淺析控制爆破技術(shù)在大花山大理石礦山開采中的應(yīng)用

李元海+鄭曄

[摘 要]大理石作為一種建筑裝飾材料，被廣泛應(yīng)用于房建、市政工程中。大花山礦山作為水電九局自有礦山，其施工方案與技術(shù)對于大理石開采、加工有著重要的意義，因大理石開采質(zhì)量指標為成塊率，對礦體完整性要求高，覆蓋層剝離爆破不能對礦體造成較大擾動，避免礦體受到破損，經(jīng)過工期技術(shù)經(jīng)濟指標綜合比較，確定采取控制爆破技術(shù)進行覆蓋層剝離，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟成果。

[關(guān)鍵詞]控制爆破技術(shù) 大花山大理石礦山 開采 應(yīng)用

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）25-0358-02

1 概述

1.1 大花山礦山概況

大花山礦山位于貴州省鎮(zhèn)寧自治縣募役鄉(xiāng)桐上村花山農(nóng)場附近，到鎮(zhèn)寧縣城有464縣道約33km；到水電九局鎮(zhèn)寧石材加工廠交通45km。以大理石荒料、重質(zhì)碳酸鈣礦粉原料、建材砂石骨料為主要產(chǎn)品。

礦山大理巖礦石呈灰白色～白色、淺灰色～灰色和青灰色～深灰色，灰白色～白色方解石大理巖呈中～粗粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，淺灰色～灰色和青灰色～深灰色的方解石大理巖呈細晶結(jié)構(gòu)，均屬塊狀構(gòu)造，礦物重結(jié)晶較好，主要由方解石（含量約95%）和少量石英組成，重結(jié)晶作用明顯。

2 礦山前期情況概述

大花山礦山整體呈S-N方向條形山體，長約340m，近東西寬約150m，礦區(qū)高程在1070m～1300m范圍，占地面積約4.5萬m2。

礦山剝離開采原設(shè)計施工方案為：EL1260以上為石灰?guī)r覆蓋層剝離，采用拉爆方式施工，EL1260～EL1234為首采區(qū)和EL1234以下為主采區(qū)，均采用鋸割開采。于2014年5月25日進場施工，經(jīng)多次現(xiàn)場查勘由于礦山地勢險峻、陡峭，獨立成山峰，三面均為懸崖，東面和南面為山脈，西面和北面為梯田和山脈，按原設(shè)計的施工方案（拉爆）剝離EL1260以上，工期、技術(shù)經(jīng)濟不可行。經(jīng)仔細研究探討確定：將原來“拉爆”優(yōu)化為8m 臺階“控制爆破”，爆破振速不得大于1cm/s，設(shè)控制測振儀監(jiān)測，于2014年12月24日EL1266m以上完成，經(jīng)監(jiān)測爆破振速值均在允許范圍內(nèi)。

根據(jù)EL1266平臺出露的石灰?guī)r巖層看，巖層均較破碎，走向NS，按原規(guī)劃設(shè)計EL1260應(yīng)出露白色大理石也未出現(xiàn)，在EL1266平臺鉆孔補探2～3個孔，勘察大理石礦埋藏高程及結(jié)構(gòu)情況以確定開采方案，經(jīng)勘察得大理石頂部為EL1240。

3 礦山首采區(qū)確定及工程量

3.1 首采區(qū)選擇的主要原則、確定

通常情況下，飾面石材礦山的開采規(guī)模較小，前期開采范圍無需遍布整個礦區(qū)，首先是選擇首采區(qū)。選擇的主要原則是：

1）勘探程度較高，儲量比較可靠；

2）有足夠的儲量，能保證礦山適度的服務(wù)年限；

3）有較好的開采條件；

4）剝采比小，荒料率高；

5）不影響整個礦床的合理開發(fā)。

根據(jù)首采區(qū)選擇的主要原則，大花山礦山地質(zhì)、地形地貌情況，結(jié)合礦山開采現(xiàn)狀，首采區(qū)確定在礦山西南側(cè)，高程EL1202～EL1266。

3.2 首采區(qū)工程量

4 施工方案

4.1 施工作業(yè)面布置

首采區(qū)剝離采用自上而下臺階式開挖。

為保護大理石礦體，在EL1242m以上采用潛孔鉆鉆孔，爆破梯段高度8m，預(yù)裂和微差控制爆破機械出渣；在EL1242m以下采用臺階4m淺孔預(yù)裂和微差控制爆破機械出渣開采。

為加快進度，每個臺階根據(jù)平臺寬度設(shè)置三個工作區(qū)，即爆破區(qū)、鉆孔區(qū)和出渣區(qū)，流水循環(huán)施工。

4.2 施工方法

EL1266～EL1202首采區(qū)石灰?guī)r石方剝離約25.40萬m3，重鈣粉原料11萬m3，白色大理石荒料0.3萬m3。

（1）EL1240以上剝離施工

EL1240以上地勘顯示無大理石荒料，采用潛孔鉆鉆孔預(yù)裂和微差控制爆破剝離，機械出渣。

（2）EL1240～EL1202開采施工

鉆探表明：EL1240～EL1222局部有較破碎的白色大理石及不完整的灰色礦料，EL1222～EL1202有較粗顆粒的白色大理石。EL1240～EL1222白色大理石揭露如無荒料可采用挖機直接破碎開采，灰色礦料采用控制爆破；EL1222～EL1202白色大理石采用鋸割開采成荒料，較破碎的采用挖機直接破碎開采，灰色礦料采用控制爆破。

