裴群生 王愛(ài)民 關(guān)曉峰

(首鋼礦業(yè)公司水廠鐵礦)

某鐵礦采用φ250，φ310 mm牙輪鉆機(jī)穿孔，銨油炸藥和乳化油炸藥爆破，10 m3電鏟裝車，采場(chǎng)內(nèi)主要采用150 t礦車運(yùn)輸。礦巖經(jīng)破碎機(jī)破碎后，經(jīng)膠帶機(jī)分別運(yùn)至選礦廠或排土場(chǎng)，整套工藝為半連續(xù)開(kāi)采運(yùn)輸。采場(chǎng)內(nèi)段高分別為12，15 m，臺(tái)階坡面角工作時(shí)為75°，終了時(shí)為65°，虛方最終臺(tái)階坡面角為38°。最小工作平臺(tái)寬度大于45 m，10 m3電鏟最小工作線長(zhǎng)度400 m。

采場(chǎng)局部采用組合臺(tái)階式陡幫開(kāi)采。組合臺(tái)階的主要參數(shù)為:4個(gè)臺(tái)階為一組，每組中有一個(gè)工作臺(tái)階和3個(gè)臨時(shí)非工作臺(tái)階，工作臺(tái)階的平臺(tái)寬度50～70 m，臨時(shí)非工作臺(tái)階平臺(tái)寬度約20 m，組合臺(tái)階工作幫坡角為20°～25°，每組臺(tái)階的一次推進(jìn)寬度50～70 m。

爆破作業(yè)是該露天礦的關(guān)鍵工序之一，其爆破質(zhì)量的好壞不僅影響到后續(xù)機(jī)械采裝的工作效率，而且關(guān)系到工作面正常運(yùn)行的安全問(wèn)題。爆破后沖是露天礦山爆破作業(yè)中常見(jiàn)現(xiàn)象，也是影響礦山爆破質(zhì)量的主要因素之一。通過(guò)調(diào)整爆破設(shè)計(jì)參數(shù)、施工方案以及組織措施，可以減少爆破后沖現(xiàn)象［1-3］。

1 爆破后沖的危害

在露天臺(tái)階爆破工作中，爆破后沖的危害，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①后排炮孔后沖上翻，尤其在多排孔爆破時(shí)，后沖在未爆臺(tái)階坡面上產(chǎn)生的巖體裂隙及后排炮孔上翻的礦巖，堆積在未爆臺(tái)階頂面或者平臺(tái)上，對(duì)后方未爆破的原巖區(qū)域擠壓，隆起，嚴(yán)重影響邊坡穩(wěn)定性;②爆區(qū)爆破前排炮孔前移較大，后排炮孔爆破跟進(jìn)大，形成較大的溝壑，溝壑的坡頂線超過(guò)了下一步鉆機(jī)穿孔的合理爆破后沖距離;③原巖頂部破壞;④在后沖范圍內(nèi)出現(xiàn)較多大塊，不利于電鏟采掘作業(yè)。

爆破后沖對(duì)后續(xù)的采裝、穿孔等工作有較大的影響，特別是下一次穿孔工作帶來(lái)很大的困難。在φ310 mm孔徑爆破的接爆破區(qū)域6～8 m及φ250 mm孔徑的爆破接爆區(qū)域5～7 m的情況下，對(duì)保證下一次爆破效果是較為合理的?？墒怯捎诒坡∑鸬拇嬖?，鉆機(jī)接爆區(qū)作業(yè)困難，需要對(duì)爆破的隆起進(jìn)行處理，且處理量很大;由于爆破后沖形成溝壑，受鉆機(jī)設(shè)備安全距離和臺(tái)階爆破參數(shù)的影響，接爆區(qū)過(guò)大，加大底盤抵抗線，造成下部出現(xiàn)根底。

