楊守濤 牟進城 武 飛(.萊鋼集團魯南礦業(yè)有限公司;2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室;4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

逐孔爆破技術(shù)在上河采場的應用

楊守濤1牟進城1武 飛2，3，4(1.萊鋼集團魯南礦業(yè)有限公司;2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室;4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

上河采場周邊環(huán)境復雜，爆破要求嚴格。采用逐孔爆破技術(shù)，討論了爆破方向及結(jié)構(gòu)面對爆破效果的影響，指出最優(yōu)推進方向，可降低單響起爆藥量，減少飛石發(fā)生幾率，取得了明顯的爆破效果。

逐孔爆破 結(jié)構(gòu)面 最小抵抗線方向

1 礦山基本情況

魯南礦業(yè)有限公司上河采場處在沂蒙山區(qū)腹地，在沂源、沂水交界處，為丘陵地形，地勢起伏不大。生產(chǎn)初期為山坡型露天礦，隨開采深度增加，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘枷菪吐短斓V。設(shè)計開采+100 m水平，最大采深80 m左右。采用上盤固定式斜坡道開拓，近年來礦山采剝總量始終保持在120萬t/a左右。

(1)地質(zhì)特征。該礦床為鞍山式貧鐵礦床，礦床賦存于泰山巖群雁翎關(guān)組頂部含礦巖系，水平厚度78～137 m，平均厚度106 m。礦體形態(tài)變化較大，延伸不一，分支復合、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象明顯，夾層較多。礦體圍巖主要為片麻巖類，其次為偉晶花崗巖，少量為片巖類。偉晶花崗巖分布較普遍，多是順層或者以不大的角度斜切層理，部分覆于礦帶之上。礦石密度3.49 t/m3，f=7～10；巖石密度2.68 t/m3，f=8～12；礦巖松散系數(shù)1.6。

(2)主要設(shè)備。采用KQ-150型潛孔鉆機，穿孔直徑160 mm，傾角75°。大塊破碎使用可移動式液壓破碎錘，錘頭直徑150 mm。

(3)采場周邊環(huán)境復雜，西側(cè)100 m左右為省道；北側(cè)和東側(cè)300 m內(nèi)均有村民住宅，最近者距采場邊界不足30 m；南側(cè)為工業(yè)場地，辦公室等固定建筑。對爆破振動和個別飛石要求比較嚴格。

(4)爆破。使用逐孔爆破技術(shù)，2#巖石乳化炸藥，直徑130 mm，密度1.00～1.25 g/cm3，奧瑞凱高精度毫秒延期雷管(400，17，25，65，42 ms)和3段毫秒延期普通雷管；用電容式起爆器配合發(fā)火件起爆，起爆電壓2 000 V。

2 逐孔爆破技術(shù)

2.1 爆破參數(shù)

由于采場礦巖混雜嚴重，無單一巖性區(qū)域，故全采場采用統(tǒng)一的穿爆參數(shù)，但可根據(jù)現(xiàn)場條件做微調(diào)，以達到最佳爆破效果。爆破鉆孔直徑為160 mm，鉆孔傾角為75°，孔網(wǎng)參數(shù)控制在3.5 m×4 m，布孔方式為矩形；臺階高度10 m，超深1.6 m，鉆孔深度為12 m；單孔裝藥量96～120 kg；堵塞不小于3.5 m。根據(jù)地質(zhì)情況確定孔內(nèi)采用兩發(fā)延時為400 ms的8#導爆管雷管作為炮頭，地表用4#導爆管雷管連接。通過孔外延時網(wǎng)路實現(xiàn)逐孔起爆。一個自由面時采用V形起爆網(wǎng)路，兩個自由面時采用斜線起爆網(wǎng)路。兩種起爆網(wǎng)路連線方式如圖1所示。

圖1 起爆網(wǎng)路

2.2 逐孔起爆技術(shù)特點

(1)除第一個孔外，每個孔都有2個或2個以上自由面，自由面的增加為改善爆破塊度和質(zhì)量提供了條件。

(2)實現(xiàn)寬孔距小抵抗線爆破，除第一排炮孔外，其余炮孔爆破最小抵抗線為垂直于矩形的對角線，孔距為對角線長度，孔網(wǎng)參數(shù)實際為2.6 m×5.3 m，炮孔密集系數(shù)m=2，有利于巖石充分破碎，降低大塊率。

(3)符合臺階爆破空間補償原理。網(wǎng)路設(shè)計以最大限度合理利用已有自由面為基礎(chǔ)選擇起爆點，先爆炮孔將爆區(qū)巖石迅速向前推出，為后爆巖石準備了足夠的空間移動及碰撞，改善了爆破塊度的均勻性以及爆堆的松散度。

(4)符合減震設(shè)計要求。在其他參數(shù)不變的情況下，質(zhì)點垂直振動速度直接受最大單響量Q的影響。利用逐孔起爆微差爆破技術(shù)時，Q實際上等于單孔裝藥量，因此較傳統(tǒng)意義上的微差爆破減震效果是極為明顯的。

