銅山口銅礦露天采場爆破減震措施

朱先艷

（大冶有色金屬有限責(zé)任公司銅山口銅礦，湖北 黃石 435122）

銅山口銅礦先后經(jīng)過銅山口礦小露天、Ⅱ號礦體北擴階段?，F(xiàn)為Ⅱ號礦體北擴工程。露天開采采用汽車回返式開拓運輸，自上而下組合臺階開采，深孔爆破作業(yè)。設(shè)計采選綜合能力990Kt/a，實際則為1100Kt/a～1320Kt/a。露天邊坡巖體主要為碳酸鹽巖、火成巖。礦體是矽卡巖。銅山口銅礦床是接觸交代高—中溫?zé)嵋何◣r型礦床，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ號礦體，礦體產(chǎn)于+140.37m～—538m，Ⅱ號礦體北擴最終境界邊與居民最近距離是87.6m，爆區(qū)與固定邊坡最近距離是28.6m，露天坑底標高-52m，東南部開采垂直高192m，南部開采垂直高137m，形成了高陡邊坡。2009年7月30日，銅山口村向銅山口礦提交了一份《關(guān)于爆震影響的報告》，表述露天采場作業(yè)爆破嚴重地干擾了該村民的正常生活，威脅人身財產(chǎn)安全，造成該村房屋漏雨、傾斜、開裂，村民反映強烈。為保證和諧環(huán)境及采場正常生產(chǎn)，避免矛盾糾紛升級、防止生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。針對以上兩個問題，采取露天采場爆破減震措施，達到爆破安全規(guī)程要求。

1 原設(shè)計爆破參數(shù)與效果

北擴露天爆破的巖石主要為白云質(zhì)灰?guī)r、火成巖、矽卡巖。采用孔內(nèi)分段間隔裝藥，孔內(nèi)、孔間微差爆破，爆破參數(shù)：臺階高度11m～13m；炮孔直徑255mm～258mm；炮孔超深1m～1.5m；底盤抵抗線5m～6m；孔距4.5m～5m；排距4.1m～4.5m；炸藥單耗q：白云質(zhì)灰?guī)r、火成巖0.5kg/m3～0.55kg/m3、礦石0.72kg/m3；單孔裝藥量Q孔最大裝藥≤360kg，下部藥量≤180kg?？變?nèi)采用上、下兩段間隔裝藥，下部裝藥量為單孔總裝藥的3/5～2/3，上部裝藥量為單孔總裝藥量的2/5～1/3，下部藥柱中裝的兩發(fā)8段毫秒導(dǎo)爆管雷管和一個起爆具，上部藥柱中裝的兩發(fā)9段毫秒導(dǎo)爆雷管和一個起爆具，上、下兩段藥柱之間充填炮泥1.5m～2m；上部充填到孔口，充填長度保證≥6m。起爆網(wǎng)路和起爆方式：孔內(nèi)上下藥柱導(dǎo)爆管延伸到孔外，孔間串聯(lián)5段毫秒導(dǎo)爆管雷管，孔外接力起爆網(wǎng)路，起爆器起爆。

炸藥爆炸時釋放的巨大能量，以波形式對炸藥周圍的介質(zhì)引起擾動。隨著距離增加。逐漸衰減為地震波。它是一種彈性波。在爆破近區(qū)（藥包半徑10倍～15倍）傳播是沖擊波；在爆破中區(qū)（藥包半徑15倍～500倍）傳播是應(yīng)力波；在爆破遠區(qū)傳播是地震波。炸藥爆炸時釋放能量只有轉(zhuǎn)化為10%地震波。地震波在介質(zhì)中傳播的體波和沿地面?zhèn)鞑サ拿娌?。造成巖石破壞主要是體波作用，造成地震破壞主要是面波作用。本次爆破震動監(jiān)測的主要儀器采用成都中科動態(tài)儀器有限公司生產(chǎn)的IDTS-3850爆破震動儀記錄分析系統(tǒng)。爆破震動監(jiān)測得到的測試數(shù)據(jù)，按薩氏公式分垂直速度和水平速度兩種情況先進行二元線性回歸。垂直速度的爆破震動傳播規(guī)律的薩氏公式，回歸相關(guān)系數(shù)高，結(jié)果較好地反映了爆破震動垂直質(zhì)點震速在銅山口銅礦北擴臺階爆破中巖層和地質(zhì)條件下隨著比例藥量變化的衰減規(guī)律。

v為爆破震速峰值cm/s；Q為爆破段藥量kg；R爆心至測點距離m。

經(jīng)實測爆破效果缺點：孔內(nèi)下部藥包先起爆，因底盤抵抗線大，大量起爆時其夾制性較大，產(chǎn)生強烈的爆破震動效應(yīng)。相鄰段的地震波主震相產(chǎn)生嚴重的疊加，第五段時間間隔小，波形易產(chǎn)生干擾疊加，加劇了爆破地震波的危害作用。

