露天金属矿山边坡缓冲爆破技术的优化研究

露天金属矿山边坡缓冲爆破技术的优化研究

张学成

云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663701

摘要：针对不同地质条件，选择合理的爆破参数，才能有效控制破裂方向和破坏范围，从而达到边坡稳定、平整的设计要求。该文研究了参数选取的依据和过程，结合露天金属矿山边坡缓冲爆破技术的优化路径，取得了很好的爆破效果。

关键词：边坡；控制爆破；参数选择

引言

某金属矿山储量1.4 4多亿吨、矿区面积0.797km2，开采矿种年生产规模 400×104t。矿体分布总体上呈南北向展布，南宽北窄，南北长1 500余米，东西宽约580m。矿体赋存于古生界寒武系张夏组第四段地层中，呈一巨厚的层状产出。矿区地层大体产状平缓，节理裂隙较为发育，边缘地带有正逆断层和一些小型波状褶曲，矿体多为次坚石~普坚石，普氏系数5~12，多在8左右，露天开采，开采标高450m~220m，矿山剥采比0.13∶1。边坡控制爆破是维护边坡岩体稳定的重要技术措施，其基本方法有光面爆破和缓冲爆破。边坡开挖施 工中的爆破工作应遵循以下原则：（1）应尽量减少对保留岩体的破坏，形成平顺的边坡，减小爆破振动的有害影响，保持边坡稳定；（2）边坡开挖应尽量使用深孔台阶爆破、缓冲孔爆破、缓冲爆破、光面爆破等技术；（3）单响最大药量必须确保边坡稳定和周围环境安全，邻近保护层应符合《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（DL/T5389-2007）。

1主要爆破参数

矿区在标高+320m~+350m台段终了边坡，采用光面爆破为辅，缓冲爆破为主的技术，台阶高度15m，边坡倾角75°，金隅鼎鑫水泥公司矿山钻孔采用阿特拉斯D50一体化钻机，孔径150mm。现在对缓冲爆破中参数选取和方案确定做一些分析研究。尽管许多专家学者对缓冲爆破技术进行了详细的研究分析，但是受地质条件影响，各个矿山的爆破参数及开采工艺并不能适用于所有矿山，因此需要针对不同地质环境进行爆破参数以及工艺优化。从根本上来说，缓冲孔是设置在开挖边线的一排炮孔，先于主爆孔起爆， 主要作用为爆破形成的裂缝可以有效地降低主爆区爆破应力对保留岩体的影响。其爆破设计主要包含工程积累法与经验法，再融合理论算法，从而做出符合实际的爆破设计。在实际装药中，该工程缓冲孔比较深，底部夹制作用比较大，在孔底2m~2.5m范围内线装药密度应该增大，同时为了减小孔口围岩石破坏，孔口线装药密度应适当减小。药密度，qy为缓冲平均线装药密度，qg1为光爆孔加强段线装药密度，qg为光爆孔平均线装药密度。超深使得钻孔工作量增加，在每个孔深装药量一定的条件下，超深越大，爆炸产生的切向拉应力以及高压气体的气刃效应势必减小，同时也会增加填塞高度， 可能导致炮孔上部爆炸裂缝不明显，造成伞岩。超深太小，却又容易形成根底，经爆破试验并根据经验公式h=（10~20）D，故取h=1.5m。

又据L=H/sinα+h，取L=17m。缓冲孔爆破参数选取过程，缓冲孔前面主爆孔参数也简单说明一下：我所在鼎鑫矿山主爆孔采用三角形布孔，连续耦合装药，使用数码电子雷管进行逐孔起爆，孔间25ms，排间42ms。以两排孔为例，孔距为5m，排距4m。

2钻孔作业

钻孔前要严格做好测量放线工作，它是边坡按设计轮廓线开挖的重要保证。钻机平台是钻机移位和架设的场地，平台应尽量做到横向平整，纵向平缓。把地面平整好，并标好炮孔位置，调整好炮孔角度。钻孔要点：“对位准，方向正，角度精。”钻机司机必须熟悉岩石性质，摸清不同岩石的凿岩规律，提高钻机钻孔技术水平，保证钻孔质量，减少误差，争取做到所有缓冲孔位于一个平面上。

