李曉平

(湖州南方礦業(yè)有限公司)

長(zhǎng)山壕露天礦爆破根底產(chǎn)生原因及控制措施

李曉平

(湖州南方礦業(yè)有限公司)

根底率高一直是長(zhǎng)山壕露天礦爆破生產(chǎn)中的一個(gè)突出問(wèn)題，出現(xiàn)根底后不僅需要進(jìn)行二次爆破，增加開(kāi)采成本，而且還影響到后續(xù)的鏟裝作業(yè)，減緩施工進(jìn)度。通過(guò)分析該礦山根底產(chǎn)生的部位及原因，分別從破巖機(jī)理、參數(shù)優(yōu)化、組織施工等方面提出了降低根底率的措施，對(duì)于改善爆破效果有一定的參考價(jià)值。

臺(tái)階爆破 根底 控制措施 爆破效果

長(zhǎng)山壕露天礦位于內(nèi)蒙古烏拉特中旗境內(nèi)，礦體受地層、構(gòu)造破碎帶及片理化帶控制，含礦巖石主要為千枚巖、片巖、千枚狀板巖等，巖石堅(jiān)固系數(shù)8～10。礦帶整體呈EW—NEE走向，以1條NE向的壓扭性斷裂構(gòu)造為界，分為東西2個(gè)礦帶。礦體在平面上呈雁列式或平行排列成群出現(xiàn)，間距10～20 m。礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)臺(tái)階高度12 m，分2個(gè)階段完成，每個(gè)階段形成6 m，鉆孔直徑140 mm，采用多孔粒狀銨油炸藥和混裝乳化炸藥，孔排距5 m×4 m，超深1m。對(duì)爆破結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，根底率一直居高不下，曾一度達(dá)到10%，不但增加了開(kāi)采成本，而且對(duì)后續(xù)鏟裝作業(yè)及設(shè)備磨損影響較大，有必要采取措施加以解決。

1 根底產(chǎn)生原因

1.1 底盤抵抗線

在臺(tái)階爆破中，底盤抵抗線對(duì)根底的產(chǎn)生具有重要影響。隨著長(zhǎng)山壕露天礦產(chǎn)量的不斷增加，時(shí)常出現(xiàn)清渣未完全完成便需爆破的現(xiàn)象，即存在一定程度的壓渣爆破，導(dǎo)致底盤抵抗線有一定的增加[1]。炸藥在巖石中爆炸產(chǎn)生的能量一部分用于破碎巖石，另一部分對(duì)巖石做功產(chǎn)生位移，如果底盤抵抗線過(guò)大，爆炸產(chǎn)生的能量不足以破碎前排巖石并發(fā)生位移，在臺(tái)階底部將留下根底。另外，礦山采用5 m×4 m的孔排距，由于炮區(qū)每次爆破排數(shù)較多，平均達(dá)到12排以上，排數(shù)越多后排巖石爆破夾制作用越大，因此最后一排根底率往往最高。

1.2 超 深

臺(tái)階爆破超深是指在臺(tái)階高度的基礎(chǔ)上超鉆一定的深度，目的是利用超深部分的藥量克服底盤巖石的阻力。超深需在一個(gè)合理范圍內(nèi)，超深不足的結(jié)果是炸藥能量達(dá)不到破碎巖石的效果，將導(dǎo)致根底產(chǎn)生；超深過(guò)大一方面浪費(fèi)鉆孔和炸藥，另一方面影響下一平臺(tái)的爆破效果。長(zhǎng)山壕露天礦原超深1 m，爆破后平臺(tái)很不平整，出現(xiàn)較大起伏，主要是超深不足所致。

1.3 起爆方式

長(zhǎng)山壕礦山采用國(guó)產(chǎn)非電毫秒導(dǎo)爆管雷管，將炮區(qū)中間2排作為主控排依次起爆，兩邊雁行依次起爆，如圖1所示。該起爆方式弊端有：首先主控排起爆無(wú)自由面，為大規(guī)模的掏槽爆破，爆破夾制作用大，在相同超深情況下易產(chǎn)生根底；其次爆破后的爆堆不夠集中，影響鏟裝效率。

圖1 起爆方式

2 根底率控制措施

2.1 確定合理的底盤抵抗線

合理的底盤抵抗線是取得較優(yōu)爆破效果的重要保證，底盤抵抗線的確定受巖石可爆性、孔徑、臺(tái)階高度、臺(tái)階坡面角等因素的影響，一般可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定，常用的經(jīng)驗(yàn)公式有以下幾類[2]。

根據(jù)鉆孔作業(yè)的安全條件計(jì)算底盤抵抗線：

Wd≤Hcotα+B ,

(1)

