预裂爆破研究与应用

预裂爆破研究与应用

张海洋

招金矿业股份有限公司夏甸金矿山东招远265400

摘要：本文依据本人工作实例，以夏甸金矿采用的上向进路充填采矿的方法为例，先简述了矿体开采技术的条件及现状，又浅述了预裂爆破理论研究与应用，以供同业人员参考。

关键词；矿体；夏甸金矿；爆破

1矿体开采技术条件及开采现状

1.1矿体开采技术条件

矿体赋存于招—平断裂带下盘的黄铁绢英岩中，与主断裂呈平行分布，属构造破碎带蚀变岩型金矿床。矿体呈脉状，走向北东约40°，倾向南东，倾角45°～55°，矿体厚度为10-40m不等。主断裂为主要的控矿构造，矿体上盘围岩为绢英岩化花岗质碎裂岩，下盘围岩为花岗质碎裂岩，赋矿岩性为黄铁绢英岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩。

1.2矿山开采现状

夏甸金矿目前主要采用上向进路充填采矿方法，目前该采矿方法运用较成熟，采场落矿主要采用凿岩台车，水平浅孔落矿，炸药采用乳化炸药，起爆方式采用导爆管起爆，采场宽度一般为5-7m，采用该采矿方法，要求顶板光面爆破留有半孔，半孔合格率要求达到80%以上，矿体上盘围岩为绢英岩化花岗质碎裂岩岩石破碎岩性为，该岩性在部分采场内极不稳固，施工光面爆破方法仍不能控制顶板冒顶、塌方现场。顶板炮孔施工高度3.5m，而后因为采场爆破以及节理面影响，顶板排险后高度达到5.0m，即便锚杆支护后，采场顶板仍不稳固。故而考虑采用预裂爆破方式进行试验，对顶板进行保护，减少对顶板影响。

2预裂爆破理论研究与应用

2.1预裂爆破理论研究

预裂爆破是沿开挖线钻一排较密集的预裂孔，一般采用不耦合装药形式，装入少量炸药，并且预先起爆后先于主炮孔起爆的爆破方法。预裂孔爆炸后沿孔面形成预裂面。当主爆孔爆破时，由于爆炸应力波传至这一预裂而产生反射，应力波一般可衰减50-80%，因而阻止了对保留岩体的破坏，开挖后能沿开挖线形成平整光滑的壁面。

预裂爆破广泛地应用于露天矿最终边坡、水利、铁路、公路工程的固定边坡、地下硐室和巷道开挖工程的周边等。

A预裂爆破施工要点

（1）严格按设计孔位施工，炮孔前后移位偏差不应大于20-30cm。

（2）采用不耦合装药结构是，药包应尽可能放置在炮孔中心，炮孔底部药量应增加1-3倍。

（3）炮孔一般不超深，孔口未装药部分是孔深的15-30%。

（4）预裂孔应预先起爆或超前临近主炮孔50-100mm起爆。

5）预裂孔一般应同时起爆，但为了降低预裂孔爆破的地震波效应，亦可分段起爆。

B预裂爆破参数选取

预裂爆破主要得参数是炸药品种、孔距、孔径、不耦合系数和线装药密度，可根据岩体结构、岩石性质及对工程质量的要求通过实验和按照实例数据选取。爆破工作者通过大量的爆破实践和理论研究，提出一些计算预裂爆破参数的经验和半经验公式。

（1）经验公式

公式中：k——不耦合系数；

a——孔距，cm；

D——炮孔直径，45mm；

——岩石极限抗压强度，取36MPa；

经计算：k=1+18.32*0.39=8.25

a=19.4*4.5*5.53*0.35=171.3m

（2）半经验公式

公式中：

f——岩石普氏坚固性系数，取值为6。

A——合理预裂孔距，mm

经计算k=2.3；

A=494mm

2.2预裂爆破现场应用情况

预裂爆破效果评价：一般常采用不平整度及保留孔痕百分率作为效果评价指标。

（1）不平整度标示预裂面的超欠挖程度，即相对于预裂孔轴线平面的差值。开挖工程宜小于30-50cm。

（2）保留孔痕百分率，预裂爆破后再岩壁上留有清晰的半面孔痕迹，它可直接反应出炮孔周围的破坏程度。坚硬岩石保留孔痕百分数应大于70%，软岩应大于50%。

目前矿用爆破器材为乳化炸药、导爆管、导爆索；乳化炸药直径为35mm，药卷密度为1g/cm³；导爆索直径为6mm，药量为12g/m，考虑到岩石破碎情况，以及要求顶板保留孔痕间距不大于800mm，确保顶板稳定性，预裂孔初步采用导爆索+导爆索的装药模式，A取值为500mm，k取值为8。

经过摸索试验，最终得到较稳定效果，顶板眼间距由原来800mm改为500mm，顶板眼与崩落眼间距为40-60cm，预裂孔（顶板孔）装药量由原来4管炸药，改为现在1管炸药，顶板超欠挖量小于50cm，顶板半孔痕大于70%；导爆索底端连接炸药，预裂孔通过导爆索并联连接，同时起爆，并先于崩落眼起爆。促使爆破后顶板形成预裂缝又不影响顶板稳固性。如图为采场装药图、爆破效果图、炮孔设计图

3结束语：

通过对破碎采场顶板采用预裂爆破的爆破方法，顶板裂隙得到控制，有效地避免采场顶板冒顶现象，并且提高采场落矿效率。通过该方法能有效控制顶板，避免因为塌方，不稳固而停工造成上盘矿石损失，有效回收了高品位矿石。例如在565分层破碎采场应用而回收矿石量2000t，平均品位2.11g/t，金属量4220g，产生效益为63.3万元。该方法对于类似地质情况的矿山具有借鉴意义。

参考文献：

[1]基于HHT方法的爆破地震信号分析[J].张义平，李夕兵，赵国彦.工程爆破.2005（01）

[2]岩石爆破炮孔孔壁压力的试验研究[J].凌伟明.矿冶.2004（04）