光面爆破在三道庄钼矿的应用

刘 亮,王洛锋,柳海峰,张承涛,杨献厚

(洛阳栾川钼业集团股份有限公司矿山公司, 河南洛阳市 471542)

光面爆破在三道庄钼矿的应用

刘 亮,王洛锋,柳海峰,张承涛,杨献厚

(洛阳栾川钼业集团股份有限公司矿山公司, 河南洛阳市 471542)

随着开采的不断深入,三道庄露天矿多个台阶临近最终边坡,为了保证边坡稳定性,迫切需要寻找 1种适合该矿山岩性的控制爆破方式。针对边坡所处岩性,依据多次并段控制爆破试验结果,最终选择采用光面爆破。实践证明,在岩性与岩体结构稳定的情况下,光面爆破优于预裂爆破,爆后岩面稳定,平整度较高。

光面爆破;预裂爆破;边坡稳定;孔网参数;起爆网络

1 矿山开采技术条件

三道庄钼矿是从事露天开采的现代化大型矿山企业,日采矿能力 3万 t,开采标高 1114～1630.8 m。生产台阶高度 12 m,并段高度 24 m,最终台阶边坡角 75°。矿体主要赋存于矽卡岩中,岩石为大理岩、硅辉石角岩、石英岩、变细晶正长岩,f=8～14。1426水平以上边坡风化剥蚀较为严重,矿区内地质构造复杂,个别地方节理层理较发育,并有 20多条破碎带经过。

公司开采规模从 1999年的 5000 t/d扩展到2006年的 30000 t/d,随着开采规模不断扩大,台阶下降速度也随之加快。2008年后,一些台阶临近设计最终境界,采用一般的爆破方法会使边帮围岩受到不同程度的破坏,造成超挖或使围岩强度和稳定性降低,为以后深部开采带来安全隐患。而控制爆破能比较有效的控制爆破地震危害的范围,明显地降低爆破对边坡围岩的破坏程度及危害范围,确保边坡的稳定和施工安全。至 2011年 5月,该矿共实施 20余次控制爆破,但缺少总结,且总体效果不好。随着剥离的不断深入,边坡处理在爆破作业中占的比重越来越大,为了保证控制爆破的施工质量,2010年 9月公司成立控制爆破小组,全程记录总结了多次边坡控制爆破工程,取得了较好的效果,规范了设计及施工步骤并总结出 1套经验数据,对以后的边坡处理提供了较好依据。

2 控制爆破方案选择

矿山现有境界可分为上部台阶的岩石部位和下部台阶的低品位矿石部位。岩石部位多为层理和节理发育、岩体较破碎的分化半风化石英角岩;矿石部位多为硬度较大完整性较好的无矿化部位。

光面爆破和预裂爆破都是利用爆炸应力波的导向作用及爆生气体的扩缝作用使爆破裂隙沿设计的开挖边界形成平整轮廓面的控制爆破方法,都能使开挖面光滑平整,减少预留岩体的破坏程度。其主要差别为光面爆破主爆孔先于光面孔起爆,有 2个自由面,药量计算依据岩石物理力学性质决定的单耗及孔的作用体积确定;而预裂爆破主爆孔在预裂炮孔之后起爆,仅有 1个自由面,药量依据岩性决定的线装药密度确定。

根据各地段地质岩性情况,精心设计并实施控制爆破试验 8次,包括 4次光面爆破,4次预裂爆破,达到预期效果 6处,获得有效数据 1000多个,经分析得到具体指标见表1。

表1 2种控制爆破方法结果对比

由表1可以看出,光面爆破与预裂爆破相比,坡面较完整,半孔残留率较高,且基本不存在根底、硬墙,优势较为明显。采用光面爆破技术,成缝和楔胀有补偿空间,因光面爆破是清渣爆破,前方有自由面,相邻孔间有空孔效应,使炮孔连线方向首先形成裂缝并接着被贯入的爆炸气体楔胀。另外,由于光面爆破在边坡上下都有补偿空间,所以不会产生根底,且爆炸气体能量主要用来形成裂缝和向前推进爆堆,对后方边坡的破坏也减小,所以岩性和岩体结构稳定时的控制爆破应采用光面爆破。

