徐成軍，岳 斌

(貴州貴安新聯(lián)爆破工程有限公司，貴州 550003)

近年來，由于城市建設(shè)規(guī)模的不斷增大，建筑砂石材料的需求旺盛，為滿足城市建設(shè)，城市周邊形成一批小型露天砂石料場。部分砂石料廠在采礦過程中不按開采方案施工，只注重經(jīng)濟效益而忽略地質(zhì)環(huán)境的保護。隨著“綠水青山就是金山銀山”理念的不斷踐行，綠色、節(jié)能、環(huán)保提上前所未有的高度，原來粗獷式開采無法滿足環(huán)保要求，且在開采過程中設(shè)置的邊坡高度、角度等不符合規(guī)范和設(shè)計要求，大量小型露天砂石料場關(guān)閉或廢棄，產(chǎn)生土地資源破壞、地貌景觀和生態(tài)環(huán)境破壞及崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患等問題，為恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，亟需進行礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理[1,2]。在工程方法上，可采用削坡減載、排水設(shè)施、掛網(wǎng)噴播綠化、魚鱗坑綠化和種植喬灌木等[3,4]。采用爆破方法對山體進行削坡減載是礦山地質(zhì)環(huán)境治理項目中的重要手段[5]，結(jié)合貴州省某砂石廠礦山環(huán)境治理工程，重點討論預(yù)裂爆破技術(shù)在修整礦山高邊坡工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)礦體產(chǎn)于三疊系下統(tǒng)大冶組，砂石礦體呈層狀產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，走向北東，傾向南東，傾角12°～14°，經(jīng)實地調(diào)查，其礦體沿走向及傾向延伸出礦區(qū)范圍。

根據(jù)區(qū)內(nèi)地層巖性組合特征可劃分為硬質(zhì)工程地質(zhì)巖組合松散工程地質(zhì)巖組，其中硬質(zhì)工程地質(zhì)巖組由三疊系下統(tǒng)淺灰、灰白色中厚層泥晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r組成，巖石堅硬，力學(xué)強度較高；松散工程地質(zhì)巖組主要由地表殘破積物、沖洪積物及人工采礦廢石渣堆積組成，結(jié)構(gòu)松散，工程地質(zhì)性質(zhì)差，易產(chǎn)生不良工程地質(zhì)問題。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害隱患

礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)為潛在不穩(wěn)定斜坡，主要是采礦過程中對山體采石沒有按從上至下臺階式開采而形成的高陡邊坡。采礦活動對山體進行開挖已形成不規(guī)則陡壁，西南側(cè)礦體開采范圍1 305～1 240 m，整個山體最終垂高達65 m，形成了兩個臺階，第一臺階開采標(biāo)高1 305～1 250 m，坡面角70°，垂直高差55 m，第二臺階開采標(biāo)高1 250～1 240 m，坡面角63°，垂直高差10 m。破壞原始坡體，對自然景觀造成嚴(yán)重影響。西側(cè)礦體開采范圍1 340～1 230 m，整個山體最終邊坡垂直高度達110 m，形成了4個臺階，但每個臺階都已經(jīng)超過設(shè)計高度，地質(zhì)災(zāi)害危險大，破壞原始坡體，對自然景觀造成嚴(yán)重影響。礦區(qū)邊坡都已超過設(shè)計高度，局部地段邊坡近乎直立，且?guī)r體節(jié)理裂隙發(fā)育，易產(chǎn)生崩塌、滑坡、滾石等地質(zhì)災(zāi)害，存在較大安全隱患，礦區(qū)治理前邊坡現(xiàn)狀如圖1所示。

2 治理方案

2.1 總體治理方案

由于滑坡體和工業(yè)場地對自然景觀造成不同程度的破壞，為改善生態(tài)環(huán)境，防止礦山自然環(huán)境惡化，減少對自然植被的破壞，對礦山高陡邊坡和工業(yè)場地進行復(fù)綠。對各處邊坡由上而下臺階式進行整理后，局部進行客土改良，臺階斜坡播撒草籽，臺階平臺種植適宜當(dāng)?shù)厣L的攀援植物，種植間距1 m。工業(yè)場地平整覆土后種植適宜當(dāng)?shù)厣L的喬木和灌木。

2.2 邊坡削坡方案

由于礦山現(xiàn)有采面坡度較陡，采面西南側(cè)部分巖體比較松散，必須將山體進行分層降坡處理，處理過程中有部分礦體削坡要延伸至礦界外。

設(shè)計采用挖掘機清理+深孔松動爆破聯(lián)合方案，先用挖掘機將礦山滾石清理干凈，大塊滾石采用破碎錘二次破碎；然后在一期1 325 m標(biāo)高布置炮孔，進行深孔松動爆破，減少炸藥裝藥量，增大炮孔堵塞長度，炮孔深度17 m左右。

