后坪矿区掘进巷道岩体可爆性探究

■ 许奎 武汉工程大学

湖北省兴山县树崆坪矿区后坪矿段磷矿段位于树崆坪矿区北部，为树崆坪矿区磷矿层往深部延深部分，后坪矿区岩石成因类型有变质岩建造和沉积岩建造两大类。矿层为层状和块状，一般致密坚硬、强度高，节理裂隙基本闭合，稳定性较好，在相邻马家湾矿段采矿坑道中，破碎带和漏水现象较少。矿层的直接顶板连续性、完整性好，岩性坚硬、强度高，节理裂隙不太发育，仅有的裂隙中多被方解石脉所充填。矿层的直接底板抗压强度相对较高，遇水后强度降低，但未见泥化现象。直接底板之下岩层完整性、稳定性均较好。为减少巷道掘进掏槽爆破炸药单耗、提高爆破效果，针对后坪矿区掘进巷道岩石的可爆性进行研究。

一、研究现状

可爆性，是指岩体在爆破作用下岩体碎块分离化的难易程度。由于爆破作用的不确定性，如果不能有效的判断岩石可爆性，会对于爆破参数的确定与优化存在很大的影响。王超等将马氏距离判别法引入到狂言可爆性分级中，建立了矿岩可爆性等级分类的距离判别模型；张德明等将工程中容易获得的各种爆破影响因素作为可爆性分级的指标，并利用AHP层次分析法确定了分级指标的重要程度；傅洪贤等通过在实验室对矿山岩体试件进行岩石波速测试和岩石强度试验，得到了泥岩和砂岩的波速和抗压强度；张毅等通过因子分析法，确定了岩石可爆性的四个主因子分别为抗拉强度、波阻抗、完整性系数及孔隙率，并给出了分级计算法。通过对诸多专家学者研究成果进行整理分析，结合后坪矿区的实际情况，决定采用基于“以弹性波速度为准则的分级法”来研究后坪矿区掘进巷道岩石的波阻抗，对其进行可爆性分级。

二、现场测量试验

根据爆炸破岩机理，岩体的破裂与岩体内爆炸应力波的传播特性有关。波阻抗是影响应力波参数的主要因素。基于“以弹性波速度为准则的分级法”来研究后坪矿区掘进巷道岩石的波阻抗，对岩石进行可爆性分级。利用这个原理，使用ZBL-U 520非金属超声波测试仪对975 B上8、1038三号下山、1000 D九号上山这三条不同水平高程的掘进巷道岩体进行声波测量，得到声波在掘进断面岩体中传播的纵波波速。

三、岩巷可爆性分级

岩石可爆性分级是爆破工程的技术基础，合理的可爆性分级是正确开展爆破设计和爆破优化的保证，是评价爆破设计合理性和推广先进爆破技术重要依据。

（一）测试结果数据分析

（1）由现场测试数据计算可知，975上8的平均波速为2.532 k m/s、1000九号上山的平均波速为2.487 k m/s、1038三号下山的平均波速为2.155 k m/s。由测量结果可知，波速值较大，说明巷道的岩性较好，岩石强度较高，风化程度较小，岩体节理裂隙不发育，不易破碎，易爆。

（2）从后坪矿区的地质详查报告中可知，矿层中岩体的平均密度为2.86 g/c m3。根据波阻抗的计算公式：

式中： ρ —为岩体密度；

c—为岩体中的纵波速度。

可求出975上八、1000九号上山、1038三号下山的波阻抗值分别为：

（二）坚固性系数

岩体的可爆性与岩石强度特性密切相关，在某种程度上甚至可以用岩石的坚固性系数来表示它。坚固性系数可作为爆破性评价的分析因素。结合后坪矿区的详查报告，再根据实地测量，知道后坪矿区矿层岩体的坚固性系数为，且其平均坚硬系数。

（三）深孔爆破地段岩体可爆性评价与结论

岩石爆破性评价，其关键之处在于要有合理分级判据。常用的矿岩可爆性分级判据见表3-1。

表3-1 爆破性分级指标

所研究巷道的爆破分级指标参数如表3-2所示。

表3-2 矿层的爆破分级指标参数

1000九号上山8～12 7.113 中等1038三号下山8～12 6.163 中等

根据表3-2的数值，再结合现场的具体情况，可得出后坪矿区掘进巷道岩体应属中等范畴。

四、结语

通过在现场进行的声波测量实验，证明“以弹性波速度为准则的分级法”对于后坪矿区掘进巷道的岩石可爆性的分级是适用的，并据此判断出后坪矿区掘进巷道岩体可爆性属于中等级别，且测量的结果对后续所进行的爆破设计优化也起到了一定的作用，减少了炸药单耗，改善了爆破效果。