預(yù)裂爆破技術(shù)在礦山露天開采的應(yīng)用思考

李相相

摘要：預(yù)裂爆破是礦山開采中較為常見的一種爆破控制技術(shù)，其利用相鄰炮孔內(nèi)炸藥爆轟時(shí)瞬間產(chǎn)生的應(yīng)力和爆破產(chǎn)生高壓氣體的氣楔作用，使得巖石沿相鄰炮孔的軸線形成一條裂縫，從而避免或減少預(yù)裂爆破孔表面松散巖體的破壞作用，提高邊坡的穩(wěn)定性?；诖?，文章以菜露天礦為例，結(jié)合該礦山的地質(zhì)及巖體特征條件，對(duì)預(yù)裂爆破技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行分析，取得了顯著效果。

關(guān)鍵詞：預(yù)裂爆破技術(shù);礦山施工;露天開采

一、前言

礦藏開采是提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的基石，由于鉆爆法的高效、低成本，其成為巖土工程領(lǐng)域中巖體開挖最為常用方法，而在巖體開挖過程中由于爆破振動(dòng)對(duì)保留巖體的影響，圍巖、邊坡的穩(wěn)定性己成為工程中不可忽視的因素。因此，預(yù)裂爆破少量的炸藥使用非耦合，在開始爆破前的主要爆破孔要形成一條具有一定寬度，可以反映出應(yīng)力波的預(yù)裂縫，削弱應(yīng)力波的礦山邊坡破壞性能力。爆破后還可以呈現(xiàn)外形扁平，表面光滑，減少超欠挖量，以及單獨(dú)使用預(yù)裂巖體開挖面積和儲(chǔ)量，開挖面積表面預(yù)裂爆破應(yīng)力波的反射，并預(yù)留巖體應(yīng)力波的傳播大大減少，同時(shí)，也使礦山地質(zhì)變化效果大大降低，從而有效保護(hù)儲(chǔ)備礦區(qū)巖體和建筑物。對(duì)于采礦工程施工來說，它將減少總剝離量，增加采礦量，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

二、工程應(yīng)用概述

某礦山是集合鐵、稀土等大型金屬露天礦山，生產(chǎn)規(guī)模較大，并且是一個(gè)較為重要大型礦山。分東西兩個(gè)采場(chǎng)，均己進(jìn)入露天開采的中后期。該礦區(qū)屬高原丘陵地帶，目前此礦山以形成“U”型槽谷人地形、海拔700m-llOOm，礦區(qū)整體呈西南高、東北低、剝蝕型高原礦山地質(zhì)地貌類型多。針對(duì)露天礦區(qū)開采形成的高陡邊坡穩(wěn)定性的影響，通過分析預(yù)裂爆破的技術(shù)參數(shù)和效果，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保采場(chǎng)邊坡的安全高效開采。

三、預(yù)裂爆破技術(shù)參數(shù)確定

預(yù)裂爆破參數(shù)的合理確定，是取得礦山良好預(yù)裂爆破效果的前提。然而，預(yù)裂爆破的重要參數(shù)及其影響因素很多，如孔徑、孔距、炸藥性能、線裝藥密度、裝藥結(jié)構(gòu)、巖體的組織及構(gòu)造等，根據(jù)該礦山的地質(zhì)資料顯示，可知此礦山地質(zhì)巖體段屬于白云巖，而白云巖的抗壓強(qiáng)度從《礦山巖石力學(xué)》查到[B]=78-245mpa，《根據(jù)露天礦爆破》總結(jié)的預(yù)裂破爆參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式，可算出不耦合系數(shù)K=1+18.32[B]-0.26， 則K=3 .4-4.2，符合各礦采用的不耦合系數(shù)，一般為2.4-5的范圍。根據(jù)此段礦山地質(zhì)條件可取不耦合系數(shù)為4。因此，該礦山的預(yù)裂爆破技術(shù)參數(shù)確定如下：

（l）鉆孔直徑：由于礦山缺乏所需專用設(shè)備，只好采用生產(chǎn)鉆孔機(jī)來鉆預(yù)裂孔，而礦山工程采用KT7潛孔鉆機(jī)，其孔徑φ=lOOmm。