設(shè)計采用分期降坡，一期確定為礦區(qū)西側(cè)，二期確定為礦區(qū)西南側(cè)，邊坡設(shè)計如圖2、圖3所示?，F(xiàn)挖掘機上山便道已修至一期第一臺階，在坡項最高點1 325 m標(biāo)高處布置炮孔，炮孔拋擲方向為西北向。待將1 310 m臺階以上標(biāo)高臺階形成后，再在1 295 m標(biāo)高臺階布置炮孔，作業(yè)推進方向由東北至西南推進，其他分層臺階推進方向與該臺階一致。

設(shè)計采用自上而下分層開采，總共需分層開采的臺階為：1 325 m臺階，1 310 m臺階，1 295 m臺階，1 280 m臺階，1 265 m臺階，1 250 m臺階。設(shè)計臺階分層高度取15 m，分層臺階坡面為65°。待一期開采完畢后將降坡面調(diào)整至二期，開采方式與一期相同?？傇O(shè)計削坡方量約為8萬m3。

3 爆破方案

3.1 爆破施工環(huán)境

礦區(qū)東北、西南側(cè)均有民房，東北側(cè)民房距離隱患整改范圍最近處距離為198 m,西南側(cè)民房距離隱患整改范圍最近處距離為234 m；礦區(qū)東側(cè)有一鄉(xiāng)村公路通過，距離隱患整改范圍最近處約152 m，爆破前對公路兩端設(shè)卡，爆破完畢后才可讓行人、車輛通過；在爆破時控制爆破拋擲方向，并控制爆破藥量。防止無關(guān)人員進入排險區(qū)域造成爆破及滾石傷害事故。

3.2 爆破參數(shù)

預(yù)裂爆破技術(shù)的應(yīng)用能有效減弱爆破振動對靠幫邊坡的影響[6]。為減小爆破振動對邊坡的影響，采用預(yù)裂爆破技術(shù)對邊坡進行保護，炮孔分為預(yù)裂孔、緩沖孔、主爆孔，各炮孔參數(shù)根據(jù)巖體特征及現(xiàn)場實際，通過理論計算結(jié)合施工經(jīng)驗調(diào)整確定[7]。預(yù)裂孔沿設(shè)計邊坡輪廓線鉆孔，主爆孔為垂直鉆孔，炮孔布置如圖4、圖5所示。

鉆孔設(shè)備選用阿特拉斯?jié)摽足@機，其鉆孔直徑D=90～115 mm。預(yù)裂孔距參照瑞典蘭格弗爾斯給出的公式a=(8～12)D[4]，取1.5 m；填塞長度l=(12～20)D[4]，取2.0 m；線裝藥密度取0.6～0.8 kg/m；裝藥結(jié)構(gòu)采用空氣間隔不耦合裝藥，不耦合系數(shù)以2～5為宜[7]，預(yù)裂孔直徑115 mm，選用32 mm乳化炸藥，不耦合系數(shù)為3.6，由于炮孔底部夾制作用大，將孔底段裝藥密度增大2～3倍；預(yù)裂孔采用導(dǎo)爆索捆綁藥卷同時起爆，超前主炮孔起爆的間隔時間不少于100 ms，緩沖孔與主爆區(qū)采用毫秒延時起爆方式進行起爆[8]。

緩沖孔1為90 mm直徑傾斜鉆孔，與設(shè)計邊坡角度相同，選用32 mm乳化炸藥裝藥，減少線裝藥量；緩沖孔2為90 mm直徑垂直鉆孔，選用70 mm乳化炸藥裝藥，主爆孔為115 mm直徑垂直鉆孔，選用70 mm乳化炸藥裝藥，實施過程中根據(jù)工作面寬度適當(dāng)調(diào)整鉆孔參數(shù)，具體爆破參數(shù)設(shè)計如表1所示。

表1 爆破參數(shù)設(shè)計表

4 效果分析

該礦為閉坑小型露天砂石礦山，在環(huán)境恢復(fù)治理過程中采用預(yù)裂爆破技術(shù)進行終了邊坡控制爆破，由于原礦山開采形成不規(guī)則陡壁，各個臺階削坡的工程量自上而下逐漸減小，在下部臺階全部采用傾斜鉆孔，完成預(yù)裂爆破作業(yè)邊坡面積約7 000 m2，終了邊坡形成較完整的輪廓面，邊坡角度與設(shè)計基本一致，邊坡穩(wěn)定性良好，未出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象[9]。為后期的礦山覆土及綠化施工創(chuàng)造了有利條件，滿足該礦地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程需要。

5 結(jié) 語

礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程中，確保邊坡穩(wěn)定是至關(guān)重要的工作內(nèi)容，將預(yù)裂爆破技術(shù)應(yīng)用到其中，有效削弱爆破振動對設(shè)計終了邊坡的損傷，起到保護邊坡完整性的重要作用。同時由于礦山臺階高陡，削坡尺寸不一，采用傾斜鉆孔與垂直鉆孔組合的預(yù)裂爆破方案，能夠?qū)崿F(xiàn)在設(shè)計邊坡位置一次爆破到位，避免了施工過程中二次修整邊坡的安全風(fēng)險，提高了工作效率，由此可見預(yù)裂爆破技術(shù)對礦山進行地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理是非常有效的手段。