2 減震措施

影響爆破震動強度因素主要有：總藥量、最大齊發(fā)段爆破藥量、爆源重心至保護物直線距離、地形地質(zhì)水文工程條件、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、爆破自由面、場地的幾何形態(tài)、傳播介質(zhì)、微差間隔時間、不耦合、孔網(wǎng)參數(shù)、起爆順序、起爆網(wǎng)路、振動頻率、建筑物結(jié)構(gòu)、預(yù)裂爆破、光面爆破等。根據(jù)影響因素，采取以下減震措施。

2.1 嚴控某段最大藥量

露天深孔爆破振動頻率在10Hz～60Hz,一般民用建筑物爆破震速峰值2cm/s～2.5cm/s，永久性巖石高邊坡8cm/s～12cm/s。最小v=1.6cm/s，按公式（1）計算得出下表1

表1 深孔爆破用藥量

2.2 增加相鄰和孔內(nèi)爆破間隔時間

據(jù)爆破地震波中應(yīng)避免相鄰段主震相相干擾疊加的原則，適當(dāng)增加1倍相鄰和孔內(nèi)的爆破間隔時間，一般相鄰段的藥包起爆延時標稱時間差應(yīng)為100ms～150ms較為合適，是50ms倍數(shù)。

2.3 改變孔內(nèi)爆破順序

以前孔內(nèi)下面是8段先爆，上面是9段后爆，孔外是5段微差；現(xiàn)改為孔內(nèi)下面是9段先爆，上面是5段后爆，孔外是8段微差。

2.4 清盡爆堆礦巖和單排孔遂孔爆破

當(dāng)炮孔抵抗線過大或使用松動爆破，地震效應(yīng)特別強烈。所以每次爆破前要清盡上一次爆堆礦巖和根底，以免形成擠壓爆破，而產(chǎn)生強烈的爆破地震效應(yīng)。還詳細校核每孔的底盤抵抗線，底盤抵抗線過大的炮孔要先清理根底，特別注意在臨近民房的爆區(qū)進行單排孔逐孔爆破。

2.5 臨近境界臺階邊坡時采用預(yù)裂爆破和光面爆破

采用小孔徑炮孔。爆破地震效應(yīng)與炮孔直徑的平方成正比。因此臺階爆破改用潛孔鉆鉆鑿110mm炮孔直徑，能有效降低爆破地震效應(yīng)。

3 試驗實施

若v=1.6cm/s，R=87.6按公式（1）計算Q=164.77kg

試驗地點：+38m平臺，白云質(zhì)灰?guī)r，臺階高度11.76m；炮孔直徑255mm～258mm；炮孔超深1.24m；底盤抵抗線5m～6m，孔距5m，單排，孔內(nèi)下面是9段，上面是5段，孔外是8段。每孔裝藥量300kg，下部裝藥量為160kg，上部裝藥量為140kg。每次9個孔，試驗4次，IDTS-3850爆破震動儀；從爆區(qū)到附近采場周邊房屋的路徑上布置12個測點，其10#、11#、12#三個測點是布置在采場周邊最近的村莊房屋墻面上。

4 爆破效果

采場周邊村莊房屋墻面的上10#、11#、12#三個監(jiān)測點所得的監(jiān)測結(jié)果表明，首響段的垂直震動速度范圍從小于0.86至0.962cm/s。垂直最大震動速度為1.420cm/s和1.417cm/s，速度小于民用建筑物爆破震速。

5 結(jié)論

銅山口銅礦采取減震措施，控制某段最大藥量160kg，改變孔內(nèi)爆破順序，清盡爆堆礦巖和單排孔遂孔爆破，臨近境界臺階邊坡時采用預(yù)裂爆破和光面爆破，有效降低爆破地震效應(yīng)，對采場周邊村莊房屋和邊坡沒有破壞作用，不會干擾了該村民的正常生活，建立了和諧社會環(huán)境，保證礦山正常生產(chǎn)秩序。