炮孔测斜对二步骤采场爆破参数优化的重要性探讨

张凡

（新疆哈巴河阿舍勒铜业股份有限公司哈巴河 836700）

1 引言

新疆哈巴河阿舍勒铜业股份有限公司是集采、选为一体的大型矿山企业，位于新疆哈巴河县境内。阿舍勒铜矿矿体总体特征具有走向长度短、埋藏深、水平厚度大、储量大等特点。矿山于2002年4月全面开工建设，2004年9月正式投产，设计采用地下开采，分三期进行开采：一期开采+400m中段以上矿体，设计生产能力4000t/d，二期开采+400～0m 中段矿体，设计生产能力6000t/d，三期开采0～-600m中段矿体。

经过十多年的开采，一期开采可采矿产资源量逐渐减少，目前矿山已转入二期开采，二期工程（深部）作为一期开采的深部延续，目前已形成350m、300m、250m、200m、150m、100m、50m、0m 八个中段，采用大直径深孔空场嗣后充填法和分段空场嗣后充填法开采，深部一步骤采场正在大规模开采，逐步将进行二步骤采场开采工作。

2 测量设备简介和测试方法

2.1 炮孔测试仪器设备

Rodded Boretrak 杆式抗磁炮孔测斜仪可以准确检测钻孔深度、方位角和倾斜度。可用于深度达到300m 的钻孔或深度达50m 的上向钻孔的测量，系统简单易用、便于携带，可在现场快速安装，无需专门的工具。系统不使用磁传感器，因此在有磁性的矿山也可以正常使用。

系统构成包括以下几个部分：

（1）控制显示单元。控制显示单元（CDU）的功能是记录每个探头进行测量的时间，并记录数据、定向杆间距、端面编号、钻孔编号和定向杆的位置。控制显示单元（CDU）还用作探头和计算机之间的接口，用来从探头下载记录的测量值（内置电源）。

（2）传感器探头。传感器探头含有一个准确的倾斜计（倾斜滚动传感器），该测量信息由探头存储单元存储，容量为128k。探头还含有一个实时时钟，该时钟用于对记录的数据做时间标识。传感器运行的范围是90°±45°，在此范围内，可将探头向上或向下布置；如果超过90°±45°，该探头会将读数归“零”。探头自供电，电池装在一个可移动的鼻锥体中，而鼻锥体旋于探头末端，通过手压即可将鼻锥体旋在主探头上。

（3）CDU 电池充电器。CDU 电池充电器的电源电压输入范围适合100-240V 交流系统，包含4 个国际插塞式接合器：美式扁平两脚插塞、英式三脚插塞、欧式两脚插塞和澳式角状扁平两脚插塞。

（4）CDU-PC电缆。RS232电缆的作用是将CDU上带有计算机标志的端口连接至计算机或其他远程下载设备，数据会从CDU-通过CDU从探头下载至计算机串行端口。

（5）定向杆。铰接式定向杆的作用在于向下布置探头，或向上推动探头进行上向钻孔测量。定向杆最大的作用在于防止探头沿着自身轴旋转，以确保探头方位角的准确。

2.2 测孔轨迹测量方法

（1）定位测量

系统对测量位置和方向有要求，包括：钻孔孔口的位置和定向杆架的方向。

（2）设置定向杆架

挑选钻孔口附近最平整的区域，清除上面的岩石或其他障碍物。确保定向杆架与钻孔口之间有足够的距离，以享有一个舒适的工作空间。设置好后，在测量期间无须移动定向杆架。每一定向杆架须保持垂直直立，以确保定向杆不会在基准方位上出现扭曲。

（3）数据采集

首先进行基础参数设置，完成后进行数据采集。

（4）数据下载

在测量期间，探头和CDU 之间无连接。在设置的时候，CDU和探头中的时钟是同步的。随后，探头会记录来自其倾斜和滚动传感器的数据。每三秒钟读一次数，探头每次都会发出“哔哔”声。此数据记录在探头的内存中。每次读数都有时间戳。

