云浮硫鐵礦臨邊爆破技術(shù)優(yōu)化探討

王隆聲

（廣東廣業(yè)云硫礦業(yè)有限公司，廣東云浮527343）

云浮硫鐵礦臨邊爆破技術(shù)優(yōu)化探討

王隆聲

（廣東廣業(yè)云硫礦業(yè)有限公司，廣東云浮527343）

硫鐵礦是我國重要的工業(yè)資源，臨近邊爆破技術(shù)是礦山開采過程中的關(guān)鍵技術(shù)，一旦爆破技術(shù)控制不到位，有可能引發(fā)嚴重的安全事故，不同地段的臨近邊爆破應(yīng)在滿足邊坡穩(wěn)定性研究評價對臨近邊坡爆破的要求上進行。根據(jù)云浮硫鐵礦的地質(zhì)及臺階邊坡情況，以及云浮硫鐵礦邊坡穩(wěn)定性研究對臨近邊坡爆破的要求，結(jié)合多年在該礦的爆破實踐經(jīng)驗、爆破效果及成本經(jīng)濟分析，提出了云浮硫鐵礦臨近邊坡爆破技術(shù)優(yōu)化方案。

硫鐵礦；臨邊爆破；預(yù)裂爆破；光面爆破

1 云浮硫鐵礦的地質(zhì)及臺階邊坡情況

云浮硫鐵礦的地質(zhì)構(gòu)造相比其他礦山而言較復(fù)雜，其主要的斷層有F1，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5等，一組由南向北，由北東轉(zhuǎn)變?yōu)槟媳币约氨蔽髦帘蔽魑髯呦虻幕⌒螇号ば詳嗔选，F(xiàn)階段，云浮硫鐵礦露天采場西幫、北端幫和東幫的終了臺階均已形成。局部采坑已采至214 m，西幫垂直高差達248 m，形成的臺階最多達24個；東幫垂直高差達200 m，形成的臺階最多達15個；北端幫垂直高差達144 m，形成的臺階最多達15個。在露天采場的西幫，尤其是南采區(qū)的西幫，由于斷裂發(fā)育、風(fēng)化層厚、巖石破碎和強度較低、局部土體遇水易崩解或軟化，而且地形較陡和固定邊坡的垂直高差大，容易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害；北西部鐵礦體頂?shù)装鍑鷰r均為強風(fēng)化巖石，由于巖石多呈土狀，強度低和遇水易崩解或軟化，也易發(fā)生滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害。另外，礦體內(nèi)的粉礦結(jié)構(gòu)松散，分布有粉礦的部位也可能發(fā)生崩塌現(xiàn)象。由于區(qū)內(nèi)斷層、褶皺等軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，滑坡、崩塌等邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象仍可能發(fā)生，而邊坡的滑坡、崩塌都將對采場產(chǎn)生嚴重的危害，給礦山開采造成嚴重影響。

2 邊坡穩(wěn)定性研究及對臨近邊坡爆破的要求

2013年中科院武漢巖土研究所和云浮硫鐵礦聯(lián)合進行了研究，云浮硫鐵礦露天采場從現(xiàn)狀邊坡至最終邊坡的開挖過程中，邊坡整體是穩(wěn)定的，局部臺階邊坡存在穩(wěn)定性問題。

2.1 硫鐵礦露天礦邊坡穩(wěn)定性研究分區(qū)情況

根據(jù)云硫露天礦開采境界及各斷層分布情況，對采場邊坡共分5個區(qū)，分別為東幫（A區(qū)）、南端幫（B區(qū)）、南區(qū)西幫（C區(qū)）、北區(qū)西幫（D區(qū)）和北端幫（E區(qū)），如圖1所示。

2.2 各區(qū)邊坡穩(wěn)定性及對臨邊爆破的要求

A區(qū)各個剖面在各種工況下的邊坡安全系數(shù)都大于1.20，邊坡整體穩(wěn)定。應(yīng)當控制最大段裝藥量和爆源與潛在滑體之間的距離，防止工程爆破誘發(fā)滑坡。

圖1 云浮硫鐵礦邊坡坡穩(wěn)定性研究分區(qū)圖

B區(qū)各個計算剖面的安全系數(shù)都大于1.15，邊坡整體穩(wěn)定。3號剖面現(xiàn)狀邊坡與最終邊坡的坡腳處都有塑性區(qū)出現(xiàn)，可能發(fā)生局部臺階失穩(wěn)破壞。工程爆破對B區(qū)邊坡穩(wěn)定的影響很大，特別是開采初期，可能導(dǎo)致上部巖體發(fā)生失穩(wěn)破壞。因此，在該區(qū)靠幫爆破時，應(yīng)當控制最大段裝藥量和爆源與潛在滑體之間的距離，防止工程爆破誘發(fā)滑坡。

相對于A區(qū)和B區(qū)，采場爆破對C區(qū)的影響較小，工程爆破不會引起C區(qū)邊坡發(fā)生整體邊坡失穩(wěn)。

D區(qū)各個計算剖面的安全系數(shù)都大于1.15，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。8，9，10號剖面的最終邊坡坡腳處都出現(xiàn)了剪切破壞塑性區(qū)，可能發(fā)生局部臺階邊坡失穩(wěn)。工程爆破對D區(qū)邊坡的穩(wěn)定性影響較小，考慮爆破荷載后，安全系數(shù)平均降低5.4%.E區(qū)已基本靠幫，工程爆破對邊的影響不大。

