銅廠采區(qū)黃牛前臨近固定邊坡爆破實踐

周升福

(江西銅業(yè)集團公司德興銅礦，江西德興 334224)

銅廠采區(qū)黃牛前臨近固定邊坡爆破實踐

周升福

(江西銅業(yè)集團公司德興銅礦，江西德興 334224)

德興銅礦銅廠采區(qū)經(jīng)過50年的開采，至今已形成深部凹陷開采，大境界在北、東、南三個方向已形成最終邊坡，多數(shù)邊坡高度達300多m，隨著礦區(qū)采剝工程不斷推進，做好銅廠采區(qū)黃牛前50m水平臨近固定邊坡的爆破，確保了礦區(qū)邊坡穩(wěn)定，對類似礦山有一定的借鑒作用。

銅廠;爆破參數(shù);爆破網(wǎng)絡(luò);安全措施;邊坡穩(wěn)定

1 前言

德興銅礦銅廠采區(qū)經(jīng)過50年的開采，至今已形成深部凹陷開采，大境界在北、東、南三個方向已形成最終邊坡，多數(shù)邊坡高度達300多m，隨著礦區(qū)采剝工程不斷推進，做好銅廠采區(qū)黃牛前50m水平臨近固定邊坡的爆破，對確保邊坡穩(wěn)定具有十分重要的意義。

2 爆破區(qū)域

如圖1所示，爆破區(qū)域位于黃牛前50m水平，東南面臨近固定邊坡，邊坡斷層、節(jié)理與裂隙發(fā)育。該水平設(shè)計留設(shè)10m寬平臺，廢石區(qū)，II－III類巖，較好爆。

本次對臨近固定邊坡30m寬地段做詳細的爆破設(shè)計，30m以外地段計劃先行爆破，設(shè)計爆破區(qū)域長599.24m，頂板高程59.5～60.0m。圖1是爆破區(qū)域圖。

3 爆破參數(shù)

圖1 爆破區(qū)域圖

3.1 預(yù)裂爆破

本地段預(yù)裂爆破(順延境界線AB)由爆破公司負責(zé)施工，計劃在主爆區(qū)實施臺階深孔爆破之前完成。

預(yù)裂爆破參數(shù)如下:孔深L=15.5－16.5 m(據(jù)頂板高程)，孔距a=1.5m，平均線裝藥密度q線= 1kg/m，傾斜角a=65°，齊發(fā)起爆［1］。

3.2 主爆孔爆破

預(yù)裂爆破完畢后，設(shè)計布設(shè)主爆孔。為發(fā)揮預(yù)裂孔爆破后形成的預(yù)裂縫的作用，防止不合理孔深的主爆孔與預(yù)裂孔貫穿，設(shè)計以預(yù)裂孔為基準(zhǔn)布設(shè)輔助孔一排，緩沖孔兩排，之后再布設(shè)(正常的)全深孔。

根據(jù)《最終邊坡管理規(guī)定》的臨近邊坡孔數(shù)和每面炮的總裝藥量，設(shè)計各面炮的孔位圖如下(實際布孔時會根據(jù)自由面情況作局部調(diào)整，但各面炮的主爆孔孔數(shù)和總裝藥量嚴(yán)格遵循《最終邊坡管理規(guī)定》:即主炮孔孔數(shù)控制在40個以內(nèi)，每面炮的裝藥量28t以內(nèi))。

圖2 孔位圖

3.2.1 輔助孔和緩沖孔

(1)布孔方式和布孔參數(shù)。

預(yù)裂孔布設(shè)并爆破完畢后，以預(yù)裂孔為基準(zhǔn)向采區(qū)方向布設(shè)輔助孔一排，緩沖孔兩排，以形成期望的坡面角(65°)，并保證坡底不受破壞。輔助孔和緩沖孔剖面圖見圖3。