3 光面爆破实例

3.1 爆区简介

本次爆破位于 1306台阶中东部,爆区面积 820 m2,地层主要为变细晶正长岩,无明显破碎带揭露,区域内岩层节理和层理不发育,岩层不破碎,东部局部裂隙发育,西部近邻滑落区。

3.2 孔网参数

考虑到单排前排抵抗线较大、多排后冲不容易控制,爆区布设缓冲孔和光爆孔各一排,见图1。

图1 光面孔剖面

根据矿山实际,选用孔径 D=140 mm的钻机。最小抵抗线w=(15～25)D=2.5 m。孔距 a=(0.6～0.8)w=1.5 m。为减少缓冲孔对光面孔的影响,所有孔角度为 75°。

此次爆破共施工光面孔 78个,缓冲孔 33个,成孔率为 100%,合格率为 98.2%。

3.3 装药量计算

根据地形特点,剖取典型孔剖面,根据剖面计算特征孔单孔药量,附近孔药量依据特征孔确定。单孔装药量依据体积公式:

其中,q为炸药单耗,q=0.15～0.25 kg/m3,硬岩取大值,软岩取小值。这里取 q=0.2 kg/m3。

3.4 装药结构与充填

光面孔采用不耦合装药,导爆索绑药卷形式,如图2所示,采用 32 mm药卷双捆形式,不耦合系数k=2.2。为克服炮孔底部的阻力,在底部 1～2 m的区段,单耗是正常的 2～4倍,而在接近孔口的区段,线装药密度是正常的 1/2～1/3。缓冲孔药量采用间隔装药形式,考虑到底部抵抗线大,药量自下而上装药比例为 2∶1∶1,如图3所示。充填前,先用木棍将编织袋塞在设计充填高度上,再密实充填。

图2 光面孔装药结构

图3 缓冲孔装药结构

3.5 起爆网络

采用澳瑞凯非电毫秒延期雷管加导爆索复式闭合起爆网络起爆,缓冲孔及光面孔采用逐排起爆网络。缓冲孔及光面孔孔间采用导爆索连接,时间间隔 130 ms,排与排之间采用澳瑞凯地表管和 400 ms地下导爆管传爆。为确保光面孔爆破质量,光面孔除导爆索正常传爆外,每个孔内增加一发 400 ms地下管引爆。

3.6 爆破效果评价

经过铲装后,经过仔细核对,准爆率 100%,共有残留半孔 72个,半孔残留率 92.3%,超过目前光面爆破评价质量标准。边坡围岩稳定,没有产生围岩破坏现象,孔壁没有产生爆破裂纹。西北部光面孔做到了平整、光滑、美观效果,且没有产生根底。东南部虽整体效果可以,但是由于穿孔质量不高,存在光面孔前后错位 20 cm以上及左右几乎相交的情况,边界轮廓面不是很清晰,个别地方还出现了根底,增加了处理费用。

4 结 论

(1)在岩性和岩体结构稳定的边坡爆破中,光面爆破优于预裂爆破,成型较规整,岩面稳定可靠,超、欠挖量少,施工安全。

(2)控制爆破中,穿孔质量对爆破效果的影响很大,须切实把好穿孔质量关,采取措施减少开口误差、对中误差、轨迹误差带来的影响,做到“准、平、直、齐 ”。

(3)在岩体结构较破碎的地方,可以采用小药量的预裂爆破再刷帮形成轮廓面或在两光面孔间加不装药的导向孔来解决。

(4)光面爆破一次爆破的排数在 2～4排效果最好,爆破网络尽量采用双保险闭合回路。

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2011-05-14)

刘 亮(1983-),男,山东泰安人,助理工程师,现从事矿山爆破工作,Email:yangqiang513@126.com。