（2）鉆孔間距：a-19.50（k-l）-0.523，其中φ=lOOmm，

K=4. a=19.5×100（4-1）-0.523-1866mm符合孔間距為鉆孔直徑的10倍-13倍要求。并取鉆孔間距a-1.8m。

（3）線裝藥密度：ρ=78.5φ2K-2p;其中φ=lOOmm，K=4，p炸藥密度為0.933克/cm3，則p=1322.9克/m。預(yù)裂爆破裝藥密度變化范圍為0.6Kg/m-3.5Kgm，而p=1.3229Kg/m也滿足需要。

（4）預(yù)裂孔深：由于此地段臺(tái)階高度H=10m，根據(jù)礦山地質(zhì)條件并確定預(yù)裂孔深度H=11.5m，其誤差不能超過±0.3m。

（5）預(yù)裂孔排列：由于受平臺(tái)寬度的限制，預(yù)裂孔布置成垂直孔。

（6）裝藥結(jié)構(gòu)：預(yù)裂爆破技術(shù)要求炸藥在孔內(nèi)均勻分布，因此裝藥不耦合。由于底部夾持較大，不容易形成所需的裂紋。因此，通常有必要增加孔底的電荷密度。一般底加量2.5倍。

（7）孔口堵塞長(zhǎng)度：為了保證高壓爆炸氣體，需要良好的孔口堵塞。堵塞長(zhǎng)度較短，而裝藥太高，可能會(huì)導(dǎo)致孔變成漏斗。堵塞時(shí)間過長(zhǎng)，充電過低，頂部很難形成完整的預(yù)裂。堵塞長(zhǎng)度和炮孔直徑有關(guān)，通常并取直徑為12倍-20倍，因此取2.5m，并且孔口1.5m不裝藥，不堵塞。

（8）引爆方式與引爆時(shí)差：本次預(yù)裂爆破采用導(dǎo)爆索引爆，預(yù)裂孔超前主爆孔的引爆時(shí)差為lOOms。

四、預(yù)裂爆破效果評(píng)價(jià)及注意事項(xiàng)

礦山邊坡的穩(wěn)定性受地質(zhì)條件的影響較大，也受爆破方法和技術(shù)因素的制約。因此，如何在爆破施工中更好地保護(hù)邊坡穩(wěn)定是一個(gè)關(guān)鍵問題。一般根據(jù)裂縫的寬窄，新壁面的平整程度留下的孔痕百分率以及減震效應(yīng)的百分率來衡量預(yù)裂爆孔的效果。而在本次礦山預(yù)裂爆破作業(yè)后，巖體裂縫的寬度、預(yù)裂面的平整度、巖壁表面的孔痕率以及預(yù)裂后的減震效應(yīng)均符合上述質(zhì)量要求，但還需注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)。

（1）注意預(yù)裂與爆破連線問題。預(yù)裂藥包的結(jié)構(gòu)形式較多地采用間隔裝藥，導(dǎo)爆索引爆。當(dāng)預(yù)裂孔與開挖區(qū)爆破孔在一次放炮內(nèi)起爆時(shí)，為達(dá)到預(yù)裂效果，預(yù)裂應(yīng)先響于開挖區(qū)。預(yù)裂所用的導(dǎo)爆索爆速為6000-7000m/s，是爆破區(qū)所用傳爆管爆轟速度2000m/s的3倍。若預(yù)裂與爆破區(qū)相連雷管選用不當(dāng)，預(yù)裂過早起爆所產(chǎn)生的飛石在爆破區(qū)內(nèi)傳爆管傳爆之前將傳爆管砸壞，將造成爆破區(qū)啞炮。

（20注意預(yù)裂孔角的變化。在預(yù)裂孔角度≠90度時(shí)，鉆機(jī)開孔沿鉆桿軸向施加壓力，分解為水平力、垂直力。在鉆頭接觸地面時(shí)，水平方向阻力小，鉆桿有向水平力方向移動(dòng)的趨勢(shì)，鉆桿受卡瓦約束。因鉆桿外徑小于卡瓦內(nèi)徑，在水平力作用下，鉆桿軸線偏離原來的軸線位置，使鉆桿壁向水平力方向緊靠卡瓦內(nèi)壁，從而使預(yù)裂孔角度在開孔時(shí)將變緩，新卡瓦開孔角度變緩約0.5度;而磨損嚴(yán)重卡瓦的開孔角度變緩可達(dá)1.5度。由于上述原因，在調(diào)整鉆機(jī)預(yù)裂角度時(shí)，應(yīng)比設(shè)計(jì)角度調(diào)陡1度-2度。

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