圖3 輔助孔和緩沖孔剖面圖

從保證爆破效果的角度考慮，輔助孔孔深以6m最為合理，如不足6m，爆破后會在臺階邊緣遺留傘巖，影響邊坡美觀，且容易發(fā)生掉塊，造成安全隱患;超過6m會與預(yù)裂孔貫通，導(dǎo)致漏藥，爆破失效，輔助孔孔距為4m，距離境界線(即已爆預(yù)裂孔)4m。

從保護坡底不受破壞的角度考慮，緩沖孔孔深以15m最為合理，不足15m，爆破后會產(chǎn)生根底;超過15m會破壞坡底，緩沖孔距為7m，第一排緩沖孔與輔助孔的距離為4m，兩排緩沖孔的排距為6m。

(2)裝藥量。

6m深輔助孔爆破以克服眉線傘巖為目的，裝藥量為50kg，充填高度5.3m;15m深緩沖孔以克服根底為目的，一般裝藥量為500kg，但本次設(shè)計考慮到降低爆破震動對邊坡的危害，設(shè)計第一排緩沖孔采用間隔裝藥方式，裝藥量為460 kg，充填高度6.7m (后面會給出計算依據(jù))，第二排緩沖孔裝藥500 kg，充填高度7.65 m。

(3)裝藥結(jié)構(gòu)。

為維護邊坡穩(wěn)定和控制臨近邊坡一側(cè)炮孔最大一響藥量，第一排緩沖孔采用間隔裝藥，孔內(nèi)底部裝300kg乳化炸藥和澳瑞凱第15段(375ms)非電導(dǎo)爆管雷管配合;孔內(nèi)上部裝160kg乳化炸藥和澳瑞凱第16段(400ms)非電導(dǎo)爆管雷管配合。中間用爆破節(jié)能器(或稱炮孔隔離塞)隔斷并用巖粉充填1.5m，計算充填高度為6.7m，示意圖見圖4。

圖4 第一排緩沖孔(間隔)裝藥結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 全深孔

(1)布孔方式。

從能量分布的觀點看，以三角形布孔最為理想，所以本次采用三角形布孔。

(2)爆破參數(shù)選擇。

前排孔臺階剖面圖見圖5，主炮孔采用三角形布孔方式，孔網(wǎng)參數(shù)確定如下:

①底盤抵抗線W1:由牙輪鉆機鉆孔作業(yè)的安全條件:

B為鉆機臺階邊緣作業(yè)的最小安全平臺寬度，取Bmin=2m，計算得W1為9m。

圖5 前排孔臺階剖面圖

單排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔裝藥量Q1按以下公式計算:

式中:q為炸藥單耗，根據(jù)巖石f系數(shù)(此處為II類巖)定為0.833kg/m3，a為孔距，8m，W1為底盤抵抗線，9m，H為臺階高度，15m。

多排孔爆破時，從第二排孔起，以后各排孔的每孔裝藥量Q2按以下公式計算:

式中:q為炸藥單耗，0.833kg/m3，a為孔距，8m，b為排距，7m，H為臺階高度，15m。

計算得每面炮總藥量在28t左右。

⑥裝藥結(jié)構(gòu):連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。

⑦充填高度:一般充填高度不小于底盤抵抗線的0.75倍，根據(jù)每孔設(shè)計裝藥量運用公式:L=H－Q/68 (L－充填高度，H－孔深，Q－每孔裝藥量，式中數(shù)字68為炮孔每m裝藥量，單位kg/m)計算得:17.5m深炮孔充填7.2m，符合爆破設(shè)計與安全要求［2］。

4 (地表)爆破網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)該地段巖性和邊坡的穩(wěn)定性情況，地表網(wǎng)絡(luò)使用大段別毫秒延期雷管延時，即控制排和控制列分別用65ms和100ms的非電導(dǎo)爆管雷管搭配。第一面炮采用V型起爆方式，其余各面炮采用斜線起爆方式，并保證相鄰孔間延期時間≥20ms，嚴(yán)格實行逐孔起爆［3］。

