后坪礦區掘進巷道巖體可爆性探究

摘要：基于“以彈性波速度為準則的分級法”來研究后坪礦區巖石的波阻抗，對巖石進行可爆性分級。利用這個原理和現場聲波測量實驗，得出后坪礦區掘進巷道巖體可爆性為中等級別。

關鍵詞：彈性波；波阻抗；巖體可爆性

湖北省興山縣樹崆坪礦區后坪礦段磷礦段位于樹崆坪礦區北部，為樹崆坪礦區磷礦層往深部延深部分，后坪礦區巖石成因類型有變質巖建造和沉積巖建造兩大類。礦層為層狀和塊狀，一般致密堅硬、強度高，節理裂隙基本閉合，穩定性較好，在相鄰馬家灣礦段采礦坑道中，破碎帶和漏水現象較少。礦層的直接頂板連續性、完整性好，巖性堅硬、強度高，節理裂隙不太發育，僅有的裂隙中多被方解石脈所充填。礦層的直接底板抗壓強度相對較高，遇水后強度降低，但未見泥化現象。直接底板之下巖層完整性、穩定性均較好。為減少巷道掘進掏槽爆破炸藥單耗、提高爆破效果，針對后坪礦區掘進巷道巖石的可爆性進行研究。

一、研究現狀

可爆性，是指巖體在爆破作用下巖體碎塊分離化的難易程度。由于爆破作用的不確定性，如果不能有效的判斷巖石可爆性，會對于爆破參數的確定與優化存在很大的影響。王超等將馬氏距離判別法引入到狂言可爆性分級中，建立了礦巖可爆性等級分類的距離判別模型；張德明等將工程中容易獲得的各種爆破影響因素作為可爆性分級的指標，并利用AHP層次分析法確定了分級指標的重要程度；傅洪賢等通過在實驗室對礦山巖體試件進行巖石波速測試和巖石強度試驗，得到了泥巖和砂巖的波速和抗壓強度；張毅等通過因子分析法，確定了巖石可爆性的四個主因子分別為抗拉強度、波阻抗、完整性系數及孔隙率，并給出了分級計算法。通過對諸多專家學者研究成果進行整理分析，結合后坪礦區的實際情況，決定采用基于“以彈性波速度為準則的分級法”來研究后坪礦區掘進巷道巖石的波阻抗，對其進行可爆性分級。

二、現場測量試驗

根據爆炸破巖機理，巖體的破裂與巖體內爆炸應力波的傳播特性有關。波阻抗是影響應力波參數的主要因素。基于“以彈性波速度為準則的分級法”來研究后坪礦區掘進巷道巖石的波阻抗，對巖石進行可爆性分級。利用這個原理，使用ZBL-U520非金屬超聲波測試儀對975B上8、1038三號下山、1000D九號上山這三條不同水平高程的掘進巷道巖體進行聲波測量，得到聲波在掘進斷面巖體中傳播的縱波波速。

三、巖巷可爆性分級

巖石可爆性分級是爆破工程的技術基礎，合理的可爆性分級是正確開展爆破設計和爆破優化的保證，是評價爆破設計合理性和推廣先進爆破技術重要依據。

（一）測試結果數據分析

（1）由現場測試數據計算可知，975上8的平均波速為2.532km/s、1000九號上山的平均波速為2.487km/s、1038三號下山的平均波速為2.155km/s。由測量結果可知，波速值較大，說明巷道的巖性較好，巖石強度較高，風化程度較小，巖體節理裂隙不發育，不易破碎，易爆。

（二）堅固性系數

巖體的可爆性與巖石強度特性密切相關，在某種程度上甚至可以用巖石的堅固性系數來表示它。堅固性系數可作為爆破性評價的分析因素。結合后坪礦區的詳查報告，再根據實地測量，知道后坪礦區礦層巖體的堅固性系數為，且其平均堅硬系數。

（三）深孔爆破地段巖體可爆性評價與結論

根據表3-2的數值，再結合現場的具體情況，可得出后坪礦區掘進巷道巖體應屬中等范疇。

四、結語

通過在現場進行的聲波測量實驗，證明“以彈性波速度為準則的分級法”對于后坪礦區掘進巷道的巖石可爆性的分級是適用的，并據此判斷出后坪礦區掘進巷道巖體可爆性屬于中等級別，且測量的結果對后續所進行的爆破設計優化也起到了一定的作用，減少了炸藥單耗，改善了爆破效果。

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