3装药

药串加工：通常采用普通Φ32mm乳化药卷与导爆索制成药串，进行间隔装药。可以用胶带也可以用塑料扎带把乳化药卷和导爆索捆绑在一块儿，注意要和导爆索捆扎紧，药串做好后，多人将其轻轻抬起，缓缓放入孔内， 在孔口用木棍将导爆索固定好，然后再用膨化硝铵炸药袋堵到药柱上方，根据环境情况，用岩粉堵孔1.5m~2.5m左右并堵实。本案中每个缓冲孔共需Φ32mm×300g乳化药卷51 卷，在底部2.5m内，将18个药卷分别按4、4、4、3、3个一捆等距捆扎在导爆索上；在中间10m范围内，将28个药卷每两个一捆，均匀间距捆绑在导爆索上；再向上2m内，将5个药卷1个1捆，间距相等捆绑在导爆索上。注意切割导爆索要用锋利刀具，导爆索长度要比孔深多留1m左右。

4网路连接与起爆

缓冲（光面）爆破起爆网络宜用导爆索连接，利用导爆索的高爆速可以将孔内间隔的药卷连接起来实现同时起爆。导爆索网络的敷设要严格按照设计的方式和要求进行，连接时必须从最远地段开始逐步向起爆点后退。在敷设和连接导爆索起爆网路时，要注意以下几点：

（1）同一导爆索网路中，应使用同一工厂生产的同一牌号导爆索，以免由于其暴力、感度、爆速差别而发生拒爆现象。（2）导爆索使用前应进行外观检查，包缠层不得出现松垮、涂料不均、折断以及油污等不良现象，对质量有怀疑的段应当切除，集中销毁。（3）普通导爆索不能在烈日下长时间暴晒，防止内外层防潮涂料溶化深入药芯使药芯顿感。（4）在敷设过程中，防止导爆索折角、打结、挽圈，并尽量避免交叉。（5）搭接导爆索网路时，搭接长度不能小于 15cm；支索搭接方向任何时候都不能与干索爆轰波方向夹角大于90°。（6）用电雷管正向起爆导爆索，即雷管聚能穴应朝向导爆索传爆方向。为了降低导爆索爆炸时产生的噪声和空气冲击波，应该用岩粉将导爆索掩埋。缓冲孔先于主爆孔150ms起爆。

5爆破试验和爆破效果

科学确定主爆破及缓冲爆破孔网参数、起爆顺序、延时时间间隔等爆破参数，先后在模拟设计的基础上进行了三次爆破，并不断改进和完善，最终形成了一套合理的爆破参数。爆后经检查效果良好，炮孔存留率达85%以上，坡面比较平整，岩体比较稳定。

6结束语

光面爆破和缓冲爆破二者的成缝机理基本一致，都是沿设计轮廓面产生规整裂缝面的控制爆破技术，目的是保持岩体完整、规则、稳定[8]。在选择爆破参数时需认 真分析实际地质条件，节理裂隙的发育情况，还应通过爆破实验修改，确定各项参数，同时对于钻孔、装药、起爆等各个环节都需要做到符合实际要求，符合爆破安全操作规程。本文通过对金隅鼎鑫公司露天金属矿终了边坡缓冲爆破相关爆破参数的研究，对爆破工艺进行了优化， 其中的爆破设计和施工经验可作为同类矿山实施相似孔径的缓冲（光面）爆破时进行参考。

参考文献：

[1]顾毅成.爆破工程施工与安全[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[2]汪旭光.爆破设计与施工[M].中国工程爆破协会编.北京冶金工业出版社，2011.

[3]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[4]马占一.高台阶拉铲倒堆剥离抛掷爆破关键技术研究[Ｊ].露天采矿技术，2017，32（10）：15-18.

[5]任江，王潇.缓冲爆破技术在高边坡路堑开挖工程中的应用[Ｊ].采矿技术，第11卷，2011.