峨口鐵礦巖石產(chǎn)狀與爆破質(zhì)量關(guān)系的研究

呂 銳 郭鵬杰

太原鋼鐵集團(tuán)公司峨口鐵礦 山西 太原 034207

露天采場北區(qū)主要在28－38線,南區(qū)主要在24－56線。礦層走向?yàn)?0°～110°傾向南南東或北北西,傾角變化于12～70°間,呈來回褶曲,波狀起伏頻繁的層狀、似層狀產(chǎn)出,礦層產(chǎn)狀有緩、陡、直立及倒轉(zhuǎn)之變化,局部較緩,整體較陡。采場巖石產(chǎn)狀復(fù)雜,南東區(qū)靠近北幫部位、南西區(qū)西南幫部位、北西區(qū)西南幫部位巖石產(chǎn)狀過于傾斜,在現(xiàn)采用的逐孔微差起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下,采用常規(guī)的爆破網(wǎng)絡(luò)連線設(shè)計(jì)即巖石拋擲方向平行于巖石傾向,會造成每次爆破后破裂線坡頂破裂過大,底盤抵抗線過大,后座嚴(yán)重,影響爆破效果以及下個爆區(qū)穿孔時(shí)頭排孔的布孔,甚至?xí)a(chǎn)生根底,影響鏟裝作業(yè)效率。

近幾年的露天中孔爆破中,由于巖石產(chǎn)狀對爆破效果產(chǎn)生的影響導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低的情況時(shí)有發(fā)生。

一、針對上述出現(xiàn)的的爆破問題，歸納為以下三個方面

1、現(xiàn)場因素：在現(xiàn)有鉆機(jī)只能穿垂直中深孔條件下,炮孔與巖層走向均為斜交或垂直,沿臺界面的巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且各巖層的力學(xué)性質(zhì)差別較大,爆破后將產(chǎn)生不等的后翻和不規(guī)則的臺階坡面,造成臺階底部阻力過大,底盤抵抗線過大,導(dǎo)致后續(xù)爆區(qū)頭排孔無法穿到設(shè)計(jì)孔位,嚴(yán)重影響后續(xù)爆破效果。

2、設(shè)計(jì)連線：在巖石結(jié)構(gòu)面復(fù)雜的爆區(qū)進(jìn)行爆破連線設(shè)計(jì)時(shí),未能充分考慮巖石產(chǎn)狀對爆破效果的影響,依然按照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行連線設(shè)計(jì),使得巖石拋擲方向與巖石走向傾角夾角＜90°,造成炸藥爆炸產(chǎn)生泄能作用,導(dǎo)致爆炸能量沿巖石結(jié)構(gòu)面軟弱帶高速泄漏,未能全部用來破碎巖石,影響爆破質(zhì)量。

3、布控設(shè)計(jì)：布控設(shè)計(jì)時(shí),未充分觀察現(xiàn)場巖石結(jié)構(gòu)面特征,按照既定的孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行布孔,在巖石結(jié)構(gòu)面復(fù)雜部位,布孔參數(shù)及孔深均未進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,造成爆破效果不理想。

二、針對上述問題采取的措施

1、預(yù)穿孔設(shè)計(jì)：每個爆區(qū)穿孔前,首先,現(xiàn)場觀察巖石結(jié)構(gòu)面,充分分析巖石產(chǎn)狀,然后,根據(jù)觀察結(jié)果,提前進(jìn)行預(yù)穿孔設(shè)計(jì),在巖石產(chǎn)狀復(fù)雜部位適當(dāng)調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)或增加加密孔,提高爆破時(shí)炸藥爆炸能量對巖石破碎的做功率,提高爆破質(zhì)量。

2、現(xiàn)場布孔：布置頭排孔時(shí),充分觀察臺階坡面巖石產(chǎn)狀及底盤抵抗線情況,在巖石產(chǎn)狀過緩、底盤抵抗線過大的地方,在保證鉆機(jī)穿孔安全前提下,適當(dāng)減小頭排孔距坡頂距離,縮小頭排孔距,加大超深,用以克服巖石產(chǎn)狀過緩及底盤抵抗線過大的爆破阻力,改善爆破前沖及巖石破碎效果。

