炮孔測斜對(duì)二步驟采場爆破參數(shù)優(yōu)化的重要性探討

張凡

（新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司哈巴河 836700）

1 引言

新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司是集采、選為一體的大型礦山企業(yè)，位于新疆哈巴河縣境內(nèi)。阿舍勒銅礦礦體總體特征具有走向長度短、埋藏深、水平厚度大、儲(chǔ)量大等特點(diǎn)。礦山于2002年4月全面開工建設(shè)，2004年9月正式投產(chǎn)，設(shè)計(jì)采用地下開采，分三期進(jìn)行開采：一期開采+400m中段以上礦體，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力4000t/d，二期開采+400～0m 中段礦體，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6000t/d，三期開采0～-600m中段礦體。

經(jīng)過十多年的開采，一期開采可采礦產(chǎn)資源量逐漸減少，目前礦山已轉(zhuǎn)入二期開采，二期工程（深部）作為一期開采的深部延續(xù)，目前已形成350m、300m、250m、200m、150m、100m、50m、0m 八個(gè)中段，采用大直徑深孔空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ê头侄慰請(qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄩ_采，深部一步驟采場正在大規(guī)模開采，逐步將進(jìn)行二步驟采場開采工作。

2 測量設(shè)備簡介和測試方法

2.1 炮孔測試儀器設(shè)備

Rodded Boretrak 桿式抗磁炮孔測斜儀可以準(zhǔn)確檢測鉆孔深度、方位角和傾斜度。可用于深度達(dá)到300m 的鉆孔或深度達(dá)50m 的上向鉆孔的測量，系統(tǒng)簡單易用、便于攜帶，可在現(xiàn)場快速安裝，無需專門的工具。系統(tǒng)不使用磁傳感器，因此在有磁性的礦山也可以正常使用。

系統(tǒng)構(gòu)成包括以下幾個(gè)部分：

（1）控制顯示單元?？刂骑@示單元（CDU）的功能是記錄每個(gè)探頭進(jìn)行測量的時(shí)間，并記錄數(shù)據(jù)、定向桿間距、端面編號(hào)、鉆孔編號(hào)和定向桿的位置。控制顯示單元（CDU）還用作探頭和計(jì)算機(jī)之間的接口，用來從探頭下載記錄的測量值（內(nèi)置電源）。

（2）傳感器探頭。傳感器探頭含有一個(gè)準(zhǔn)確的傾斜計(jì)（傾斜滾動(dòng)傳感器），該測量信息由探頭存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)，容量為128k。探頭還含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，該時(shí)鐘用于對(duì)記錄的數(shù)據(jù)做時(shí)間標(biāo)識(shí)。傳感器運(yùn)行的范圍是90°±45°，在此范圍內(nèi)，可將探頭向上或向下布置；如果超過90°±45°，該探頭會(huì)將讀數(shù)歸“零”。探頭自供電，電池裝在一個(gè)可移動(dòng)的鼻錐體中，而鼻錐體旋于探頭末端，通過手壓即可將鼻錐體旋在主探頭上。

（3）CDU 電池充電器。CDU 電池充電器的電源電壓輸入范圍適合100-240V 交流系統(tǒng)，包含4 個(gè)國際插塞式接合器：美式扁平兩腳插塞、英式三腳插塞、歐式兩腳插塞和澳式角狀扁平兩腳插塞。

（4）CDU-PC電纜。RS232電纜的作用是將CDU上帶有計(jì)算機(jī)標(biāo)志的端口連接至計(jì)算機(jī)或其他遠(yuǎn)程下載設(shè)備，數(shù)據(jù)會(huì)從CDU-通過CDU從探頭下載至計(jì)算機(jī)串行端口。

（5）定向桿。鉸接式定向桿的作用在于向下布置探頭，或向上推動(dòng)探頭進(jìn)行上向鉆孔測量。定向桿最大的作用在于防止探頭沿著自身軸旋轉(zhuǎn)，以確保探頭方位角的準(zhǔn)確。

2.2 測孔軌跡測量方法

（1）定位測量

系統(tǒng)對(duì)測量位置和方向有要求，包括：鉆孔孔口的位置和定向桿架的方向。

（2）設(shè)置定向桿架

挑選鉆孔口附近最平整的區(qū)域，清除上面的巖石或其他障礙物。確保定向桿架與鉆孔口之間有足夠的距離，以享有一個(gè)舒適的工作空間。設(shè)置好后，在測量期間無須移動(dòng)定向桿架。每一定向桿架須保持垂直直立，以確保定向桿不會(huì)在基準(zhǔn)方位上出現(xiàn)扭曲。

（3）數(shù)據(jù)采集

首先進(jìn)行基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置，完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

（4）數(shù)據(jù)下載

在測量期間，探頭和CDU 之間無連接。在設(shè)置的時(shí)候，CDU和探頭中的時(shí)鐘是同步的。隨后，探頭會(huì)記錄來自其傾斜和滾動(dòng)傳感器的數(shù)據(jù)。每三秒鐘讀一次數(shù)，探頭每次都會(huì)發(fā)出“嗶嗶”聲。此數(shù)據(jù)記錄在探頭的內(nèi)存中。每次讀數(shù)都有時(shí)間戳。

