趙文通

(酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關735100)

1 概述

鏡鐵山礦樺樹溝礦區(qū)礦石主要成分為鏡鐵礦，菱鐵礦，圍巖以灰黑色、灰綠色千枚巖為主。礦體屬于急傾斜厚礦體，礦石和圍巖穩(wěn)固，采用無底柱分段崩落法開采，其主要工藝參數(shù)為：礦塊中每60m為一階段，階段中以15m為一分段，沿礦體設巖脈，穿過礦體的穿脈間距為10～12m，每隔60～100m設一條采區(qū)溜井（如圖1所示）。

圖1 無底柱分段崩落法

圖2 上向扇形孔布置

回采是在穿脈內鑿上向的扇形中深孔 （如圖2所示），然后在中深孔內充填炸藥，以2.2m或2.5m的步距向崩落區(qū)擠壓爆破，由鏟運機運至溜井。

中深孔爆破作業(yè)是樺樹溝礦區(qū)礦石開采過程中成本消耗最大的工序，提高爆破質量，降低炸藥單耗可以極大的降低礦石開采成本。中深孔爆破效果的影響因素包括礦床地形地質、炸藥性能、裝藥等，礦床的地形地質條件對各類爆破作業(yè)影響較大，采礦理論和礦山實踐表明，改進中深孔鉆孔、裝藥爆破過程中的相關參數(shù)可以一定程度的提高中深孔爆破質量，降低炸藥單耗[1]。

2 影響中深孔爆破的地質因素分析

中深孔爆破，是一種直接作用于巖體的礦石回采爆破，其效果與礦巖性質有著非常緊密的聯(lián)系。一般來講，與爆破比較密切的地質條件主要包括：

（1）地形結構。

（2）巖石性質。

（3）地質構造。

（4）巖石溶洞、裂隙水等[2]。

2.1 地形結構的影響

對中深孔爆破而言，影響爆破效果的地形條件包括礦巖走向、分段高度、中深孔排面平整度等，這些地形條件決定了炮孔孔深、孔口距、孔底距、傾角等爆破參數(shù)，直接影響爆破范圍的大小、爆力、拋擲方向和距離以及爆堆形狀。

2.2 巖石性質對爆破的影響

中深孔爆破是在巖體中進行的，巖石受到應力波作用后，在巖體中產生兩個作用，一個是應力波動壓力的作用，使巖石物理狀態(tài)發(fā)生急劇變化；另一個是爆炸產生的高溫高壓氣體生成物的靜壓力推動作用。對于不同性質的巖石，應力波和爆炸氣體的作用程度是不同的。對于堅硬巖石應力波的作用是主要的，對爆破區(qū)域的礦巖進行破碎；對于軟巖，爆炸氣體的靜力推動作用是主要的，產生做功效應，因而軟巖的存在使應力波被吸收而急劇衰減，往往造成礦巖爆破效果不良的后果[3]。

巖石密度與連續(xù)性對爆破也能產生不良影響，一般來講，巖石密度越小，炸藥威力越大，則爆破效果會越好。當藥包在非均質巖體中爆破時，由于爆區(qū)巖體的各向力學性質不同，爆破氣體容易從松軟巖體部位突破而影響爆破效果，導致飛石或大塊。

2.3 地質構造的影響

影響爆破效果的地質構造主要是斷層、節(jié)理與裂隙水。

1）斷層的影響：巖體斷層的發(fā)育，破壞了巖體的連續(xù)性，當斷層通過藥包位置，爆破氣體沿斷層面泄漏，爆轟壓力減弱，降低爆破威力，影響爆破效果。若斷層帶較寬，斷層破碎物膠結不好時，爆破氣體還會從斷層破碎帶沖出，容易引起沖炮，造成安全事故。

2）節(jié)理的影響：層理面對爆破作用的影響取決于層理面的產狀與藥包最小抵抗線方向。藥包的最小抵抗線與層理面平行時，將減少爆破方量，爆破漏斗不是成喇叭口而是成方形坑，巖塊拋擲距離將比預計的遠；藥包最小抵抗線與層理面垂直時，將擴大爆破漏斗和增大爆破方量，巖體拋擲距離將縮小；藥包最小抵抗線與層理面斜交時，爆破的拋擲方向將受到影響，爆破方量多數(shù)也會減少。

