铜厂采区黄牛前临近固定边坡爆破实践

周升福

(江西铜业集团公司德兴铜矿，江西德兴 334224)

铜厂采区黄牛前临近固定边坡爆破实践

周升福

(江西铜业集团公司德兴铜矿，江西德兴 334224)

德兴铜矿铜厂采区经过50年的开采，至今已形成深部凹陷开采，大境界在北、东、南三个方向已形成最终边坡，多数边坡高度达300多m，随着矿区采剥工程不断推进，做好铜厂采区黄牛前50m水平临近固定边坡的爆破，确保了矿区边坡稳定，对类似矿山有一定的借鉴作用。

铜厂;爆破参数;爆破网络;安全措施;边坡稳定

1 前言

德兴铜矿铜厂采区经过50年的开采，至今已形成深部凹陷开采，大境界在北、东、南三个方向已形成最终边坡，多数边坡高度达300多m，随着矿区采剥工程不断推进，做好铜厂采区黄牛前50m水平临近固定边坡的爆破，对确保边坡稳定具有十分重要的意义。

2 爆破区域

如图1所示，爆破区域位于黄牛前50m水平，东南面临近固定边坡，边坡断层、节理与裂隙发育。该水平设计留设10m宽平台，废石区，II－III类岩，较好爆。

本次对临近固定边坡30m宽地段做详细的爆破设计，30m以外地段计划先行爆破，设计爆破区域长599.24m，顶板高程59.5～60.0m。图1是爆破区域图。

3 爆破参数

图1 爆破区域图

3.1 预裂爆破

本地段预裂爆破(顺延境界线AB)由爆破公司负责施工，计划在主爆区实施台阶深孔爆破之前完成。

预裂爆破参数如下:孔深L=15.5－16.5 m(据顶板高程)，孔距a=1.5m，平均线装药密度q线= 1kg/m，倾斜角a=65°，齐发起爆［1］。

3.2 主爆孔爆破

预裂爆破完毕后，设计布设主爆孔。为发挥预裂孔爆破后形成的预裂缝的作用，防止不合理孔深的主爆孔与预裂孔贯穿，设计以预裂孔为基准布设辅助孔一排，缓冲孔两排，之后再布设(正常的)全深孔。

根据《最终边坡管理规定》的临近边坡孔数和每面炮的总装药量，设计各面炮的孔位图如下(实际布孔时会根据自由面情况作局部调整，但各面炮的主爆孔孔数和总装药量严格遵循《最终边坡管理规定》:即主炮孔孔数控制在40个以内，每面炮的装药量28t以内)。

图2 孔位图

3.2.1 辅助孔和缓冲孔

(1)布孔方式和布孔参数。

预裂孔布设并爆破完毕后，以预裂孔为基准向采区方向布设辅助孔一排，缓冲孔两排，以形成期望的坡面角(65°)，并保证坡底不受破坏。辅助孔和缓冲孔剖面图见图3。

图3 辅助孔和缓冲孔剖面图

从保证爆破效果的角度考虑，辅助孔孔深以6m最为合理，如不足6m，爆破后会在台阶边缘遗留伞岩，影响边坡美观，且容易发生掉块，造成安全隐患;超过6m会与预裂孔贯通，导致漏药，爆破失效，辅助孔孔距为4m，距离境界线(即已爆预裂孔)4m。

从保护坡底不受破坏的角度考虑，缓冲孔孔深以15m最为合理，不足15m，爆破后会产生根底;超过15m会破坏坡底，缓冲孔距为7m，第一排缓冲孔与辅助孔的距离为4m，两排缓冲孔的排距为6m。

(2)装药量。

6m深辅助孔爆破以克服眉线伞岩为目的，装药量为50kg，充填高度5.3m;15m深缓冲孔以克服根底为目的，一般装药量为500kg，但本次设计考虑到降低爆破震动对边坡的危害，设计第一排缓冲孔采用间隔装药方式，装药量为460 kg，充填高度6.7m (后面会给出计算依据)，第二排缓冲孔装药500 kg，充填高度7.65 m。

(3)装药结构。

为维护边坡稳定和控制临近边坡一侧炮孔最大一响药量，第一排缓冲孔采用间隔装药，孔内底部装300kg乳化炸药和澳瑞凯第15段(375ms)非电导爆管雷管配合;孔内上部装160kg乳化炸药和澳瑞凯第16段(400ms)非电导爆管雷管配合。中间用爆破节能器(或称炮孔隔离塞)隔断并用岩粉充填1.5m，计算充填高度为6.7m，示意图见图4。

图4 第一排缓冲孔(间隔)装药结构图

3.2.2 全深孔

(1)布孔方式。

从能量分布的观点看，以三角形布孔最为理想，所以本次采用三角形布孔。

(2)爆破参数选择。

前排孔台阶剖面图见图5，主炮孔采用三角形布孔方式，孔网参数确定如下:

