巖體構(gòu)造對(duì)露天礦深孔爆破的影響

朱樂　朱允　郭鵬

（1中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院河北保定071000；2河北建設(shè)集團(tuán)河北保定071051）

巖體構(gòu)造對(duì)露天礦深孔爆破的影響

朱樂1朱允2郭鵬1

（1中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院河北保定071000；2河北建設(shè)集團(tuán)河北保定071051）

本文通過對(duì)深孔爆破的要求的提出，簡單介紹了相關(guān)的安全防護(hù)技術(shù)，并通過對(duì)巖體構(gòu)造對(duì)露天礦深孔爆破的影響的分析，對(duì)大塊巖體產(chǎn)生大塊的模式類型進(jìn)行了總結(jié)。

巖體構(gòu)造深孔爆破

深孔爆破法是一些大型的露天礦山回采、剝離等工程中常用的方法。深孔爆破法又稱為梯段爆破法。當(dāng)孔徑在75mm以上時(shí)，一般炮孔的深度在8～15m?？讖揭话阍?50～300mm，最大時(shí)可達(dá)450mm。深孔爆破屬于松動(dòng)爆破，爆破堆會(huì)在原處堆積。

1　深孔爆破的要求

（1）爆堆形狀合理：爆堆必須不埋鐵道，其空間尺寸要合理，從而使鏟裝設(shè)備的生產(chǎn)能力得到最大限度的發(fā)揮。

（2）爆破中盡量減少大塊的產(chǎn)生，盡量使爆破塊度均勻、減少二次破碎量。

（3）盡量降低爆破產(chǎn)生的地震效應(yīng)以及減少飛石的產(chǎn)生，從而減少對(duì)周圍住房、廠房的影響。

（4）盡量增大出巖率。

（5）降低生產(chǎn)成本，從而響應(yīng)國家建立新型節(jié)約型社會(huì)的號(hào)召。對(duì)露天礦山爆破成本造成影響的因素比較多，其成本主要由人員工資、炸藥車費(fèi)、炸藥消耗以及雷管消耗四個(gè)部分組成,而在這四部分組成中，前兩項(xiàng)只要定員、定量合理基本上就沒有問題，而炸藥費(fèi)是一定的，所以，炸藥單耗成為了成本控制的重點(diǎn)。

2　露天深孔爆破中的安全防護(hù)技術(shù)

爆破的有害效應(yīng)包括：沖擊波、飛石、地震波、有毒氣體、噪聲以及粉塵。在進(jìn)行露天礦深孔爆破時(shí)，必須對(duì)沖擊波、飛石以及地震波三項(xiàng)進(jìn)行安全距離的控制，除此之外，起爆網(wǎng)絡(luò)的可靠起爆也是主要控制的參數(shù)之一。

在露天深孔爆破中，所涉及的安全控制技術(shù)包括：地震波安全距離以及防護(hù)技術(shù)、飛石安全距離計(jì)算以及防護(hù)技術(shù)、爆破沖擊波安全距離的計(jì)算與防護(hù)技術(shù)、起爆網(wǎng)絡(luò)安全起爆技術(shù)。

3　爆破效果的影響因素

3.1炸藥爆炸能量對(duì)巖石爆破的影響

炸藥爆炸產(chǎn)生的能量對(duì)巖石的作用是以應(yīng)力波的形式，在它們的作用過程中，要對(duì)巖石以及炸藥的波阻比、炸藥的性能（爆熱、密度、煤速）進(jìn)行考慮。當(dāng)巖石屬于中等阻抗類別時(shí)，應(yīng)力波的峰值不宜過高，但要對(duì)應(yīng)力波的作用時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L；而當(dāng)巖石阻抗較高時(shí)，應(yīng)力波的峰值應(yīng)該較高。

3.2爆破技術(shù)對(duì)巖石爆破的影響

爆破技術(shù)參數(shù)主要包括：起爆藥包位置、孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆順序等。目前來說，國內(nèi)外礦山在進(jìn)行深孔爆破時(shí)，為了對(duì)爆破作用進(jìn)行控制一般采用預(yù)裂爆破以及多排微差擠壓爆破。

3.3巖體的整體構(gòu)造對(duì)巖石爆破的影響

巖體的構(gòu)造是多種多樣的，我們本文選取了4種類型，來對(duì)巖體的整體構(gòu)造對(duì)爆破作用的影響進(jìn)行分析。

當(dāng)臺(tái)階坡面與巖層傾向相反時(shí)，后沖較小，巖體的位移較小且爆堆高,臺(tái)階底部阻力大。

當(dāng)臺(tái)階坡面傾向與巖層傾向一致時(shí)，后沖較大，巖體位移相對(duì)增加，且爆堆較低，不易產(chǎn)生“根底”。

當(dāng)炮孔與巖層走向垂直或斜交布置時(shí)，沿臺(tái)階面的巖層較多，由于各巖層之間的力學(xué)性質(zhì)存在較大的差別，這是十分不利于爆破的過程的。