如果地質構造比較復雜，節(jié)理發(fā)育，當中深孔爆破的最小抵抗線過大，裝藥密度不均勻時，則爆破破裂面首先沿排面發(fā)生，使爆破分層的礦石沿排面崩落下來，分層本身未得到有效的破碎，增加大塊的產出；當最小抵抗線過小，前排爆破則有可能將后排炮孔破壞，以致后排炮無法正常裝炮。

3）裂隙的影響。裂隙對爆破效果的影響主要體現(xiàn)在裂隙的泄能作用上[4]。明顯的裂隙能阻止爆破應力波傳播而使破壞區(qū)范圍受到限制，通過藥包的裂隙能使爆轟氣體過早外泄，爆轟壓力過早下降，影響巖石的破碎和移動。

2.4 巖石溶洞、裂隙水對爆破效果的影響

1)溶洞的存在會導致最小抵抗線的方向改變，從而影響爆破方向和爆破方量。

2)水文地質的影響：水是不可壓縮的介質,當?shù)乇硭蛄严端M入鉆孔后，會侵占裝藥空間并與炸藥發(fā)生化學反應，導致炸藥失效、裝藥量的減少和藥柱高度不一致，進而影響爆破效果。

3 提高中深孔爆破效果的措施

3.1 加強了解地形、地質狀況

為使中深孔爆破取得良好的效果，不但要對其爆破參數(shù)做出合理的選擇，同時也要對礦體的地形、地質構造、巖石性質等方面加強了解。

1）地形結構因素的應對措施：根據(jù)客觀的地形條件，因地制宜選擇相應的鑿巖方式，在脆性礦巖中一般采用沖擊式鑿巖，塑性礦巖采用旋轉式鑿巖，并合理布孔，調整合適的孔口、孔底距和排距。

2）巖性因素的應對措施：針對巖性的不均勻性，調整相應的裝藥方式，避免藥包中心通過巖體軟弱部位；巖體堅硬完整的裝藥密度要大些，巖體軟弱存在夾層的裝藥密度可因地制宜，避免大塊。

3）地質構造因素的應對措施：在布置鉆孔時，適當調整排炮參數(shù)，避免排炮通過斷層面，并根據(jù)巖層的層理面合理改進布孔方式，在爆破時選擇合理的爆破方式也能防止地質構造帶來的影響。

4）特殊因素的應對措施：在布置鉆孔時，應事先勘察爆區(qū)的溶洞情況和水文地質，在滿足生產要求的情況下盡可能避免其影響，在鉆孔工程結束后及時反映特殊地質情況，以便裝藥時可以對其進行避免；若遇到炮孔含水狀況，在裝藥前對含水炮孔進行抽水處理或選用合適的裝藥結構淡化裂隙水對爆破質量的影響。

3.2 針對性的改變裝藥方式

在實際工作中，常由于各種地形、地質因素的影響，中深孔爆破效果往往達不到設計要求，爆破效果不理想體現(xiàn)在大塊多、推排、懸頂?shù)确矫妗?/p>

1）降低大塊多的裝藥方式：爆后礦石大塊率高是由于爆炸沖擊波未能連續(xù)傳遞而產生，若前排炮爆破后放礦流出的大塊過多，本排炮則應采用孔內全程加導爆線孔口起爆方式爆破。

2）處理推排：由于地形、地質原因形成的推排多為全推排或連續(xù)推排。處理全推排一般是將藥包放置在未爆落的推排根部爆破使礦石自然塌落；處理連續(xù)推排則以處理全推排的方法依次多次處理，直至推排完全脫落。若出現(xiàn)推排，則下排炮采用全程加導爆索方式起爆，并盡量提高裝藥密度。

3）懸頂處理：懸頂產生的最大原因是地質構造，目前樺樹溝礦區(qū)的懸頂主要采用擴壺法進行處理。

4 結語

由于巖體中各種地質因素對爆破效果有著重要影響，充分、認真地研究爆破礦體的地質條件，辨明對爆破效果有利或不利的因素，并采取有效的安全措施，優(yōu)化爆破方法和爆破參數(shù)，進而有針對性地設計合理的爆破方案，不僅能極高的提升爆破效果，也將直接、顯著的體現(xiàn)到礦山的經濟效益和安全效益當中。