總體來說，整個云浮硫鐵礦露天采場東幫邊坡的穩(wěn)定性要高于西幫，南采區(qū)邊坡的穩(wěn)定性最差。

3 臨邊爆破技術(shù)在硫鐵礦中的應(yīng)用情況

就工程爆破邊坡保護技術(shù)而言，預(yù)裂爆破和光面爆破是2種最常用的臨邊控制爆破技術(shù)，云浮硫鐵礦露天礦對這2種技術(shù)在不同時期均有成功的應(yīng)用。按孔徑分大孔徑（Φ250牙輪鉆孔）和小孔徑（潛孔鉆孔），小孔徑又分垂直孔和斜孔。現(xiàn)將爆破效果簡述如下。

3.1 大孔徑預(yù)裂爆破的應(yīng)用情況

從1989年開始，云浮硫鐵礦在南北采場各邊坡臺階實施大孔徑邊坡預(yù)裂爆破（大孔徑一次成幫爆破預(yù)裂爆破）。爆后直接用4 m3電鏟采挖，基本不需要人工削坡，臺階坡底部位留有2～4 m高的半坡孔，坡面整齊，效果較理想。但是，從這幾年的不斷實踐中看到，在采用上述方案實現(xiàn)一次成幫的過程中還存在一個問題——對于堅硬巖層的邊坡地段而言，邊坡坡面保護較好，但是固定幫坡底抬高現(xiàn)象嚴重，不能達到設(shè)計標高，坡面上半壁孔孔位過高，基本無坡面，而是一個直角面。

3.2 小孔徑垂直光面爆破

小孔徑垂直光面爆破技術(shù)是2010年開始采用的臨邊控制爆破技術(shù)，從爆破后效果看，邊坡面自上而下垂直，巖石自然結(jié)構(gòu)受影響比較小，根底較少。多處出露大量半壁孔，半壁孔率達70%以上，邊坡自然穩(wěn)定性增強。

3.3 斜孔光面爆破

小孔徑垂直光面爆破技術(shù)也是2010年開始采用的臨邊控制爆破技術(shù)，從爆破后效果看，巖石自然結(jié)構(gòu)受影響較小，底部存在少量根底。臺階上部由于上臺階爆破超深部分被破壞，上部半壁孔較少，但局部半壁孔達75%以上，邊坡自然穩(wěn)定性增強。

4 不同臨近邊坡爆破技術(shù)的經(jīng)濟性比較

根據(jù)多年的穿孔成本測算，牙輪鉆延米穿孔成本比潛孔鉆低，垂直孔比斜孔低，穿孔效率牙輪鉆最高，150潛孔鉆斜孔效率最低；在邊坡長度相同的情況下，總體穿孔成本潛孔鉆孔是牙輪鉆孔的2倍以上，火工材料相差不大。可見，潛孔鉆預(yù)裂爆破成本比牙輪鉆大孔徑預(yù)裂爆破高2倍以上，光面爆破比預(yù)裂爆破成本高。就爆破效果而言，小孔徑比大孔徑好，但無論用何種設(shè)備，多打孔、少裝藥，爆破效果都好。云浮硫鐵礦作為礦山企業(yè)，在確保邊坡安全、技術(shù)可行的情況下，經(jīng)濟合理是必須考慮的。表1為不同臨近邊坡爆破技術(shù)方案的經(jīng)濟性比較。

表1 不同臨近邊坡爆破技術(shù)方案的經(jīng)濟性比較

表2 云浮硫鐵礦臨近邊坡爆破方案

5 臨邊爆破技術(shù)優(yōu)化

采場臨近邊坡爆破要求技術(shù)上可行，安全上可靠，經(jīng)濟上合理，結(jié)合云浮硫鐵礦的實際情況，提出如表2所示的臨近邊坡爆破方案。

近年來，我們結(jié)合邊坡穩(wěn)定性分析情況及礦山實際，采取了上述穿孔方案，取得了良好效果。

6 結(jié)束語

臨近邊坡爆破是礦山開采生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，爆破效果應(yīng)綜合安全、技術(shù)、經(jīng)濟等方面評價，爆破技術(shù)優(yōu)化涉及穿孔設(shè)備（孔徑）、孔網(wǎng)參數(shù)、起爆方式、裝藥結(jié)構(gòu)、填塞長度、裝藥量等多個方面。安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理是爆破技術(shù)方案優(yōu)化的出發(fā)點和落腳點。

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［2］田運生，田會禮，汪旭光，等.露天鐵礦安全爆破的參數(shù)確定和施工措施［J］.礦冶，2006，15（1）：1-4.

［3］鄧鵬宏，王海龍，孫運峰.弓長嶺露天鐵礦爆破方案的模擬優(yōu)選［J］.金屬礦山，2016（05）：6-10.

〔編輯：劉曉芳〕

TD235.37+1

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.072

2095-6835（2017）15-0072-03