安徽省馬鞍山高村采場爆破參數優化

李 偉

(馬鋼集團南山礦業公司)

高村鐵礦位于馬鞍山市向山鎮東北約2 km的陶村、高村、姚兒山村，年采剝總量達到1 450萬t，年均爆破200余次，爆破作業頻繁[1-4]。由于尚處于采場中上部臺階開拓階段，爆破振動較大，經監測，采場封閉圈200 m范圍內，爆破振動速度達到了1 cm/s。 由于高村采場初步設計中未進行爆破參數優化工作，所選用的穿孔、爆破參數主要參考了相鄰的凹山采場，而2個采場礦巖性質有顯著區別，采用不合理的穿孔、爆破參數必然引起采礦成本增加。從采場實際爆破情況看，大塊率較高，達到了3%～5%，個別硬巖部位的大塊率達到7%～8%，爆破前沖距離大，爆堆形狀不佳，不利于后續鏟裝作業。本研究對高村采場爆破參數進行優化試驗，來進一步提升爆破效果，并降低爆破作業對采場周邊環境的影響。

1 爆破參數優化試驗

為降低爆破振動，改善爆破效果，結合高村采場周邊實際情況，進行了多次爆破試驗，以期通過優化孔網參數、改變裝藥結構等得到適合于高村采場礦巖性質的爆破參數。在靠近臺階邊幫時，采取預裂爆破方式，有效阻止爆破產生的裂隙向臺階邊坡內發展并大幅度減少爆破地震強度，以保護邊坡圍巖、降低爆破振動對周圍村莊的影響。現場分別進行了3種不同類型的爆破試驗共計9次，即調整孔排距爆破試驗3次，分段裝藥爆破試驗2次，預裂爆破試驗4次。

1.1 調整孔排距爆破試驗

高村采場以往選取的爆破參數一般為7.5 m×5.5 m(孔距×排距)，試驗選取的參數為9 m×4.5 m(孔距×排距)。經過3次試驗總結得出，擴大孔距、減小排距后，大塊率明顯降低，由正常爆破參數的4.52%下降至優化后的2.42%，大塊率降低46.4%，對于特別堅硬的礦巖，大塊率降低更為顯著，由正常爆破參數的約8%下降至優化后的4.73%，大塊率降低56.3%(表1、圖1)。根據爆破效果比較分析可知，采用擴大孔距，減小排距的方法實施爆破后，爆堆形態好，大塊率降低。

表1 爆破參數優化前后對比

圖1 爆破效果

1.2 分段裝藥爆破試驗

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

圖2 分段裝藥結構示意

2次試驗中，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的穿孔作業。

1.3 預裂爆破試驗

《高村采場初步設計》提出的預裂爆破孔距為1.2～1.7 m，生產作業中采用的孔距為1.3 m，但由于邊幫的巖石性質較為薄弱，爆破后預裂孔周圍的巖石破碎程度較高，不利于保護邊坡。試驗過程中，分別將預裂孔孔距設置為1.4，1.6，1.8，2.0 m。根據爆破后的效果對比分析，認為預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，對預裂縫前后振動進行了監測。認為采用靠幫臨近邊幫控制預裂爆破方法具有明顯的降振效果，第1次的降振系數約為51.3%，第2次的降振系數約為61.8%。由此可見，進行邊坡預裂爆破是降低采場爆破振動的有效方法。

2 試驗結果分析

根據現場試驗結果以及相關爆破理論，本研究將采場礦巖劃分為一般堅硬礦巖和特別堅硬礦巖，兩者的爆破參數取值見表2。

表2 礦巖爆破參數

對于特別堅硬巖石，宜采用分段裝藥結構[7-10]。對于水孔可采用導爆管雷管與導爆索聯合起爆網路，可以降低孔內裝藥不連續導致的裝藥困難。

本研究根據表2中的爆破參數進行了現場試驗，將傳統預裂爆破的孔距擴大了27%～44%，爆破噪聲至少降低了50%，獲得了良好的預裂爆破效果。在預裂爆破后形成的預裂縫前后進行了爆破振動測試，結果表明，采用改進的臨近邊幫控制爆破方法，具有明顯的降振效果。

3 結 語

針對高村采場臺階深孔爆破和預裂爆破存在的問題，通過試驗對爆破參數進行了優化。將采場礦巖劃分為一般堅硬巖石和特別堅硬巖石，分別給出了兩者的爆破優化參數。采用優化后的參數實施爆破，大塊率明顯降低，節約了二次爆破成本和破碎成本。高村采場臨近邊幫需要進行預裂爆破的周界邊長約47 000 m，需要約26 000個標準臺階預裂孔，通過增大預裂爆破孔孔距，大大節約了爆破成本。高村采場周邊環境較為復雜，生產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進行作業，可以大幅降低爆破振動和噪聲。

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