2 爆破后沖的形成

(1)前排底盤抵抗線大，前排炮孔爆破形成的空間不充足，造成后排炮孔不能跟進(jìn)，后排炮孔部位爆破隆起過(guò)大。

比如在該礦北區(qū)56 m水平礦石回收部位，原巖坡面經(jīng)過(guò)爆破采掘后，又經(jīng)過(guò)相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的變化，坡面角很緩，坡面角普遍在50°以下，甚至是低于40°。

坡面角很小、底盤抵抗線過(guò)大，對(duì)爆破形成不良影響:①前排炮孔底盤抵抗線超大，造成前排炮孔出現(xiàn)根底;②前炮排孔的爆破物仍在，沒(méi)有給后排炮孔留下爆破空間，使后排炮孔的爆破后沖較大;③臨近邊坡的部位，由于爆破后沖和巖石節(jié)理面的共同作用，對(duì)邊坡構(gòu)成不利影響。

(2)由于前排炮孔為后續(xù)炮孔的爆破提供了較大的空間，后續(xù)炮孔的爆破位移同時(shí)向前移動(dòng)較大，也為后排炮孔提供了較大的爆破空間，后排炮孔部位出現(xiàn)很深的溝壑。

(3)微差爆破排數(shù)較多時(shí)，后排的炮孔補(bǔ)償空間不足，后排炮孔隆起過(guò)大。

(4)聯(lián)線方式不合理，造成后排炮孔隆起或者上翻。爆區(qū)炮孔聯(lián)線方式對(duì)于一次爆破效果的影響很大，特別是起爆點(diǎn)、雷管段別等影響，造成局部爆破抵抗線變化，從而形成不利的爆破后沖。在爆破設(shè)計(jì)炮孔聯(lián)線合理的情況下，如果爆破施工雷管段別、聯(lián)線方式出現(xiàn)誤差或者錯(cuò)誤，也會(huì)造成不利的爆破后沖。

(5)炮孔填塞高度過(guò)大也會(huì)形成爆破后沖。由于炮孔填塞過(guò)大，前排炮孔的爆破未能給后續(xù)炮孔的爆破提供足夠的空間，炮孔爆破的位移不能更好的向高處和前面發(fā)展，爆破能量就會(huì)較多的向后發(fā)展，在后排炮孔部位出現(xiàn)不利的后沖。

3 爆破后沖的控制

3.1 控制前排炮孔底盤抵抗線

前排炮孔底盤抵抗線不超過(guò)臺(tái)階高度，加強(qiáng)爆破前根底的清理，減少前排炮孔根部爆破阻力，前排炮孔為后排炮孔創(chuàng)造出爆破自由面。在目前的情況下，臺(tái)階高度由采礦設(shè)計(jì)，是相對(duì)固定的，因此加大前排炮孔孔深就可以減小底盤抵抗線。對(duì)于前排炮孔坡面角較大、坡面陡的部位，增大炮孔的邊距(圖1中B)，增加底盤抵抗線，保證爆破效果。

圖1 中深孔爆破臺(tái)階要素示意

3.2 設(shè)計(jì)合理的臺(tái)階高度

根據(jù)設(shè)計(jì)臺(tái)階高度合理布孔，減少后排炮孔裝藥量。如有可能，在采掘設(shè)備條件許可時(shí)適當(dāng)增加臺(tái)階高度，從而促進(jìn)后排炮孔起爆時(shí)的水平運(yùn)動(dòng)。為了保證爆破效果，采用氣體間隔器裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。

3.3 傾斜深孔爆破

應(yīng)用邊坡鉆機(jī)打傾斜孔，縮小抵抗線，以減少后排炮孔底盤抵抗線，見(jiàn)圖2。

3.4 設(shè)立緩沖溝

在需要控制爆破后沖的位置設(shè)立緩沖溝，必要的時(shí)候還可以先預(yù)裂爆破，控制爆破后沖。

3.5 改變布孔方式

圖2 小孔徑改變抵抗線的示意(單位:m)

