露天矿山高陡边坡预裂爆破技术应用与实践

露天矿山高陡边坡预裂爆破技术应用与实践

唐政  刘晴晴

新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆乌鲁木齐，830000

摘要：在露天矿山施工过程中经常会出现事故，因此提高边坡施工质量保证边坡稳定性具有十分重要的意义，特别是设计为高陡边坡的露天矿山显得更加突出和重要。而在露天矿山边坡施工过程中因岩面裂隙、断层、倾角、走向的复杂性，需要根据揭露的实际岩土情况设计最佳预裂孔爆破参数以保证边坡的施工质量。某矿区露天采剥工程地处高原高海拔，水文地质及岩土构造复杂，为高陡边坡设计，我们在施工实践中经过对预裂孔间距、孔径、装药方式、起爆方式等参数设计的反复优化和实践，最终得出了保障削坡质量的相关设计参数，目前预裂孔眼痕率高、削坡外形美观整齐。

关键词：预裂爆破；参数优化；边坡稳定

引言

预裂爆破技术具有改善超挖欠挖、降低爆破振动、提高最终边坡稳定性、形成平整预裂面的优点，被广泛应用于临近高陡边坡控制爆破中，规范的施工流程以及合理的爆破参数设计是预裂爆破成功的重要保证。例如某金矿岩性较差，节理裂隙发育，南部边帮1935台阶以上边坡已经达到最终境界。随着开采深度的逐年增加，边坡垮塌、浮石滚落等现象时有发生，对预裂爆破要求较高，从以往该矿山预裂爆破情况来看，爆破效果很差，边坡坑坑洼洼，超挖欠挖严重，基本难以见到半壁孔，软岩部位问题尤为严重，急需改进预裂爆破技术。

1探究露天矿山地质结构特征

对于超深孔预裂爆破技术的实施，首先要明确该地区露天矿山的地质结构特征。在研究区露天矿山的高陡边坡矿带位于该矿区的北部，矿带整体近东西向，走向90°～100°，倾向为北陡倾，倾角75°～90°，矿带走向呈中间大两端小的透镜状，延倾向上呈板状。该矿带长度约为1280m，宽度约50m～170m，延深约630m。赋矿岩性与围岩、夹石岩性基本一致，主要为构造角砾岩，其次有粉砂质绢云母绿泥石板岩、粉砂质绢云母板岩、粉砂质绢云母绿泥石板岩夹变细砂岩、粉砂质绢云母绿泥石板岩夹斑点状板岩。通过探究发现，该矿带的矿石工业类型归为中硫化物微细浸染型金矿石，矿石自然类型划分为原生矿石。

2水文地质简况

矿区内矿床的主要充水含水层为碳酸盐岩裂隙岩溶水，按充水含水层的溶水空间特征，水文地质勘探类型属于以岩溶含水层充水为主的矿床，为第三类中的第一亚类；按矿床与充水含水层之间的关系，属直接充水矿床；矿区主要矿体位于当地侵蚀基准面以下，附近地表水不构成矿床的主要充水因素，主要充水含水层、构造破碎带富水性中等，地下水补给条件差，水文地质边界较复杂，因此划分为水文地质条件中等矿床。根据建设投产后近两年的实际涌水情况，坑内呈多点、散状或集中点涌水，并受岩石裂隙发育影响临近采坑坑底4～5个作业平台普遍存在裂隙水、渗水，季节性涌水不明显。2020～2021年坑内实测涌水量近6000t／d，远超前期最大预测值2107／d的涌水量。

3超深孔预裂爆破技术调整

3.1起爆网络

超深孔预裂爆破技术中的电雷管并联连接引爆导爆索起爆网络，采用5段毫秒微差电雷管、3段毫秒微差电雷管、顺发电雷管和导爆索组成。本研究区的露天矿山存在高陡边坡，为了降低爆破震动对边坡的影响，因此选用16kg的预裂孔单响药量。采用超深孔预裂爆破技术时要注意预裂缝要贯通且在地表有一定开裂宽度。对于中等坚硬岩石，缝宽不宜小于1.0cm，坚硬岩石缝宽应达到0.5cm，将药卷分散绑扎在导爆索上。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大，底部药包应加强，约为线装药密度的2倍～5倍。装药时距孔口3m左右的深度内不要装药，可用粗砂填塞，不必捣实。填塞段过短，容易形成漏斗，过长则不能出现裂缝。