5 爆破安全

主要是控制爆破振動，爆破振動控制以控制單面炮爆破規(guī)模和控制最大一響藥量為主要措施。每面炮的主炮孔(含緩沖孔)控制在40個以內(nèi)，并適當(dāng)延長地表網(wǎng)絡(luò)延期時間，相鄰炮孔地表網(wǎng)絡(luò)延期時差控制在20ms以上，防止爆破振動疊加。

距離邊坡最近的炮孔爆破引起質(zhì)點的振動速度按薩道夫斯基公式計算如下:

薩道夫斯基公式:v=K1K2(Q1/3/R)a

式中:

v為爆破引起的質(zhì)點振動速度，cm/s;

Q為單響藥量，輔助孔50kg，第一排緩沖孔第一段裝藥300kg，第二排緩沖孔500kg;

R為藥柱中心到65邊坡(坡底)的最近距離，輔助孔、第一排緩沖孔與第二排緩沖孔到65邊坡(坡底)的最近距離分別為11.48m、18.96m與22.98 m;其確定依據(jù)見圖7(50－35臺階剖面圖)［4］。

圖6 50－35臺階剖面圖

各項取值代入公式計算結(jié)果見表1(爆破振動計算結(jié)果表)［5］。

表1 爆破振動計算結(jié)果表

通過以上計算，50m水平的輔助孔、第一排緩沖孔、第二排緩沖孔爆破引起的質(zhì)點振動速度均在20cm/s以下，按《基巖破壞特征與實際質(zhì)點振速的關(guān)系》分析:理論上該震動值對軟弱面少的邊坡是安全的，但因該地段邊坡斷層、節(jié)理與裂隙發(fā)育，不排除爆破時坡面?zhèn)€別不穩(wěn)定浮石會滾落(19cm/s時土巖破壞特征)［6］。

6 結(jié)語

本次銅廠采區(qū)黃牛前50m水平臨近固定邊坡的爆破進展順利，爆后邊坡安全穩(wěn)定。隨著銅廠采區(qū)采礦工程不斷推進，最終邊坡形成速度加快、高度不斷增加，在實際生產(chǎn)中嚴(yán)格控制臨近邊坡的深孔爆破，確保礦區(qū)邊坡穩(wěn)定尤其重要。

［1］顧毅成.爆破工程施工與安全.北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

［2］劉殿中，楊仕春.工程爆破實用手冊.北京:冶金工業(yè)出版社，2003.

［3］于亞倫.工程爆破理論與技術(shù).北京:冶金工業(yè)出版社，2003.

［4］潘忠偉.富家塢礦區(qū)臨近最終邊坡深孔爆破設(shè)計與施工.銅業(yè)工程，2009，(3).

［5］高直，張海軍.影響中深部充填質(zhì)量的因素探討及對策.銅業(yè)工程，2009，(4).

［6］吳朝陽.導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)在德興銅礦露天爆破中的應(yīng)用.銅業(yè)工程，2007，(3).

Practice of Blasting near Fixed Slope of Huangniuqian Mining Area in Tongchang

ZHOU Sheng－fu

(JCC Dexing Copper Mine，Dexing，Jiangxi，China 334224)

After 50 years mining operation，now deep mining situation has been formed in Tongchang Mining area of Dexing Copper Mine.The final slope has been formed on north，east and south three directions，which most heights of 300m.With the continuous striping and mining engineering，the 50m level fixed slope blasting before Huangniuping in Tongchang mining area should be safely completed，which can stabilize the slope and to be reference to similar mines.

Tongchang;blasting parameter;blasting net;safety measure;slope stability

TD824.7

B

1009－3842(2011)01－0020－03

2010－11－10

周升福(1965－)，男，江西武寧縣人，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)管理工作，E－mail:624349679@qq.com