金礦控制爆破與綜合降震技術(shù)措施及應(yīng)用效果

李永永，和薇亮，洪達貴

（1.云南黃金集團鶴慶北衙礦業(yè)有限公司，云南 大理 671507；2.云南黃金集團地礦建設(shè)有限公司，云南 昆明 650000）

1 金礦爆破振動及地震波分析

1.1 形成

根據(jù)巖石爆破機理可以得知，巖石爆破過程中產(chǎn)生的“破壞力”主要是炸藥能力釋放及傳遞形成的，該過程是非短暫，僅有幾十秒。在此過程中，炸藥包在巖石中進行爆破，在爆破作用下形成應(yīng)力波，由藥包中心也就是爆破中心朝著四周傳遞，先讓藥包周圍的巖石形成壓碎圈，而壓碎圈大小則受到炸藥種類、應(yīng)用量及巖石性質(zhì)所影響。在應(yīng)力波通過壓碎圈以后，因為其強度的減少，將不會再造成巖石的破裂，而是導(dǎo)致巖石質(zhì)點出現(xiàn)振動，同時采用彈性波的方式向外傳遞，這種彈性波也被稱之為地震波。爆破地震波傳遞至地表，將會導(dǎo)致地表振動，也就是寶珀振動，從而使得地面和地面上方物體發(fā)生振動，該現(xiàn)象則稱之為地震效應(yīng)[1]。

1.2 特點

地震波自身含有相對比較繁瑣的波形，但是整個波形可以劃分為三方面。首先是初震相；其次是主震相；最后是余震相。其中，主震相振幅相對較大，因此破壞力也最高。爆破振動波峰值和炸藥用量、至震源間距有著直接關(guān)聯(lián)，并隨著改變而發(fā)生改變。地震波主要由諸多波組建而成，結(jié)合波傳遞方式，可以劃分成縱波和橫波建立而成的體積波以及由瑞利波和拉夫波組建成的表面波兩種。其中，體積波則是根據(jù)縱波讓巖石形成壓縮力，其是在爆破的情況下導(dǎo)致巖石破裂的重要因素。而表面波則是以瑞利波為主，因為其頻率較小，并且攜帶能力多，是導(dǎo)致地震破壞的關(guān)鍵因素。

2 綜合爆破控制技術(shù)應(yīng)用

2.1 爆破概況

（1）爆破基本參數(shù)。孔徑φ250mm；臺階高度H=12m；一次爆破孔數(shù)：10個～30個；一次爆破排數(shù)：2排～4排；底盤抵抗線：Wa=8m～10m；孔距a：礦6m～8m，巖9m～11m；排距b：5m～6m；超深hc：巖1.5m，礦2m；填塞長度：6m～8m。

（2）爆破工藝。布孔方式：三角形或矩型；裝藥結(jié)構(gòu)：連續(xù)藕合裝藥，分段裝藥；裝藥方式：人工或裝藥車；起爆方式：孔間短微差或非等間隔逐孔起爆（斜線或V型）；起爆網(wǎng)路：并串聯(lián)復(fù)式加強網(wǎng)路；微差時間：根據(jù)選用的爆破方法：短微差25ms～50ms；非等間隔：普通雷管：孔間25ms或50ms，排間50ms或75ms；ORICA高精度雷管：孔間25ms或42ms，排間42ms或 65ms。

（3）爆破器材及用量。炸藥：粒狀餒油炸藥（干孔）乳化炸藥（水孔）、起爆具；雷管：普通非電毫秒雷管、ORICA高精度毫秒雷管；單耗q：0.3kg/m3～0.55kg/m3；炸藥用量：4t/次～6t/次；爆破量：30，000t/次～50，000t/次。

2.2 綜合控制爆破技術(shù)的應(yīng)用

單孔連續(xù)噴砂是近年來廣泛使用的新型噴砂技術(shù)。其工作原理是在第一個爆破孔處形成一個爆破漏斗，將其與原始巖石分開，為隨后的爆破孔添加自由表面，改善爆破條件，并在巖體中形成應(yīng)力。波浪的疊加增強了破碎效果。東山采場采用等距短差爆破，不等距連續(xù)爆破孔和爆破控制技術(shù)（如井底間距）。由于爆破規(guī)模和截面裝藥的限制，改變了爆破工作的難度和效果。