（3）荒料開采施工

采用挖掘機配合人工將礦體邊上的松散土石清理干凈，采用鏈臂鋸進行大面垂直切割，采用繩鋸將底板切通，用釵車轉(zhuǎn)運切完石料，運輸?shù)睫D(zhuǎn)運場或加工廠房。

（4）荒料開采方法

開采工藝為：母巖分離→頂翻→切割→整形→拖拽或推移→吊裝與運輸→清渣，開采方法在母巖分離，切割、整形階段會不同程度應(yīng)用，根據(jù)需要選擇不同的開采方法或結(jié)合使用，可以提高采石效率，降低采石成本。

大理石荒料采用自上而下分臺階開采，利用鏈臂鋸或金剛石串珠鋸進行開采，礦石用叉車吊裝，載重汽車運輸至礦山（或加工廠）荒料堆場。開采工藝布置示意圖如下：

4.3 礦山剝離開采爆破控制原則

為了最大限度保證礦山的完整性，提高礦山的成荒料、成材率，同時合理降低施工成本，經(jīng)過分析研究，首采區(qū)剝離采用控制爆破方式，必須遵守如下原則：

（1）每一輪炮爆破需經(jīng)計算確定爆破參數(shù)；并進行監(jiān)測。

（2）多打孔、少裝藥、化整為零；采用秒微差爆破；降低單響；防振試爆必須按從小到大的原則，直至找到允許爆破振速與爆破參數(shù)關(guān)系。

4.4 控制爆破方案

（1）剝離開采控制爆破參數(shù)

在剝離EL1290～EL1266覆蓋層時，采用潛孔鉆鉆φ90 mm孔，8m 臺階微差控制爆，炸藥單耗：0.3kg/m3，單孔起爆；EL1266～EL1242段，采用潛孔鉆鉆φ75 mm孔，8m 臺階微差控制爆，炸藥單耗：0.28kg/m3，單孔起爆。監(jiān)測儀布置在EL1240大理石處，進行了6輪爆破監(jiān)測，質(zhì)點振動速度均小于1cm/s，滿足要求，實測結(jié)果如下：

在EL1242～EL1202段，開挖采用微差控制爆破法和預(yù)裂爆破法，爆孔采用YT20鉆機鉆孔，預(yù)裂爆破采用YTLQ100D潛孔鉆鉆孔，采用2號巖石乳化炸藥，根據(jù)礦山揭頂爆破情況數(shù)據(jù)擬爆破設(shè)計參數(shù)為：鉆孔直徑φ45mm，間距1.5m，排距1m，孔深4.6m，臺階高4 m，炸藥單耗：0.26kg/m3；堵塞長度0.6～0.8m，單孔起爆。監(jiān)測儀布置隨爆破高程逐步下移，布置在爆破同平臺高程大理石處，共進行了10輪爆破監(jiān)測，質(zhì)點振動速度均小于1cm/s，滿足要求，監(jiān)測結(jié)果如下：

（2）爆破布孔示意圖

4.5 爆破試驗及振動效應(yīng)監(jiān)測

注意爆破設(shè)計參數(shù)僅供參考，施工前在開挖區(qū)先進行爆破試驗，藥量先小后大。根據(jù)爆破試驗情況，選擇合理的爆破參數(shù)進行剝離開挖，以保證大理石目標礦體的完整性。

5 成果結(jié)論

首采區(qū)覆蓋層經(jīng)過多輪剝離爆破，在EL1255出露較少礦體，礦體完整性較差，經(jīng)檢驗分析原因為礦體天然節(jié)理裂隙，在EL1240開始出現(xiàn)一定礦體，在EL1230以下礦體完整性明顯好轉(zhuǎn)，無明顯破損（總體出露情況高點比地勘好點），礦體成荒率達85%，其中單塊體積達2m3的荒料占50%以上，目測荒料完整，荒料表面裂紋數(shù)量少，且多為淺層裂紋，對成板率影響較小，切割后成板率達到80%以上，可見控制爆破剝離對下伏礦體造成影響很小，基本未破壞下伏礦體。

6、結(jié)束語

控制爆破工藝方法，技術(shù)成熟，在蘇聯(lián)時期就有研究應(yīng)用，大花山礦山開采基本上未破壞下伏大理石礦體，對礦體質(zhì)量控制受控有保障，對剝離石方覆蓋層效率高，工期短，成本低，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟指標，具有良好的推廣價值。

作者簡介：

李元海（1966.3-），男，高級工程師，貴州遵義余慶人，長期從事水利水電、市政、礦山工程施工技術(shù)及管理工作。

鄭曄，男，（1970.12-），中專，工程師，遵義市播州區(qū)水務(wù)局。