某銅廠采區(qū)臨近最終邊坡爆破設(shè)計(jì)

徐建榮，劉洪興2，張吉勇2

（1.江西銅業(yè)公司德興銅礦， 江西上饒市 334224；2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院， 江西贛州市 341000）

某銅廠采區(qū)臨近最終邊坡爆破設(shè)計(jì)

徐建榮1，劉洪興2，張吉勇2

（1.江西銅業(yè)公司德興銅礦， 江西上饒市 334224；2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院， 江西贛州市 341000）

摘 要：某銅廠采區(qū)的最終邊坡臨近區(qū)段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，節(jié)理裂隙和斷層發(fā)育，通過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)爆破參數(shù)以及爆破順序，降低了爆破振動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響?，F(xiàn)場(chǎng)爆破表明，采取預(yù)裂孔和中深孔同次爆破的方案，取得了良好的爆破效果。

關(guān)鍵詞：最終邊坡；孔網(wǎng)參數(shù)；起爆網(wǎng)路；預(yù)裂爆破

1 概 述

某銅礦銅廠采區(qū)北幫（區(qū)）的290～479m邊坡，區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，節(jié)理裂隙和斷層發(fā)育，夾雜順坡向的光面，在不同區(qū)段表現(xiàn)出不同的分布特征。在銅廠采區(qū)北幫（區(qū)）中的一個(gè)復(fù)雜地段，臺(tái)階邊坡巖體受節(jié)理切割，在不同邊坡區(qū)段，節(jié)理產(chǎn)狀變化較大，存在松動(dòng)區(qū)和滑塌區(qū)。爆破區(qū)域位于該地段350m水平中部，東北面臨近最終邊坡。該水平設(shè)計(jì)留設(shè)10m寬平臺(tái)，設(shè)計(jì)爆破區(qū)域長(zhǎng)186.8m，頂板高程348.2 ～348.6m，爆區(qū)正下方是該地段剝離的運(yùn)巖公路［1］。根據(jù)穿孔設(shè)備的作業(yè)安全要求和工作平臺(tái)的實(shí)際寬度［2］，在圖1中爆破區(qū)域I采用邊坡鉆機(jī)穿孔。

圖1　爆破區(qū)域

2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1預(yù)裂爆破

在主爆孔爆破之前，先行預(yù)裂爆破，設(shè)計(jì)預(yù)裂爆破的參數(shù)［3］如下：

巖性好的區(qū)段孔距為1.5m，巖性差的孔距為1.3m；孔深根據(jù)頂板高程確定為16.0～16.5m；對(duì)于1.5m孔距的炮孔底部1.0m加強(qiáng)裝藥，線裝藥密度3.0kg/m，正常裝藥段1.0kg/m×10m，總裝藥量13kg/孔，對(duì)于1.3m孔距的炮孔底部1.0m加強(qiáng)裝藥，線裝藥密度3.0kg/m，正常裝藥段1.0kg/m×8.0m，減弱段0.5kg/m×2.0m，總裝藥量12.0kg/孔。

對(duì)起爆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段，噴錨段9個(gè)孔為一段，最大限度地保護(hù)噴漿的混凝土和邊坡。

2.2主爆孔爆破

由于平臺(tái)東部工作面狹小，大型牙輪鉆機(jī)無(wú)法作業(yè)，爆破區(qū)域I（見(jiàn)圖2）使用CM351邊坡鉆機(jī)穿孔。為加快施工進(jìn)度，在遵循“預(yù)裂爆破先行”的原則基礎(chǔ)上，擬采取預(yù)裂孔和中深孔同次爆破的方案（預(yù)裂孔與主炮孔的微差間隔時(shí)間為100ms）。

圖2　爆破區(qū)域I（邊坡鉆爆破處理的區(qū)域）

設(shè)計(jì)的主炮孔爆破參數(shù)［4］如下。

（1）孔徑D：CM351鉆頭直徑140mm。

（2）孔深L：孔深由臺(tái)階高度H和超深h確定，前排孔深L=H+h=15.0+（1.5～2.0）=16.5～17.0m（傾斜孔），緩沖孔深L=H+h=15.0+1.0=16.0m（垂直孔）～16.5m（傾斜孔），輔助孔深 L=8m（傾斜孔）。

（3）底盤抵抗線邊坡鉆孔作業(yè)的安全條件為W1=Hctgα+Bmin，Bmin為鉆機(jī)臺(tái)階邊緣作業(yè)的最小安全平臺(tái)寬度，α=80°，Bmin=1.5m，計(jì)算得W1≈4.0m。

（4）孔距a和排距b：a=（0.8～1.4）W，取a=5.0m，b=W=4.0m。

（5）填塞長(zhǎng)度l2=（20～30）D，取l2=4.0m。

（6）單位炸藥消耗量q。參考西源嶺工程經(jīng)驗(yàn)［5-7］，確定炸藥單耗q=0.629kg/m3（BDS現(xiàn)場(chǎng)混裝車制乳化炸藥）。

（7）延米炮孔裝藥量qL。BDS現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥18～20kg/m。