（1）短微差爆破技術(shù)的應(yīng)用。通過組合孔中排水管和接地管之間的差異來實現(xiàn)短差噴砂處理。最好是2行或3行。爆破網(wǎng)絡(luò)倍增，并且爆破以25ms和50ms的間隔順序執(zhí)行。第一排孔是ms-2非電子管。在第二行MS-3部分和第三行MS-4部分中，每組的前排和后排中的每個孔平行地分組并連接成兩條路徑。MS-4部分用于表面。該方法的優(yōu)點是每個孔之間的時間差相等，引發(fā)相對均勻，并且易于控制。但是，由于不能滿足巖性要求引起的滯后時間，故在臨近邊坡時，爆破松軟巖使用較多。

（2）非等間隔技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)巖性和噴砂條件的要求，砌塊的大小由同一排孔的時間差Δt1控制，大小由兩排孔的時間差Δt2控制，以方便間隔。根據(jù)鉆頭每米爆破的平均值，在大堵塞率下巖石硬度的阻力線，合理的滯后時間為3ms/m ～ 5ms/m，即Δt1=（3-5）Ms。根據(jù)東山采場的孔網(wǎng)參數(shù)，a*b=6-8x5-6m2。Δt1＝30ms～ 50ms，線之間的松弛度Δt2/線間隔為15ms/m～30ms/m，該松弛度更合理Δt2＝50ms～75ms。該方法分為普通非電毫秒雷管和ORICA高精度雷管。普通非電毫秒雷管依次起爆。第一排使用MS-1雷管，第二排和第三排使用MS-3雷管，MS-5段式雷管用作內(nèi)管以實現(xiàn)兩排孔之間的細度差。在井眼中，使用MS-2雷管連接并爆炸，按順序?qū)⒚啃兄械拿總€孔分組，然后執(zhí)行聚類。優(yōu)點是在每個孔之間實現(xiàn)了逐孔爆轟，可以根據(jù)巖性要求調(diào)節(jié)毫秒時間，提高了爆破效果，并且爆破成本低。與ORICA高精度雷管相比，每年可節(jié)省數(shù)千美元的爆破費用。缺點是網(wǎng)絡(luò)連接更加復(fù)雜，您必須仔細檢查容易出錯的區(qū)域。ORICA高精度雷管單孔順序起爆具有自己的SHOTPLAN起爆系統(tǒng)。系統(tǒng)中的孔都是非電雷管，具有400ms的延遲。地表單發(fā)分主控排礦孔Δt1=25ms，排間礦孔Δt2=42ms延時，因有專用聯(lián)接塊網(wǎng)路聯(lián)接方便，直觀、操作簡單，但價格昂貴，相當(dāng)于國產(chǎn)普通非電雷管2倍～3倍。

（3）孔底間隔裝藥技術(shù)的應(yīng)用。底部孔的填充方法是使用木制墊圈，該墊圈距孔的底部約1m。它增加了裝藥的高度，并減少了爆破過程中爆炸沖擊波對爆破孔底部的影響。30kg炸藥，減少率高達11%～12.5%，特別是對于附近區(qū)域的減震效果。礦山研究所測得的減震率在5.9%～16.1%之間。根部少，易于控制爆破樁的形狀并提高鏟土裝載效率。

3 金礦爆破減震技術(shù)措施及其應(yīng)用

3.1 常規(guī)性減震技術(shù)及其應(yīng)用

（1）確定合理的炮孔超深hc值。超深孔hc是金礦臺階的深孔爆破中非常重要的參數(shù)，是指鉆孔超過臺階底盤高度時的孔深。根據(jù)經(jīng)驗公式：hc=（0.15-0.35）W底部，其中hc是超深，m。W底是框架電阻線，m。當(dāng)巖石較軟時，取較小的值。當(dāng)巖石堅硬時，取較大的值。掌高的標準化監(jiān)控是控制超深度以減少爆破振動的基本點。應(yīng)及時處理采場中的地下室和第二層平臺等質(zhì)量問題，以確保地板平坦且標高正常。另外，對于已經(jīng)形成的爆炸區(qū)域，爆破孔前排的最大深度不應(yīng)小于加壓量，否則，必須采取措施修理爆破孔以確保爆破孔的深度。該孔符合要求。