测量期间，操作员控制CDU。根据CDU 的提示输入日期、“岩面编号”（实际上就是项目编号）以及“钻孔编号”。然后按米布置该装置。如果每个间隔中定向杆都保持稳定，则可看到CDU 上的读数。每次完成后，录入CDU的是时间戳。完成测量后，必须下载来自探头的所有传感器信息和CDU中的配置和时间戳信息。处理软件会提取从探头下载的所有记录：与CDU 时间戳匹配的探头中记录的特定观察结果。

2.3 采场炮孔测量

鉴于00m 中段北1#采场作为试验，前期由于生产任务比较紧张，先施工好槽区，就开始对槽区进行爆破，导致槽区炮孔不具备测量条件，因此主体测量是对后续侧崩孔，从2019 年4 月16 日至8 月10 日前后进行了9 次测孔，完成了北1#采场具备测量条件的炮孔49个。

测量数据我们通过系统导出CAD软件能够支持的DXF文件，形成三维炮孔轨迹线，将其与采场布孔设计复合，即可对比出大孔的偏斜情况，再将轨迹线数据导入矿山常用的三维地质建模软件Surpac 中，可以从三维空间更加真切查看炮孔的偏斜情况。

2.4 炮孔测量结果分析与应用

00北1#采场前期由于生产任务紧张，导致凿岩、爆破、测孔和补孔同步进行，在整个过程中，从设备、人员管理和操作、矿岩条件等方面，提出以下几点问题，这些问题均为影响炮孔偏斜的直接影响因素。

（1）炮孔存在部分测量放点错误。

从现场放点记录发现C8、2-4 和C10 未放点，从炮孔实测结果同样可以看出C8、2-4 和C10 确实没打孔。

（2）工人操作钻机开孔时，随意性较大，严谨性较差。

通过跟班对2-5-b1、2-5-b2、2-6-b1 和2-6-b2进行现场施工，发现工人在进行炮孔开孔时，对开孔位置随意性较大，存在放点和实际开口位置偏移较大，90%以上的孔口位置出现偏移，同时在开孔方位角和倾角控制方面不严谨，导致实测孔出现方位角和倾角误差较大。

（3）二步骤采场稳定性较差，经过两侧一步骤采场爆破振动，采场内节理发育，同时采场内含凝灰岩，凿岩时钻杆很容易顺着节理方向偏斜。

（4）T150 钻机设备打孔质量不如阿特拉斯Sim⁃ba-261 钻机，炮孔偏斜整体在孔口下约22m 开始出现较大的偏斜，偏斜较为明显，而Simba-261 钻机在60m孔深的1.5%偏斜基本上大于85%。

3 探讨

为了提高打孔质量，减小采场贫化和损失，从打孔施工和爆破回采提出以下几点想法。

（1）加强钻孔开孔时的质量管理，严格按照设计参数要求进行开孔；开孔位置可通过顶板放点放置铅垂线定点，防止开口位置偏移。

（2）提高工人操作素质，建立大孔考核制度；

（3）提高对测量放点的准确性；

（4）一步骤采场边排孔进行光面爆破，以减小对二步骤采场的振动破坏，减小节理裂隙的扩展。

（5）进一步开展采场炮孔测量工作，分析和评价炮孔偏斜规律和参数，总结炮孔偏斜原因，提高炮孔施工质量。

（6）利用炮孔测斜仪进行采场大孔验收，根据测斜结果，对孔底距大于5m 区域进行补孔设计，动态调整单层装药量，控制采场大块率。

（7）所有采场回采结束都进行三维激光扫描，为采场回采效果分析和评价以及二步骤采场补孔设计提供准确依据。

4 结论

采用Rodded Boretrak 杆式抗磁炮孔测斜仪，精确测量了试验采场的大孔炮孔轨迹线，并能够生成CAD、Surpac软件支持的文件格式，为钻孔验收、钻孔质量评价、补孔设计、采场装药结构优化调整提供了科学依据。