(5)主要拋擲方向不在垂直工作面，而是指向爆堆堆集處，減少了爆堆前沖距離，明顯改善爆堆形狀，降低爆破飛石的發(fā)生幾率。

3 爆破方向?qū)Ρ频挠绊?/h2>

上河礦區(qū)巖體多為層狀產(chǎn)出，傾角50°～60°，整合接觸，有兩個較大斷層穿過礦區(qū)，但都在開采境界以外，較為明顯的節(jié)理有3組，一組幾近水平，一組與礦體走向垂直，傾角70°～110°，另一組產(chǎn)狀與層理類似，不甚發(fā)育。節(jié)理在整個礦區(qū)分布不均，在韌性巖體中密集，堅硬脆性巖體中較為稀疏。節(jié)理、層理和裂隙將巖體分割切裂，使得巖體各向異性明顯。在不連續(xù)的、受到損傷的礦體中穿孔爆破時，最小抵抗線方向與結(jié)構(gòu)面的位置關(guān)系很大程度上影響爆破效果，選擇恰當?shù)膾仈S方向，對于采場爆破具有非常重要的意義[1]。

采場中常用的爆破拋擲方向主要有最小抵抗線垂直于傾向、與傾向相反、與傾向相同3種布置方式，見圖2。為研究3種位置對爆破效果的影響，做了3次參數(shù)相同、規(guī)模相似的爆破，孔網(wǎng)參數(shù)均為4 m×3.5 m，孔數(shù)均為40個，藥量均為4 440 kg，連線方式均為V形起爆。通過對爆堆表面的觀察和裝運過程中設(shè)備工作臺時的統(tǒng)計研究其爆破質(zhì)量。

圖2 最小抵抗線與巖層傾向關(guān)系

(1)最小抵抗線與巖層傾向相同。爆堆前伸40 m，個別塊50～60 m，后沖距離3 m以上，裂縫隆起明顯，塌落界線不明顯。此時爆堆松散效果明顯，在最前排和最后排易出現(xiàn)特大快。爆破后巖石沿著層理方向滑落，破碎錘可以在挖機旁邊直接將大塊巖石破碎，可并行作業(yè)。缺點是后沖較大，對爆區(qū)后的巖層影響明顯，給下次爆破穿孔帶來較大困難；在巖層傾角不夠大且層理明顯時，會造成下一次爆破前排抵抗線過大；在爆破參數(shù)相同的條件下，產(chǎn)生的飛石距離相對其他2種遠。

(2)最小抵抗線與巖層傾向相反。爆堆前移10 m，隆起明顯，后沖距離0.5 m，幾近于無，個別孔孔口可見。前排多見大塊，爆破效果最差，大塊多數(shù)出現(xiàn)在與坡面平行的最外部，易出現(xiàn)特大塊巖石。由于巖層傾向和爆堆移動方向相反，爆堆松散度差，在極端的情況下，爆堆幾乎是整體平移，易出現(xiàn)巖墻，產(chǎn)生根底較多，挖掘極為困難。但爆破飛石距離相對最近，爆破振動明顯大于其余兩種方式。在清理完所有礦巖后明顯可見預留邊坡線處不整齊，形成傘巖。

(3)最小抵抗線與巖層傾向垂直。爆堆前伸20～30 m，爆堆集中，后沖距離平均1 m左右，界線整齊，塌落明顯。此時爆破效果最好，大塊主要集中在孔口填塞段和巖性變化處，爆破后巖石沿著層理方向移動，爆堆松散充分，易于挖掘，出現(xiàn)個別孤塊時破碎錘配合挖掘機可以快速的將其處理。此種爆破前排抵抗線易于掌握，飛石距離和爆破振動適中。

從以上試驗看出，不同的拋擲方向?qū)Ρ训男螤?、高度、松散度、大塊率、預留巖體的成型狀況和爆破振動大小有較大影響。由圖2可以看出炮孔方向不同時爆破能量的分布不一致：在極端情況下炮孔可能僅分布在某一巖層之內(nèi)，結(jié)構(gòu)面使得應力波急劇衰減，其他巖層破碎效果不好，在此情況下適當減小抵抗線，加大孔距可改善炸藥在巖體內(nèi)分布情況[2]；如圖2(a)、圖2(b)所示的爆破方式，爆生氣體使原有層理繼續(xù)發(fā)育，使得在穿孔區(qū)域外大量巖石順層分離，形成較大的后沖或傘巖。雖然增加了爆破方量，但增加的絕大數(shù)為大塊或特大塊，增加了二次破碎量且不利于邊坡安全，此時適當減少最后一排孔的超深可明顯減少后沖，改善邊坡質(zhì)量；圖2(c)所示的爆破方式炸藥分布相對均勻，由于近垂直節(jié)理的存在，使得后沖量較為一致，斷面整齊，是采場最佳爆破方向。

4 結(jié) 語

爆破是采場生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，爆破質(zhì)量的好壞直接影響到采場的穩(wěn)定順行，通過將排間微差改為逐孔微差，明顯地降低了二次破碎量和爆破振動，擴

大了爆破規(guī)模；通過研究最小抵抗線的方向?qū)Ρ瀑|(zhì)量的影響，確定了采場推進方向，降低了刷坡工程量。

[1] 陳樹林.節(jié)理裂隙對爆破質(zhì)量的影響及對策[J].礦業(yè)快報,2006(7)：56-58.

[2] 舒為民.淺析節(jié)理裂隙對大紅山銅礦中深孔爆破的影響[J].云南冶金,2007(6):31-33.

2014-10-23)

楊守濤(1987—)，男，助理工程師，276400 山東省臨沂市沂水縣。