測量期間，操作員控制CDU。根據(jù)CDU 的提示輸入日期、“巖面編號(hào)”（實(shí)際上就是項(xiàng)目編號(hào)）以及“鉆孔編號(hào)”。然后按米布置該裝置。如果每個(gè)間隔中定向桿都保持穩(wěn)定，則可看到CDU 上的讀數(shù)。每次完成后，錄入CDU的是時(shí)間戳。完成測量后，必須下載來自探頭的所有傳感器信息和CDU中的配置和時(shí)間戳信息。處理軟件會(huì)提取從探頭下載的所有記錄：與CDU 時(shí)間戳匹配的探頭中記錄的特定觀察結(jié)果。

2.3 采場炮孔測量

鑒于00m 中段北1#采場作為試驗(yàn)，前期由于生產(chǎn)任務(wù)比較緊張，先施工好槽區(qū)，就開始對(duì)槽區(qū)進(jìn)行爆破，導(dǎo)致槽區(qū)炮孔不具備測量條件，因此主體測量是對(duì)后續(xù)側(cè)崩孔，從2019 年4 月16 日至8 月10 日前后進(jìn)行了9 次測孔，完成了北1#采場具備測量條件的炮孔49個(gè)。

測量數(shù)據(jù)我們通過系統(tǒng)導(dǎo)出CAD軟件能夠支持的DXF文件，形成三維炮孔軌跡線，將其與采場布孔設(shè)計(jì)復(fù)合，即可對(duì)比出大孔的偏斜情況，再將軌跡線數(shù)據(jù)導(dǎo)入礦山常用的三維地質(zhì)建模軟件Surpac 中，可以從三維空間更加真切查看炮孔的偏斜情況。

2.4 炮孔測量結(jié)果分析與應(yīng)用

00北1#采場前期由于生產(chǎn)任務(wù)緊張，導(dǎo)致鑿巖、爆破、測孔和補(bǔ)孔同步進(jìn)行，在整個(gè)過程中，從設(shè)備、人員管理和操作、礦巖條件等方面，提出以下幾點(diǎn)問題，這些問題均為影響炮孔偏斜的直接影響因素。

（1）炮孔存在部分測量放點(diǎn)錯(cuò)誤。

從現(xiàn)場放點(diǎn)記錄發(fā)現(xiàn)C8、2-4 和C10 未放點(diǎn)，從炮孔實(shí)測結(jié)果同樣可以看出C8、2-4 和C10 確實(shí)沒打孔。

（2）工人操作鉆機(jī)開孔時(shí)，隨意性較大，嚴(yán)謹(jǐn)性較差。

通過跟班對(duì)2-5-b1、2-5-b2、2-6-b1 和2-6-b2進(jìn)行現(xiàn)場施工，發(fā)現(xiàn)工人在進(jìn)行炮孔開孔時(shí)，對(duì)開孔位置隨意性較大，存在放點(diǎn)和實(shí)際開口位置偏移較大，90%以上的孔口位置出現(xiàn)偏移，同時(shí)在開孔方位角和傾角控制方面不嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致實(shí)測孔出現(xiàn)方位角和傾角誤差較大。

（3）二步驟采場穩(wěn)定性較差，經(jīng)過兩側(cè)一步驟采場爆破振動(dòng)，采場內(nèi)節(jié)理發(fā)育，同時(shí)采場內(nèi)含凝灰?guī)r，鑿巖時(shí)鉆桿很容易順著節(jié)理方向偏斜。

（4）T150 鉆機(jī)設(shè)備打孔質(zhì)量不如阿特拉斯Sim?ba-261 鉆機(jī)，炮孔偏斜整體在孔口下約22m 開始出現(xiàn)較大的偏斜，偏斜較為明顯，而Simba-261 鉆機(jī)在60m孔深的1.5%偏斜基本上大于85%。

3 探討

為了提高打孔質(zhì)量，減小采場貧化和損失，從打孔施工和爆破回采提出以下幾點(diǎn)想法。

（1）加強(qiáng)鉆孔開孔時(shí)的質(zhì)量管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)要求進(jìn)行開孔；開孔位置可通過頂板放點(diǎn)放置鉛垂線定點(diǎn)，防止開口位置偏移。

（2）提高工人操作素質(zhì)，建立大孔考核制度；

（3）提高對(duì)測量放點(diǎn)的準(zhǔn)確性；

（4）一步驟采場邊排孔進(jìn)行光面爆破，以減小對(duì)二步驟采場的振動(dòng)破壞，減小節(jié)理裂隙的擴(kuò)展。

（5）進(jìn)一步開展采場炮孔測量工作，分析和評(píng)價(jià)炮孔偏斜規(guī)律和參數(shù)，總結(jié)炮孔偏斜原因，提高炮孔施工質(zhì)量。

（6）利用炮孔測斜儀進(jìn)行采場大孔驗(yàn)收，根據(jù)測斜結(jié)果，對(duì)孔底距大于5m 區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)孔設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)調(diào)整單層裝藥量，控制采場大塊率。

（7）所有采場回采結(jié)束都進(jìn)行三維激光掃描，為采場回采效果分析和評(píng)價(jià)以及二步驟采場補(bǔ)孔設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)。

4 結(jié)論

采用Rodded Boretrak 桿式抗磁炮孔測斜儀，精確測量了試驗(yàn)采場的大孔炮孔軌跡線，并能夠生成CAD、Surpac軟件支持的文件格式，為鉆孔驗(yàn)收、鉆孔質(zhì)量評(píng)價(jià)、補(bǔ)孔設(shè)計(jì)、采場裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整提供了科學(xué)依據(jù)。