某铜厂采区临近最终边坡爆破设计

徐建荣，刘洪兴2，张吉勇2

（1.江西铜业公司德兴铜矿， 江西上饶市 334224；2.江西理工大学资源与环境工程学院， 江西赣州市 341000）

某铜厂采区临近最终边坡爆破设计

徐建荣1，刘洪兴2，张吉勇2

（1.江西铜业公司德兴铜矿， 江西上饶市 334224；2.江西理工大学资源与环境工程学院， 江西赣州市 341000）

摘 要：某铜厂采区的最终边坡临近区段地质构造复杂，节理裂隙和断层发育，通过严格设计爆破参数以及爆破顺序，降低了爆破振动对边坡稳定性的影响。现场爆破表明，采取预裂孔和中深孔同次爆破的方案，取得了良好的爆破效果。

关键词：最终边坡；孔网参数；起爆网路；预裂爆破

1 概 述

某铜矿铜厂采区北帮（区）的290～479m边坡，区域构造复杂，节理裂隙和断层发育，夹杂顺坡向的光面，在不同区段表现出不同的分布特征。在铜厂采区北帮（区）中的一个复杂地段，台阶边坡岩体受节理切割，在不同边坡区段，节理产状变化较大，存在松动区和滑塌区。爆破区域位于该地段350m水平中部，东北面临近最终边坡。该水平设计留设10m宽平台，设计爆破区域长186.8m，顶板高程348.2 ～348.6m，爆区正下方是该地段剥离的运岩公路［1］。根据穿孔设备的作业安全要求和工作平台的实际宽度［2］，在图1中爆破区域I采用边坡钻机穿孔。

图1　爆破区域

2 爆破参数设计

2.1预裂爆破

在主爆孔爆破之前，先行预裂爆破，设计预裂爆破的参数［3］如下：

岩性好的区段孔距为1.5m，岩性差的孔距为1.3m；孔深根据顶板高程确定为16.0～16.5m；对于1.5m孔距的炮孔底部1.0m加强装药，线装药密度3.0kg/m，正常装药段1.0kg/m×10m，总装药量13kg/孔，对于1.3m孔距的炮孔底部1.0m加强装药，线装药密度3.0kg/m，正常装药段1.0kg/m×8.0m，减弱段0.5kg/m×2.0m，总装药量12.0kg/孔。

对起爆网络进行分段，喷锚段9个孔为一段，最大限度地保护喷浆的混凝土和边坡。

2.2主爆孔爆破

由于平台东部工作面狭小，大型牙轮钻机无法作业，爆破区域I（见图2）使用CM351边坡钻机穿孔。为加快施工进度，在遵循“预裂爆破先行”的原则基础上，拟采取预裂孔和中深孔同次爆破的方案（预裂孔与主炮孔的微差间隔时间为100ms）。

图2　爆破区域I（边坡钻爆破处理的区域）

设计的主炮孔爆破参数［4］如下。

（1）孔径D：CM351钻头直径140mm。

（2）孔深L：孔深由台阶高度H和超深h确定，前排孔深L=H+h=15.0+（1.5～2.0）=16.5～17.0m（倾斜孔），缓冲孔深L=H+h=15.0+1.0=16.0m（垂直孔）～16.5m（倾斜孔），辅助孔深 L=8m（倾斜孔）。

（3）底盘抵抗线边坡钻孔作业的安全条件为W1=Hctgα+Bmin，Bmin为钻机台阶边缘作业的最小安全平台宽度，α=80°，Bmin=1.5m，计算得W1≈4.0m。