①底盘抵抗线W1:由牙轮钻机钻孔作业的安全条件:

B为钻机台阶边缘作业的最小安全平台宽度，取Bmin=2m，计算得W1为9m。

图5 前排孔台阶剖面图

单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量Q1按以下公式计算:

式中:q为炸药单耗，根据岩石f系数(此处为II类岩)定为0.833kg/m3，a为孔距，8m，W1为底盘抵抗线，9m，H为台阶高度，15m。

多排孔爆破时，从第二排孔起，以后各排孔的每孔装药量Q2按以下公式计算:

式中:q为炸药单耗，0.833kg/m3，a为孔距，8m，b为排距，7m，H为台阶高度，15m。

计算得每面炮总药量在28t左右。

⑥装药结构:连续装药结构。

⑦充填高度:一般充填高度不小于底盘抵抗线的0.75倍，根据每孔设计装药量运用公式:L=H－Q/68 (L－充填高度，H－孔深，Q－每孔装药量，式中数字68为炮孔每m装药量，单位kg/m)计算得:17.5m深炮孔充填7.2m，符合爆破设计与安全要求［2］。

4 (地表)爆破网络

根据该地段岩性和边坡的稳定性情况，地表网络使用大段别毫秒延期雷管延时，即控制排和控制列分别用65ms和100ms的非电导爆管雷管搭配。第一面炮采用V型起爆方式，其余各面炮采用斜线起爆方式，并保证相邻孔间延期时间≥20ms，严格实行逐孔起爆［3］。

5 爆破安全

主要是控制爆破振动，爆破振动控制以控制单面炮爆破规模和控制最大一响药量为主要措施。每面炮的主炮孔(含缓冲孔)控制在40个以内，并适当延长地表网络延期时间，相邻炮孔地表网络延期时差控制在20ms以上，防止爆破振动叠加。

距离边坡最近的炮孔爆破引起质点的振动速度按萨道夫斯基公式计算如下:

萨道夫斯基公式:v=K1K2(Q1/3/R)a

式中:

v为爆破引起的质点振动速度，cm/s;

Q为单响药量，辅助孔50kg，第一排缓冲孔第一段装药300kg，第二排缓冲孔500kg;

R为药柱中心到65边坡(坡底)的最近距离，辅助孔、第一排缓冲孔与第二排缓冲孔到65边坡(坡底)的最近距离分别为11.48m、18.96m与22.98 m;其确定依据见图7(50－35台阶剖面图)［4］。

图6 50－35台阶剖面图

各项取值代入公式计算结果见表1(爆破振动计算结果表)［5］。

表1 爆破振动计算结果表

通过以上计算，50m水平的辅助孔、第一排缓冲孔、第二排缓冲孔爆破引起的质点振动速度均在20cm/s以下，按《基岩破坏特征与实际质点振速的关系》分析:理论上该震动值对软弱面少的边坡是安全的，但因该地段边坡断层、节理与裂隙发育，不排除爆破时坡面个别不稳定浮石会滚落(19cm/s时土岩破坏特征)［6］。

6 结语

本次铜厂采区黄牛前50m水平临近固定边坡的爆破进展顺利，爆后边坡安全稳定。随着铜厂采区采矿工程不断推进，最终边坡形成速度加快、高度不断增加，在实际生产中严格控制临近边坡的深孔爆破，确保矿区边坡稳定尤其重要。

［1］顾毅成.爆破工程施工与安全.北京:冶金工业出版社，2004.

［2］刘殿中，杨仕春.工程爆破实用手册.北京:冶金工业出版社，2003.

［3］于亚伦.工程爆破理论与技术.北京:冶金工业出版社，2003.

［4］潘忠伟.富家坞矿区临近最终边坡深孔爆破设计与施工.铜业工程，2009，(3).

［5］高直，张海军.影响中深部充填质量的因素探讨及对策.铜业工程，2009，(4).

［6］吴朝阳.导爆管起爆网络在德兴铜矿露天爆破中的应用.铜业工程，2007，(3).

Practice of Blasting near Fixed Slope of Huangniuqian Mining Area in Tongchang

ZHOU Sheng－fu

(JCC Dexing Copper Mine，Dexing，Jiangxi，China 334224)

After 50 years mining operation，now deep mining situation has been formed in Tongchang Mining area of Dexing Copper Mine.The final slope has been formed on north，east and south three directions，which most heights of 300m.With the continuous striping and mining engineering，the 50m level fixed slope blasting before Huangniuping in Tongchang mining area should be safely completed，which can stabilize the slope and to be reference to similar mines.

Tongchang;blasting parameter;blasting net;safety measure;slope stability

TD824.7

B

1009－3842(2011)01－0020－03

2010－11－10

周升福(1965－)，男，江西武宁县人，采矿工程师，主要从事采矿技术管理工作，E－mail:624349679@qq.com