（2）確定合理的孔網(wǎng)參數(shù)。生產(chǎn)金礦時，生產(chǎn)金網(wǎng)參數(shù)時要解決的主要問題是線距b和孔距a的值。孔網(wǎng)的參數(shù)太大，在爆破區(qū)域的中心容易產(chǎn)生大塊，在底部容易產(chǎn)生球形冠。對于隨后引爆的爆破孔，爆破孔的實際超深值必須變大，從而產(chǎn)生強烈的爆破振動效果。近年來，國內(nèi)外大多數(shù)金礦都采用了長距離爆破技術(shù)。根據(jù)經(jīng)驗，在每個噴砂孔的載荷面積S基本不變的條件下，適當(dāng)減小行距以增加孔距并增加鄰近度。該系數(shù)可以提高爆破質(zhì)量。

（3）確定合理的炸藥單耗。有很多因素會影響單位炸藥的消耗，包括巖石的炸藥特性，炸藥的類型，自由表面條件，起爆方法和塊的要求。炸藥的合理單位消耗量通常需要通過實驗或長期生產(chǎn)實踐進行驗證。只要增加單位消耗，就不需要相應(yīng)地提高噴砂質(zhì)量。相反，它只能壓碎礦石和巖石，增加爆炸能量，并將其轉(zhuǎn)換為地震波能量，從而引起爆炸災(zāi)難。相反，炸藥的單位消費量相對較小。形成了一系列爆破質(zhì)量問題，例如大塊，地基和地基。擋土墻。另一方面，它也可能引起強烈的地震作用。

3.2 專業(yè)性減震技術(shù)及其應(yīng)用

（1）地震波反相疊加減震技術(shù)。如果電荷較大，則振動速度將較大，并且地震線干擾將更加嚴重。由稍微延遲的起爆裝藥或爆破孔形成的地震波的第一波可以疊加在由第一次起爆形成的地震波的主沖擊波上。當(dāng)相位相同時，原始主沖擊的振幅將更大，并且振動速度將增加。如果遇到第一個引爆地震波的尾波，也會發(fā)生相同的疊加現(xiàn)象，這將增加振幅，同時引起主地震相區(qū)域的擴大，從而延長了持續(xù)時間并增加了破壞。如果正確選擇了兩個彈藥筒或兩排爆破孔之間的毫秒時間差，則第一個彈藥筒爆炸后形成的地震波的尾端將在短時間內(nèi)衰減，第二個彈藥筒將再次爆炸。在第一個波形中，這些波形不重疊，這確實在分散劑量和降低地震速度中起作用。另外，當(dāng)適當(dāng)選擇兩個藥筒或兩排爆破孔之間的起爆時間差時，甚至可以疊加具有相反相位的地震波形，從而進一步減小了爆破振動的影響。

（2）異步分區(qū)起爆與大規(guī)模干擾降震技術(shù)。這項新技術(shù)的本質(zhì)是將一個較大的爆炸區(qū)域?qū)ΨQ地分為兩個，四個，六個……爆炸區(qū)域。炸藥孔的數(shù)量，裝藥量和對稱位置的巖性基本相同。應(yīng)靠近斜坡。根據(jù)合理的異步分布時間間隔Δt，依次爆破每個爆炸區(qū)域?qū)ΨQ位置處的爆破孔部分，也就是說，整個爆炸區(qū)域?qū)⒃诤蟛慨a(chǎn)生地震波干擾。基本原理，即在對稱位置之后產(chǎn)生干擾的原理是，以一定間隔產(chǎn)生的同一波在爆炸區(qū)域后面的地震測量點處具有干擾，而在后中心線處的干擾最大。每個爆破孔爆炸后，在地震點處測量的波形，幅度和相位都不同。此外，段的類型，同一段中的孔數(shù)，每個孔的雷管數(shù)，延遲的相對分散以及實際的延遲開始間隔都會影響波形。因此，來自對稱位置的干擾是大規(guī)模減少干擾的必要條件。這里的關(guān)鍵是對稱分區(qū)的合理性及其啟動延遲Δt。

4 結(jié)語

爆破地震效應(yīng)及其工程應(yīng)用的研究是一個非常復(fù)雜的課題。實際項目的抗震評估應(yīng)考慮爆破振動速度，頻率和持續(xù)時間等因素。影響爆破振動的因素很多，爆破振動的各種減振技術(shù)措施對減振效果的重視程度不同。為了控制生產(chǎn)過程中的爆破振動，必須充分考慮各種因素，并且必須采用各種減震技術(shù)來保護相鄰建筑物。