當(dāng)為水平巖層與臺(tái)階平面重合,可形成接近90°的臺(tái)階坡面角，這是較理想的爆破條件。其沿藥包長度向的抵抗線相等,這樣就使得產(chǎn)生的塊度更加均勻，即使沒有超深也不易產(chǎn)生“根底”。

4　巖體使深孔爆破中產(chǎn)生大塊原因分析

4.1炸藥爆炸過程分析

炸藥爆破巖體是一個(gè)瞬間的動(dòng)力學(xué)過程，主要包括兩個(gè)階段：首先是爆炸沖擊波以及應(yīng)力沖擊波的作用階段，它會(huì)造成巖體的初級(jí)破裂；然后是爆炸氣體的產(chǎn)物的膨脹作用階段,這個(gè)階段能夠在巖體中形成裂隙起動(dòng)、擴(kuò)展、貫通，并轉(zhuǎn)化為一定的能量使巖體進(jìn)一步破碎和產(chǎn)生拋擲。在這個(gè)過程中，巖體的結(jié)構(gòu)是影響應(yīng)力波傳遞的重要影響因素，對(duì)其爆破結(jié)果也有直接的影響。

上文我們已經(jīng)介紹了巖體的結(jié)構(gòu)面在巖石爆破中的最佳效果模式：炮孔排列方向與弱面平行。弱面間距越大，應(yīng)力波引起巖體內(nèi)部層裂作用越弱；爆破作用阻力越大；當(dāng)弱面間距中等或偏小時(shí)，巖體破碎受弱面的影響較大，此時(shí)若抵抗線>最大允許碎塊尺寸>弱面間距，則炸藥單耗較小，且可減少二次破碎。

4.2臺(tái)階坡面巖體

在臺(tái)階坡面一定區(qū)域內(nèi)的巖體，由于受到前次的爆破沖擊會(huì)產(chǎn)生裂隙，巖石會(huì)被分為較大的塊兒，塊體脫落后會(huì)導(dǎo)致臺(tái)階坡面的凹凸不平。由于藥包與坡面部分的巖體距離較遠(yuǎn)，爆破能量傳遞損失較大，不足以破壞巖體；同時(shí)裂縫的存在也減弱了炮轟氣體的作用。

4.3爆區(qū)兩側(cè)以及后側(cè)巖體

爆區(qū)兩側(cè)以及后側(cè)炮孔是無效自由面，炮孔炸藥的能量不足以產(chǎn)生足夠多的裂縫使巖體破碎，從而產(chǎn)生大塊。

4.4特殊地質(zhì)地段巖石

堅(jiān)硬而致密的巖體，所以存在不易破碎的難爆礦巖體。對(duì)于這種巖體在爆破過程中，爆轟氣體難以侵入，在爆破中容易產(chǎn)生大塊。

由于軟硬巖交界的介質(zhì)變化，對(duì)應(yīng)力波產(chǎn)生了卸載，從而使得碰撞破碎效應(yīng)被消弱，因而產(chǎn)生大塊。

由于礦巖的節(jié)理、夾層、斷層以及裂隙發(fā)育地段的結(jié)構(gòu)特殊，在這些區(qū)域破碎質(zhì)量會(huì)比較差，從而使硬巖部分產(chǎn)生大塊。

5　結(jié)語

在對(duì)臺(tái)階的參數(shù)進(jìn)行確定時(shí)，需要考慮的因素很多。鉆孔與爆破只是一部分，除此之外還要考慮：開采順序、生產(chǎn)平衡以及工作線推進(jìn)方向等因素。對(duì)于爆破工作者來說，若從穿爆角度進(jìn)行考慮時(shí)，在進(jìn)行炮孔布置時(shí)要盡量使最小抵抗線避免朝向阻力最小的方向，減少?zèng)_擊波的早泄，從而使得炸藥能量的利用率得以提高，并且減少了飛石的發(fā)生。在多排微差爆破時(shí),應(yīng)調(diào)整起爆順序,改變最小抵抗線方向,以期達(dá)到理想的效果和塊度,盡量減少巖體構(gòu)造對(duì)爆破帶來的不利因素。

[1]李曉杰，曲艷東.中深孔爆破分層裝藥分層填塞研究.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2006，25.1：3269～3275.

[2]楚立申.中深孔爆破在大冶鐵礦的應(yīng)用.礦業(yè)工程.2008，6.2：39～40.

[3]白忠勝,潘長春等.中深孔爆破技術(shù)在邢東礦大斷面巖巷掘進(jìn)中的應(yīng)用.中國礦業(yè). 2010，19.6：79～81.

TU45[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-2-1