（8）每孔裝藥量Q。前排孔裝藥量按下式計(jì)算：Q=q·a·W1·H，式中符號(hào)意義同前，經(jīng)計(jì)算前排孔裝藥量為Q=190kg，充填高度7m。輔助孔孔深4m時(shí)，裝藥量20kg，充填高度3m；孔深8m時(shí)，分段裝藥，下部40kg，上部20kg，中部間隔1.0m，頂部充填4.0m。緩沖孔裝藥量185kg，考慮邊坡巖性脆弱，緩沖孔（預(yù)裂孔前面一排深孔）需分段間隔裝藥，分段裝藥量按120kg（下部）、65kg（上部）分配。中間回填1.5m巖粉間隔，充填高度8.2m。如圖3所示。

圖3　爆破區(qū)域I緩沖孔（間隔）裝藥結(jié)構(gòu)示意

另外對(duì)于5～8m寬度位置可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形變化布1排或2排斜孔，傾角70°～75°（見(jiàn)圖4）。布孔原則是控制底盤抵抗線接近設(shè)計(jì)值、緩沖孔底和預(yù)裂孔底之間預(yù)留保護(hù)層厚度1.2～1.5m。爆破區(qū)域I布孔示意見(jiàn)圖5，各炮孔的爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

2.3起爆順序

爆破區(qū)域自由面較好，擬采取斜線起爆。預(yù)裂孔分兩段起爆，一段用9ms，另一段用18ms。主爆孔后于預(yù)裂孔109ms引爆，孔間用25ms導(dǎo)爆管雷管連接，輔助孔用65ms導(dǎo)爆管雷管斜線搭在緩沖孔上，如圖6所示。

3 減振措施及注意事項(xiàng)

為盡量避免爆破振動(dòng)對(duì)固定邊坡造成的破壞，采取以下技術(shù)和管理措施［8］：

（1）控制爆破規(guī)模，嚴(yán)格執(zhí)行《采礦場(chǎng)最終邊坡管理規(guī)定》，每面炮總裝藥量控制在15 t以內(nèi)；

（2）除加密的前排孔和輔助孔外，所有主爆孔均采用間隔裝藥方式；

（3）增大地表網(wǎng)絡(luò)延期時(shí)間，使用非電導(dǎo)爆管雷管（Orica雷管）起爆網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)該地段地質(zhì)構(gòu)造的特殊性，將地表網(wǎng)絡(luò)延期時(shí)間由傳統(tǒng)使用的II類巖石區(qū)用25ms與65ms搭配改為用42ms與100ms搭配，并實(shí)行逐孔起爆，減小振動(dòng)對(duì)邊坡的影響。

其他注意事項(xiàng)：

（1）強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)施工管理，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，保證炮孔充填質(zhì)量；

（2）響炮時(shí)，350m平臺(tái)的設(shè)備距離坡底15m以上，所有人員撤離到320m平臺(tái)的掩體（電動(dòng)輪）下避炮；

（3）爆破后進(jìn)入爆區(qū)檢查前，應(yīng)先仔細(xì)觀察350m以上邊坡的穩(wěn)定性情況。

圖4　斜孔布設(shè)示意

圖5　爆破區(qū)域I布孔示意圖

表1　炮孔爆破參數(shù)

圖6　爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語(yǔ)

在邊坡滑動(dòng)帶地段實(shí)施臨近最終邊坡爆破設(shè)計(jì)，既要保證爆破效果，也要避免爆破振動(dòng)對(duì)邊坡造成破壞。抓好各個(gè)環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，采取嚴(yán)格的管理和技術(shù)措施，力求爆破工作的成功。

在遵循“預(yù)裂爆破先行”的原則基礎(chǔ)上，擬采取預(yù)裂孔和中深孔同次爆破的方案雖可行，但工作量較大，過(guò)程復(fù)雜，若某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，很可能引起邊坡的滑塌。因此需要嚴(yán)格設(shè)計(jì)爆破參數(shù)以及爆破順序，并做好相應(yīng)的減振措施。

參考文獻(xiàn)：

［1]饒運(yùn)章.巖土邊坡穩(wěn)定性分析［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2012.

［2]周叔良.露天礦潛孔鉆機(jī)穿孔的優(yōu)越性［J］.采礦技術(shù)，1992，31：7-7.

［3]李夕兵.鑿巖爆破工程［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2011.

［4]汪旭光.爆破手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

［5]羅升平.德興銅礦.加速西源嶺剝離工程的途徑［J］.中國(guó)礦山工程，1997（6）：14-16.

［6]鄢子貴，羅升平.加速西源嶺剝離工程的方案研究［J］.銅業(yè)工程，1997（04）.

［7]張伏敏.德興銅礦成功實(shí)施了特殊地段爆破［J］.工程爆破，2014（03）：62-62.

［8]付士根，許開(kāi)立.爆破振動(dòng)效應(yīng)預(yù)報(bào)及減震措施［J］.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2006（6）：45-48.

收稿日期：（2015-11-23）

作者簡(jiǎn)介：徐建榮（1979-），男，江西上饒人，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)與爆破工程方面的研究，Email：1953436814 @qq.com。