3.2主要参数的确定

通过对该地区露天矿山的主要参数进行测量得出，该地区钻孔直径为95mm，可选用高风压潜孔钻机进行钻孔；矿山的高陡边坡台阶高度为24m，超深可取0.8m；钻孔角度为60°～65°，孔距为1.5m；通过边坡坡率和倾角可以计算出炮孔深度为27.6m；使用砂子、粘土、岩粉等作为堵塞材料，堵塞长度为3m；装药结构为底部加强段：1.57kg/m，中部正常段：0.72kg/m，上部减弱段：0.48kg/m，单孔装药量为16kg。

3.3装药结构

由于超深孔预裂爆破技术的深孔封堵较长，最小抵抗线比临界抵抗线还要小，爆破只对岩石的内部起作用，正向装药和反向装药的差别不大，但正向装药更有利于作业，且节省起爆器材，以此选用正向不耦合装药结构。图2为装药结构截面，将药卷每三节捆绑在一起，增加药柱的直径，按线装药量分段绑扎在导爆索上，炸药沿着预裂孔进行分部。将32mm的药卷按照要求捆绑在导爆索以及竹片上，在孔底2m处装入1.57kg/m药量，该药卷的规格为32mm×22cm×200g。这种方式进行装药可以增加单位长度内的装药量，有效提高预裂爆破的效果，保障了炸药能够稳定的进行传爆。同时，结合该装药特点还提出了一套完整的衔接性强、安全高效的装药和封堵施工技术。

3.4装药施工

为了保证预裂爆破的目的及效果，针对这一问题，本次施工采用深孔的简易装药方法，用包扎胶布将炸药做成规格为32mm×22cm×200g的条形药包，再将药包捣入炮孔底部，将导爆索延伸至炮孔外，再在导爆索上绑上药卷，反复操作直到符合装药长度的要求。最后将药卷放置在导爆索的四周，在顶部中心插入引爆药卷，将电雷管脚线缠在其四周，顶住未装雷管的药卷推入至炮孔。

4爆破参数优化与穿孔作业控制

4.1爆破设计参数优化

1）调整预裂孔间距。根据目前工程岩土揭露情况及其岩体的完好性，并结合多次爆破试验成果，预裂孔间距由理论设计的１ｍ调整到1.3m，局部断层处或较破碎带仍保留1m的孔间距。2）调整预裂孔装药深度和孔口填塞方式。导爆索连线间断装药起爆方式不变，但孔口填塞岩粉2～2.6ｍ调整为距孔口1.5ｍ。3）调整延时爆破时间。预裂孔超前排孔（辅助爆破孔）120ms起爆。

4.2穿孔质量控制与保护

１）提高放线给点的精准度和施工质量。所有辅助孔和预裂孔100%用全站仪逐一给点放线，设备开孔前使用钻机三角架吊线和水平尺双向两次校核定位，即垂直于上一平台的坡顶线定向不少于两次，水平角尺（水平靠尺）不少于两次校核倾斜角，并确保钻机操作工熟练掌握定向和边坡角控制方法，确保边坡角不大于设计值。对预裂孔的施工质量，按分段组织施工和分段验收的原则，且做到100%验收。2）对孔的保护措施。预裂孔施工完毕后砂袋封口保护，彩带拉线围挡，并保证围挡距孔口不小于1m。另外，考虑设备进出方便和保护预裂孔被进出设备碾压变形影响，在施工清扫平台（平台较宽）时，可考虑滞后于主爆破孔和辅助孔施工；相反，对宽度较小的平台则可考虑先行施工。

结束语

露天矿山最优爆破参数的确定应结合岩性、地质构造、水文特点、揭露后的围岩边坡稳定性、表土层、风化程度等进行反复试验和调整优化，才能找到最合适、最科学的爆破技术参数，以期做到技术最优、经济可行。

参考文献

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