露天深孔臺(tái)階爆破的布孔方式主要有方形、梅花形、正三角形、矩形等，目前主要應(yīng)用的是正三角形。為了減小抵抗線，采用大孔距小排距孔網(wǎng)布置方式，即在保持炮孔負(fù)擔(dān)面積不變的情況下，加大孔距，減小抵抗線，特別注意縮小后排炮孔和倒數(shù)第二排孔的排距。

3.6 設(shè)計(jì)合理的微差時(shí)間

對(duì)于大區(qū)間微差爆破，后排炮孔爆破條件顯然與前排炮孔不同，其夾制作用較大，并且前排炮孔爆破應(yīng)力波和爆生氣體對(duì)后排炮孔的爆破影響也很大，如果排間微差間隔過(guò)短，前排炮孔不能在期望的時(shí)間內(nèi)向臺(tái)階自由面移動(dòng)，則后排炮孔會(huì)由于抵抗線過(guò)大出現(xiàn)后沖或上翻。一般來(lái)講，臺(tái)階高度越低，臺(tái)階移動(dòng)時(shí)間就越長(zhǎng)，排間微差間隔的增加尤其必要。根據(jù)形成自由面所需要的時(shí)間，確定毫秒微差間隔時(shí)間:

式中，⊿t為毫秒延期間隔時(shí)間，ms;k為與巖石性質(zhì)、結(jié)構(gòu)條件和爆破條件相關(guān)的系數(shù)，在露天臺(tái)階爆破條件下，取k=2～5;W為最小抵抗線或者底盤抵抗線，m。

露天臺(tái)階深孔爆破的間隔時(shí)間為15～75 ms，常用的時(shí)間為25～50 ms，隨著炮孔排數(shù)的增加，排間毫秒間隔時(shí)間依次增大，增大幅度為10% ～100%。

3.7 設(shè)計(jì)合理的炮孔聯(lián)線

合理的炮孔聯(lián)線可以改變底盤抵抗線，也可以控制巖石的位移時(shí)間和位移方向。在諸多因素中，控制炮孔聯(lián)線，對(duì)爆破后沖影響最大。目前該鐵礦采用的起爆方式有高精度雷管逐孔減震微差爆破(圖3)和普通非電導(dǎo)爆管雷管毫秒斜線微差爆破的方式(圖4)。

圖3 高精度雷管逐孔減震微差起爆

圖4 毫秒斜線微差起爆

高精度雷管逐孔減震微差的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了逐孔起爆，起到了減震緩沖的作用，但是在控制爆破后沖方面與斜線微差爆破相比還有一定的差距。主要表現(xiàn)在:①炮孔爆破的抵抗線差別大，前者抵抗線近似于孔距和排距，后者抵抗線為1～8排的抵抗線(圖4)，前者明顯高于后者;②起爆形式差別大，前者單孔逐一起爆，后者實(shí)現(xiàn)排與排的爆破推進(jìn);③后者可以較好地控制和改變爆破巖石的位移方向。通過(guò)比較，在控制爆破后沖方面，毫秒斜線微差爆破明顯優(yōu)于高精度雷管逐孔減震起爆。不管采取什么起爆方式，后兩排孔之間的起爆時(shí)間要高于2～3排的起爆時(shí)間，高出幅度為50～150 ms。

4 結(jié)語(yǔ)

在中深孔爆破工作中，控制爆破后沖的主要方法是控制底盤抵抗線和爆破空間。在實(shí)際工作中，通過(guò)控制前排炮孔底盤抵抗線、減少后排炮孔的裝藥量、改變炮孔的布孔方式、合理的聯(lián)線方式等，可以很好地控制爆破后沖，使爆破的后沖更加趨于合理。

［1］ 劉振東.露天中深孔爆破后沖的控制［J］.礦業(yè)快報(bào)，2003(2):12-14.

［2］ 莫 韜.如何減弱爆破后沖效應(yīng)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012(4):53-54.

［3］ 高 黎，趙士磊.露天礦邊坡爆破中爆破后沖控制的途徑［J］.內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014(3):170-171.