單面炮的裝藥量控制在16t左右。

該臺階開始留設固定邊坡，按《銅廠采區最新境界圖》的170m境界線往采區一側平移4.66m放160m境界線，打預裂孔。深孔臺階爆破前順沿境界線實施預裂爆破，155m臺階實施預裂爆破時要做適當分段，單段藥量不超過200kg，為發揮預裂爆破的泄能作用，防止預裂縫堵塞，要求預裂爆破和實施臨近固定邊坡的深孔臺階爆破時間間隔控制在1周之內；臨近固定邊坡一側打2排緩沖孔，為邊坡鉆下臺階作業創造良好條件［3］。

2.3.3 140m臺階（155m水平）

準155m水平頂板標高148m，底板標高140 m，使用CM351－140潛孔鉆機打孔，臺階高度8 m，孔深9m，最近炮孔到巷道頂板的距離Dmin＝14.25m。設計炸藥單耗0.714kg／m3，孔網參數為3.5 m×5m，順延境界線實施預裂爆破。

據《銅廠采區2010年2月份月末現狀圖》預計準155m水平的現狀，按允許的29.5m的R值，巷道邊線向東偏移25m為控制爆破區域范圍，其中偏移15m范圍內為第一控制段，實施間隔裝藥，單孔裝藥量90kg，分2段裝藥，炮孔底部裝50kg乳化炸藥與澳瑞凱第15段（375ms）非電導爆管雷管配合，間隔1.0m，炮孔上部裝40kg乳化炸藥與澳瑞凱第16段（400ms）非電導爆管雷管配合，計算振動速度為19.13cm／s。

第一控制段爆破區域面積為5163.4568m2，按3.5m×5m的孔網參數計算，需要實施2段間隔裝藥的炮孔約300個，總裝藥量27t，計劃分6面炮完成爆破，每面炮孔數約50個，單面炮的裝藥量控制在5t左右。

第一控制段爆破完畢后，再往東偏移10m為第二控制段，實行連續裝藥，單孔裝藥量100kg，控制面積面積4347.4603m2，按3.5m×5m2的孔網參數計算，炮孔數約250個，總裝藥量25t，計劃分5面炮完成爆破，每面炮孔數約50個，單面炮的裝藥量控制在5t左右。計算爆破振速為21.57cm／s。

該臺階留設邊坡，按《銅廠采區最新境界圖》的155m境界線往采區一側平移3.26m放148m境界線，打預裂孔。深孔臺階爆破前順沿境界線實施預裂爆破，140m臺階實施預裂爆破時要做適當分段，單段藥量不超過100kg；為發揮預裂爆破的泄能作用，防止預裂縫堵塞，要求預裂爆破和實施臨近固定邊坡的深孔臺階爆破時間間隔控制在一周之內；臨近固定邊坡一側打兩排緩沖孔，為邊坡鉆下臺階作業創造良好條件［4］。

2.3.4 125m臺階（140m水平）

140m水平頂板標高140m，底板標高125m，孔深17.5m，順延境界線實施預裂爆破，臨近邊坡一側緩沖孔實行間隔裝藥，分2段間隔：炮孔底部裝320kg乳化炸藥與澳瑞凱第15段（375ms）非電導爆管雷管配合，間隔1.0m，炮孔上部裝135kg乳化炸藥與澳瑞凱第16段（400ms）非電導爆管雷管配合。主爆孔連續裝藥，根據距離計算，可實施正常的穿孔爆破。結合預裂爆破的降震作用，計算輔助孔爆破引起的巷道頂板質點振動速度為5.56cm／s＜25cm／s，安全；緩沖孔爆破引起的巷道質點振動速度為15.07cm／s＜25cm／s，安全；主爆孔爆破引起的巷道質點振動速度為16.69cm／s＜25cm／s，安全。

2.4 各臺階的爆破振動與安全評估

各臺階爆破引起的巷道頂板質點振動速度按薩道夫斯基公式計算后，爆破振動對地下巷道的安全評估與監測再用安全系數公式K＝R／Q1／3進行評估，評估原則如下：當K≤0.8時，巷道發生強烈和顯著破壞；當0.8≤K≤1.0時，巷道發生中度破壞；當1.0≤K≤1.75時，巷道發生輕微破壞；當K≥2.0時，巷道無破壞。各臺階爆破引起的巷道質點振動速度及安全評估結果見表2。

3 爆破實施

穿孔和爆破作業要嚴格按照爆破設計進行施工，精細爆破現場施工管理。對于爆破控制區的關鍵地段，為了更好地減少爆破振動對周邊設施的危害，一些關鍵部位采用中部間隔結構方式裝藥；在進行地表網絡設計時精確計算各個孔的延期秒量，采用電腦輔助模擬，確保鄰孔間起爆延期微差大于20 ms，整面炮無8ms以內同段響的炮孔，嚴格實行逐孔微差起爆，防止爆破震動的疊加［5］。

爆破技術員是爆破施工現場的第一責任人，必須認真監督現場施工質量，具體包括每臺炸藥車的炸藥質量、每孔的充填高度及充填質量，并抽查孔內導爆索和導爆管是否打結及起爆彈是否脫落等施工細節。

表2 各臺階爆破時振動速度計算（按爆破時實際頂板標高為準）

炸藥車司機和爆破工必須按照爆破技術員指定的區域、裝藥量、裝藥孔數等要求進行裝藥，遇水孔裝藥時皮管一定要下到孔底，爆破技術員必須記錄每一面炮孔的孔深、是否水孔、裝藥車號、裝藥量和充填高度等現場施工情況。

炮孔裝完炸藥，過15min后才允許充填，充填時須先將隔離塞放入裝過炸藥的炮孔內，再填巖粉。水孔充填時必須慢充慢填，盡量把孔內的水擠出，若填料下沉，應補填，確保充填質量［6］。

進行起爆網絡布設時，爆破技術員必須將起爆器材發放到每個炮孔，爆破工必須按照爆破技術員的要求連接起爆網絡，起爆網絡布設好后，爆破工、技術員和爆破現場管理人員要仔細檢查網絡施工質量，檢查是否出現漏接、錯接現象，有無起爆器材遺留在爆區等，在確保爆破施工無誤的情況下，方可組織人員安全撤離爆區。

4 結 論

在嚴格爆破設計和精心組織施工后，銅廠黃坑西南部125～185m水平臨近鐵運地下調車場和固定邊坡的控制爆破任務圓滿成功。地下鐵運調車場和固定邊坡安全設施安然無恙，爆破塊度、爆堆集中性良好，達到了本次爆破方案設計要求，對類似礦山控制爆破有借鑒作用。

［1］GB7622－2003.爆破安全規程［S］.

［2］顧毅成.爆破工程施工與安全［M］.北京：冶金工業出版社，2004.

［3］劉殿中，楊仕春.工程爆破實用手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2003.

［4］金文法.大型露天礦臨近固定邊坡爆破設計［J］.銅業工程，2010（2）：19－22.

［5］吳朝陽.導爆管起爆網絡在德興銅礦露天爆破中的應用［J］.銅業工程，2007（3）：5－7.

［6］高 直，張海軍.影響中深孔充填質量的因素探討及對策［J］.銅業工程，2009（4）：11－14.

的薩道夫斯基公式中的K、a取值參照《爆破工程施工與安全》［2］選取，按軟巖石一欄的取值范圍取相對保守值，即K＝250，a＝1.9。

2012－03－17）

江春庚（1966－），男，江西永豐人，采礦工程師，主要從事采礦技術管理工作，Email：1657758654＠qq.com。