安徽省馬鞍山高村采場爆破參數(shù)優(yōu)化

李 偉

(馬鋼集團(tuán)南山礦業(yè)公司)

高村鐵礦位于馬鞍山市向山鎮(zhèn)東北約2 km的陶村、高村、姚兒山村，年采剝總量達(dá)到1 450萬t，年均爆破200余次，爆破作業(yè)頻繁[1-4]。由于尚處于采場中上部臺階開拓階段，爆破振動較大，經(jīng)監(jiān)測，采場封閉圈200 m范圍內(nèi)，爆破振動速度達(dá)到了1 cm/s。 由于高村采場初步設(shè)計(jì)中未進(jìn)行爆破參數(shù)優(yōu)化工作，所選用的穿孔、爆破參數(shù)主要參考了相鄰的凹山采場，而2個(gè)采場礦巖性質(zhì)有顯著區(qū)別，采用不合理的穿孔、爆破參數(shù)必然引起采礦成本增加。從采場實(shí)際爆破情況看，大塊率較高，達(dá)到了3%～5%，個(gè)別硬巖部位的大塊率達(dá)到7%～8%，爆破前沖距離大，爆堆形狀不佳，不利于后續(xù)鏟裝作業(yè)。本研究對高村采場爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，來進(jìn)一步提升爆破效果，并降低爆破作業(yè)對采場周邊環(huán)境的影響。

1 爆破參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

為降低爆破振動，改善爆破效果，結(jié)合高村采場周邊實(shí)際情況，進(jìn)行了多次爆破試驗(yàn)，以期通過優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)、改變裝藥結(jié)構(gòu)等得到適合于高村采場礦巖性質(zhì)的爆破參數(shù)。在靠近臺階邊幫時(shí)，采取預(yù)裂爆破方式，有效阻止爆破產(chǎn)生的裂隙向臺階邊坡內(nèi)發(fā)展并大幅度減少爆破地震強(qiáng)度，以保護(hù)邊坡圍巖、降低爆破振動對周圍村莊的影響。現(xiàn)場分別進(jìn)行了3種不同類型的爆破試驗(yàn)共計(jì)9次，即調(diào)整孔排距爆破試驗(yàn)3次，分段裝藥爆破試驗(yàn)2次，預(yù)裂爆破試驗(yàn)4次。

1.1 調(diào)整孔排距爆破試驗(yàn)

高村采場以往選取的爆破參數(shù)一般為7.5 m×5.5 m(孔距×排距)，試驗(yàn)選取的參數(shù)為9 m×4.5 m(孔距×排距)。經(jīng)過3次試驗(yàn)總結(jié)得出，擴(kuò)大孔距、減小排距后，大塊率明顯降低，由正常爆破參數(shù)的4.52%下降至優(yōu)化后的2.42%，大塊率降低46.4%，對于特別堅(jiān)硬的礦巖，大塊率降低更為顯著，由正常爆破參數(shù)的約8%下降至優(yōu)化后的4.73%，大塊率降低56.3%(表1、圖1)。根據(jù)爆破效果比較分析可知，采用擴(kuò)大孔距，減小排距的方法實(shí)施爆破后，爆堆形態(tài)好，大塊率降低。

表1 爆破參數(shù)優(yōu)化前后對比

圖1 爆破效果

1.2 分段裝藥爆破試驗(yàn)

由于孔口填塞部分炸藥能量降低，上部礦巖易產(chǎn)生大塊。對于高村采場特別堅(jiān)硬的礦巖部位，通過采取分段裝藥結(jié)構(gòu)(圖2)[5-6]，可以實(shí)現(xiàn)裝藥均勻分布，從而降低大塊率。

圖2 分段裝藥結(jié)構(gòu)示意

2次試驗(yàn)中，單孔裝藥量為380 kg，分段間隔高度為1.5～2 m，上部填塞高度為5～6 m，爆破后臺階上部的大塊率明顯降低，由5.1%降至2.8%，并且后震塌落明顯，有利于鏟裝和后方爆區(qū)的穿孔作業(yè)。

1.3 預(yù)裂爆破試驗(yàn)

《高村采場初步設(shè)計(jì)》提出的預(yù)裂爆破孔距為1.2～1.7 m，生產(chǎn)作業(yè)中采用的孔距為1.3 m，但由于邊幫的巖石性質(zhì)較為薄弱，爆破后預(yù)裂孔周圍的巖石破碎程度較高，不利于保護(hù)邊坡。試驗(yàn)過程中，分別將預(yù)裂孔孔距設(shè)置為1.4，1.6，1.8，2.0 m。根據(jù)爆破后的效果對比分析，認(rèn)為預(yù)裂爆破孔孔距可增加至1.8 m。

本研究采用TC3850爆破振動測試儀，對預(yù)裂縫前后振動進(jìn)行了監(jiān)測。認(rèn)為采用靠幫臨近邊幫控制預(yù)裂爆破方法具有明顯的降振效果，第1次的降振系數(shù)約為51.3%，第2次的降振系數(shù)約為61.8%。由此可見，進(jìn)行邊坡預(yù)裂爆破是降低采場爆破振動的有效方法。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果以及相關(guān)爆破理論，本研究將采場礦巖劃分為一般堅(jiān)硬礦巖和特別堅(jiān)硬礦巖，兩者的爆破參數(shù)取值見表2。

表2 礦巖爆破參數(shù)

對于特別堅(jiān)硬巖石，宜采用分段裝藥結(jié)構(gòu)[7-10]。對于水孔可采用導(dǎo)爆管雷管與導(dǎo)爆索聯(lián)合起爆網(wǎng)路，可以降低孔內(nèi)裝藥不連續(xù)導(dǎo)致的裝藥困難。

本研究根據(jù)表2中的爆破參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，將傳統(tǒng)預(yù)裂爆破的孔距擴(kuò)大了27%～44%，爆破噪聲至少降低了50%，獲得了良好的預(yù)裂爆破效果。在預(yù)裂爆破后形成的預(yù)裂縫前后進(jìn)行了爆破振動測試，結(jié)果表明，采用改進(jìn)的臨近邊幫控制爆破方法，具有明顯的降振效果。

3 結(jié) 語

針對高村采場臺階深孔爆破和預(yù)裂爆破存在的問題，通過試驗(yàn)對爆破參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。將采場礦巖劃分為一般堅(jiān)硬巖石和特別堅(jiān)硬巖石，分別給出了兩者的爆破優(yōu)化參數(shù)。采用優(yōu)化后的參數(shù)實(shí)施爆破，大塊率明顯降低，節(jié)約了二次爆破成本和破碎成本。高村采場臨近邊幫需要進(jìn)行預(yù)裂爆破的周界邊長約47 000 m，需要約26 000個(gè)標(biāo)準(zhǔn)臺階預(yù)裂孔，通過增大預(yù)裂爆破孔孔距，大大節(jié)約了爆破成本。高村采場周邊環(huán)境較為復(fù)雜，生產(chǎn)爆破振動和噪聲給附近居民的日常生活造成了一定影響。通過采用本研究給出的爆破參數(shù)進(jìn)行作業(yè)，可以大幅降低爆破振動和噪聲。

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