式中，Wd為底盤抵抗線，m；H為臺(tái)階高度，m；α為臺(tái)階坡面角，(°)；B為鉆孔中心至坡頂線的安全距離，m。

若H=6 m，α=65°～70°，B=1.5～2 m，由式(1)可計(jì)算得：Wd=3.7～4.8 m。

根據(jù)臺(tái)階高度和孔徑計(jì)算底盤抵抗線，公式為

Wd=Kd ,

(2)

式中，K為與孔徑相關(guān)的系數(shù)；d為孔徑，取140 mm。

在壓渣爆破和小孔徑條件下，K=20～30，代入式(2)，計(jì)算可得：Wd=2.8～4.2 m。

根據(jù)巖石堅(jiān)固系數(shù)計(jì)算底盤抵抗線，公式為

Wd=(0.24HK′+3.6)d/150 ,

(3)

式中，K′為與巖石堅(jiān)固系數(shù)相關(guān)的系數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 巖石堅(jiān)固系數(shù)K′取值

利用式(3)計(jì)算可得：Wd=4.4 m。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果并結(jié)合長(zhǎng)山壕礦山的爆破實(shí)踐，綜合考慮壓渣的影響，前排抵抗線取4 m。

針對(duì)爆后平臺(tái)不平整問(wèn)題，采用寬孔距小排距的爆破技術(shù)，可增大爆破漏斗角，形成弧形自由面，為后排爆破創(chuàng)造了一個(gè)弧形裂隙，進(jìn)而為巖石受拉伸破壞創(chuàng)造有利條件。該技術(shù)的關(guān)鍵是確定合理的炮孔密集系數(shù)。如圖2所示，A、B、C、D為炮孔，C、A和B、D同時(shí)起爆，α為漏斗角，a、b分別為孔距和排距。當(dāng)DA=DB=DC時(shí)，后爆炮孔D爆炸后在先爆炮孔A、B形成的邊界面ACB上的邊界阻力相等，炸藥能量利用率最高，爆破效果最佳。此時(shí)，△ACD和△BCD為等邊三角形，∠α=120°，利用幾何關(guān)系可得:a=3.46b，即密集系數(shù)m=3.46。但在實(shí)際爆破中采用的是柱狀藥包，形成的是弧形自由面，且被爆巖體并非完全均質(zhì)，而是各向異性，因此需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)密集系數(shù)加以修正[3]?，F(xiàn)場(chǎng)爆破漏斗試驗(yàn)表明：當(dāng)孔距a=5.8 m時(shí)，∠α≥120°，爆破效果較好。根據(jù)柱狀藥包爆破機(jī)理并顧及現(xiàn)場(chǎng)巖石特性，修正后的密集系數(shù)m=1.65，則排距b=3.5 m。

圖2 臺(tái)階爆破漏斗平面

2.2 合理確定超深

常用的超深計(jì)算方法為幾何法，如圖3所示。當(dāng)孔底至臺(tái)階底部的距離最小時(shí)可確保不出現(xiàn)根底，此時(shí)∠β=90°，炸藥能量利用率最高。根據(jù)相關(guān)計(jì)算可得：超深取1.5～1.9 m，第2排起后排超深取1.3～1.6 m。綜合上述計(jì)算結(jié)果并顧及有壓渣爆破的存在，前排超深取1.7 m，從第2排起后排超深取1.5 m。另一方面，由于礦山爆破排數(shù)較多，最后一排巖石夾制作用大，最后一排超深取1.7 m[4]。

圖3 超深計(jì)算

2.3 采用V形起爆方式

采用毫秒微差非電導(dǎo)爆管V形逐孔起爆方式(圖4)，可縮小爆堆拋擲距離，有效控制后沖現(xiàn)象，減少根底，爆后平臺(tái)平整。

圖4 V形起爆

2.4 加強(qiáng)施工管理

加強(qiáng)爆破工程技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，對(duì)爆破施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督和管理，嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)施工。

3 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合長(zhǎng)山壕礦山的爆破現(xiàn)狀，分析了根底產(chǎn)生的部位和原因，分別從底盤抵抗線、孔網(wǎng)參數(shù)、起爆方式等方面對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，給出了控制根底的技術(shù)措施。實(shí)踐結(jié)果表明，礦山根底率降低至2%左右，成效顯著。

[1] 彭 輝，池恩安，王謬新.中深孔臺(tái)階爆破降低大塊率的措施[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(7):65-67.

[2] 汪旭光.爆破工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

[3] 武成剛.大孔距小排距爆破技術(shù)在巴潤(rùn)礦裂隙巖層中的應(yīng)用[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2015.

[4] 鄧國(guó)英.雷熱夫斯基.露天礦多排爆破采用加深超鉆的經(jīng)驗(yàn)[J].爆破，1989(4)： 47-51.

2015-09-03)

李曉平(1962—)男，副總經(jīng)理，313117 浙江省湖州市長(zhǎng)興縣煤山鎮(zhèn)。