（4）孔距a和排距b：a=（0.8～1.4）W，取a=5.0m，b=W=4.0m。

（5）填塞长度l2=（20～30）D，取l2=4.0m。

（6）单位炸药消耗量q。参考西源岭工程经验［5-7］，确定炸药单耗q=0.629kg/m3（BDS现场混装车制乳化炸药）。

（7）延米炮孔装药量qL。BDS现场混装乳化炸药18～20kg/m。

（8）每孔装药量Q。前排孔装药量按下式计算：Q=q·a·W1·H，式中符号意义同前，经计算前排孔装药量为Q=190kg，充填高度7m。辅助孔孔深4m时，装药量20kg，充填高度3m；孔深8m时，分段装药，下部40kg，上部20kg，中部间隔1.0m，顶部充填4.0m。缓冲孔装药量185kg，考虑边坡岩性脆弱，缓冲孔（预裂孔前面一排深孔）需分段间隔装药，分段装药量按120kg（下部）、65kg（上部）分配。中间回填1.5m岩粉间隔，充填高度8.2m。如图3所示。

图3　爆破区域I缓冲孔（间隔）装药结构示意

另外对于5～8m宽度位置可以根据现场地形变化布1排或2排斜孔，倾角70°～75°（见图4）。布孔原则是控制底盘抵抗线接近设计值、缓冲孔底和预裂孔底之间预留保护层厚度1.2～1.5m。爆破区域I布孔示意见图5，各炮孔的爆破参数见表1。

2.3起爆顺序

爆破区域自由面较好，拟采取斜线起爆。预裂孔分两段起爆，一段用9ms，另一段用18ms。主爆孔后于预裂孔109ms引爆，孔间用25ms导爆管雷管连接，辅助孔用65ms导爆管雷管斜线搭在缓冲孔上，如图6所示。

3 减振措施及注意事项

为尽量避免爆破振动对固定边坡造成的破坏，采取以下技术和管理措施［8］：

（1）控制爆破规模，严格执行《采矿场最终边坡管理规定》，每面炮总装药量控制在15 t以内；

（2）除加密的前排孔和辅助孔外，所有主爆孔均采用间隔装药方式；

（3）增大地表网络延期时间，使用非电导爆管雷管（Orica雷管）起爆网络，针对该地段地质构造的特殊性，将地表网络延期时间由传统使用的II类岩石区用25ms与65ms搭配改为用42ms与100ms搭配，并实行逐孔起爆，减小振动对边坡的影响。

其他注意事项：

（1）强化现场施工管理，严格按设计施工，保证炮孔充填质量；

（2）响炮时，350m平台的设备距离坡底15m以上，所有人员撤离到320m平台的掩体（电动轮）下避炮；

（3）爆破后进入爆区检查前，应先仔细观察350m以上边坡的稳定性情况。

图4　斜孔布设示意

图5　爆破区域I布孔示意图

表1　炮孔爆破参数

图6　爆破网络设计

4 结束语

在边坡滑动带地段实施临近最终边坡爆破设计，既要保证爆破效果，也要避免爆破振动对边坡造成破坏。抓好各个环节的工作质量，采取严格的管理和技术措施，力求爆破工作的成功。

在遵循“预裂爆破先行”的原则基础上，拟采取预裂孔和中深孔同次爆破的方案虽可行，但工作量较大，过程复杂，若某个环节出现问题，很可能引起边坡的滑塌。因此需要严格设计爆破参数以及爆破顺序，并做好相应的减振措施。

参考文献：

［1]饶运章.岩土边坡稳定性分析［M］.长沙：中南大学出版社，2012.

［2]周叔良.露天矿潜孔钻机穿孔的优越性［J］.采矿技术，1992，31：7-7.

［3]李夕兵.凿岩爆破工程［M］.长沙：中南大学出版社，2011.

［4]汪旭光.爆破手册［M］.北京：冶金工业出版社，2010.

［5]罗升平.德兴铜矿.加速西源岭剥离工程的途径［J］.中国矿山工程，1997（6）：14-16.

［6]鄢子贵，罗升平.加速西源岭剥离工程的方案研究［J］.铜业工程，1997（04）.

［7]张伏敏.德兴铜矿成功实施了特殊地段爆破［J］.工程爆破，2014（03）：62-62.

［8]付士根，许开立.爆破振动效应预报及减震措施［J］.中国安全生产科学技术，2006（6）：45-48.

收稿日期：（2015-11-23）

作者简介：徐建荣（1979-），男，江西上饶人，采矿工程师，主要从事采矿技术与爆破工程方面的研究，Email：1953436814 @qq.com。