3、連線設(shè)計(jì)：已成爆區(qū),在無法改變穿孔條件的情況下,進(jìn)行爆破連線設(shè)計(jì)時(shí),首先現(xiàn)場觀察巖石走向及傾向,現(xiàn)場確定起爆點(diǎn)及大致巖石拋擲方向;然后利用奧瑞凱軟件進(jìn)行連線設(shè)計(jì)時(shí),(1)確定合理的爆破延時(shí),在巖石結(jié)構(gòu)面復(fù)雜部位縮小延時(shí)時(shí)間,增加爆破時(shí)巖石之間的相互碰撞,提高破碎效果;(2)根據(jù)現(xiàn)場確定的起爆點(diǎn),選擇最優(yōu)的連線方式即巖石拋擲方向與巖石走向傾向夾角≥90°,增加巖石移動距離,提高鏟裝效率。

三、采取措施后爆破效果跟蹤

1、南東區(qū)1612水平爆破,爆破自由面為爆區(qū)東向,起爆方式為“v”型起爆,由于穿孔區(qū)巖石走向傾向與拋擲方向＜90°,將會引起此區(qū)域嚴(yán)重側(cè)翻,極易造成邊墻、大塊、飛石等爆破質(zhì)量事故,且一旦大面積側(cè)翻,將影響到南東區(qū)301的一趟距爆區(qū)南20m 跨臺階高壓線路,其次側(cè)翻處理需動用挖機(jī),且影響鉆機(jī)下一步穿孔計(jì)劃。為避免此種情況出現(xiàn),需要在連線設(shè)計(jì)采取措施。

(1)首先起爆點(diǎn)的選擇。爆區(qū)自由面為東向,考慮對北幫的影響,結(jié)合爆區(qū)拋擲方向,起爆點(diǎn)位置考慮設(shè)置在爆區(qū)前排偏北5＃孔位置,有利于控制爆區(qū)南部及西部穿孔區(qū)域不發(fā)生后翻。

爆區(qū)布孔圖

(2)調(diào)整爆區(qū)東南部位容易發(fā)生側(cè)翻位置的連線結(jié)構(gòu)及時(shí)間,使拋 擲方向由東北向轉(zhuǎn)為北向。

(3)調(diào)整邊邦區(qū)域的延期時(shí)間,降低對邊邦的沖擊。

(4)為保護(hù)邊坡,減少整個爆區(qū)同響孔數(shù)目,采取“v”型結(jié)構(gòu)起爆網(wǎng)絡(luò),將同響數(shù)目控制在4個以內(nèi)。

經(jīng)優(yōu)化爆破網(wǎng)路,爆破后爆堆按設(shè)計(jì)方向移動,沒有發(fā)生后、側(cè)翻,破裂線明顯,巖石破碎效果好。

四、結(jié)束語

通過對巖石結(jié)構(gòu)面與爆破效果關(guān)系的研究分析,巖石結(jié)構(gòu)面對爆破效果有顯著的影響,易在結(jié)構(gòu)面軟弱帶對炸藥產(chǎn)生泄能作用,結(jié)構(gòu)面分布復(fù)雜對爆堆的塊度分布規(guī)律也有重要影響。得出如下結(jié)論：炮孔與巖層走向斜交或垂直布置,爆破設(shè)計(jì)巖石拋擲方向與巖層走向夾角＜90°時(shí),后沖較小,巖體位移也小,臺階底部阻力大,易產(chǎn)生根底,電鏟挖掘效率低,易造成后續(xù)底盤抵抗線過大;爆破設(shè)計(jì)巖石拋擲方向與巖層走向夾角≥90°時(shí),后沖較大,爆堆較低,巖石破碎情況好,臺階底部阻力小,不易產(chǎn)生根底,對后續(xù)爆區(qū)底盤抵抗線影響較小。