銅山口銅礦露天采場爆破減震措施

朱先艷

（大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦，湖北 黃石 435122）

銅山口銅礦先后經過銅山口礦小露天、Ⅱ號礦體北擴階段。現為Ⅱ號礦體北擴工程。露天開采采用汽車回返式開拓運輸，自上而下組合臺階開采，深孔爆破作業。設計采選綜合能力990Kt/a，實際則為1100Kt/a～1320Kt/a。露天邊坡巖體主要為碳酸鹽巖、火成巖。礦體是矽卡巖。銅山口銅礦床是接觸交代高—中溫熱液矽卡巖型礦床，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ號礦體，礦體產于+140.37m～—538m，Ⅱ號礦體北擴最終境界邊與居民最近距離是87.6m，爆區與固定邊坡最近距離是28.6m，露天坑底標高-52m，東南部開采垂直高192m，南部開采垂直高137m，形成了高陡邊坡。2009年7月30日，銅山口村向銅山口礦提交了一份《關于爆震影響的報告》，表述露天采場作業爆破嚴重地干擾了該村民的正常生活，威脅人身財產安全，造成該村房屋漏雨、傾斜、開裂，村民反映強烈。為保證和諧環境及采場正常生產，避免矛盾糾紛升級、防止生產安全事故的發生。針對以上兩個問題，采取露天采場爆破減震措施，達到爆破安全規程要求。

1 原設計爆破參數與效果

北擴露天爆破的巖石主要為白云質灰巖、火成巖、矽卡巖。采用孔內分段間隔裝藥，孔內、孔間微差爆破，爆破參數：臺階高度11m～13m；炮孔直徑255mm～258mm；炮孔超深1m～1.5m；底盤抵抗線5m～6m；孔距4.5m～5m；排距4.1m～4.5m；炸藥單耗q：白云質灰巖、火成巖0.5kg/m3～0.55kg/m3、礦石0.72kg/m3；單孔裝藥量Q孔最大裝藥≤360kg，下部藥量≤180kg。孔內采用上、下兩段間隔裝藥，下部裝藥量為單孔總裝藥的3/5～2/3，上部裝藥量為單孔總裝藥量的2/5～1/3，下部藥柱中裝的兩發8段毫秒導爆管雷管和一個起爆具，上部藥柱中裝的兩發9段毫秒導爆雷管和一個起爆具，上、下兩段藥柱之間充填炮泥1.5m～2m；上部充填到孔口，充填長度保證≥6m。起爆網路和起爆方式：孔內上下藥柱導爆管延伸到孔外，孔間串聯5段毫秒導爆管雷管，孔外接力起爆網路，起爆器起爆。

炸藥爆炸時釋放的巨大能量，以波形式對炸藥周圍的介質引起擾動。隨著距離增加。逐漸衰減為地震波。它是一種彈性波。在爆破近區（藥包半徑10倍～15倍）傳播是沖擊波；在爆破中區（藥包半徑15倍～500倍）傳播是應力波；在爆破遠區傳播是地震波。炸藥爆炸時釋放能量只有轉化為10%地震波。地震波在介質中傳播的體波和沿地面傳播的面波。造成巖石破壞主要是體波作用，造成地震破壞主要是面波作用。本次爆破震動監測的主要儀器采用成都中科動態儀器有限公司生產的IDTS-3850爆破震動儀記錄分析系統。爆破震動監測得到的測試數據，按薩氏公式分垂直速度和水平速度兩種情況先進行二元線性回歸。垂直速度的爆破震動傳播規律的薩氏公式，回歸相關系數高，結果較好地反映了爆破震動垂直質點震速在銅山口銅礦北擴臺階爆破中巖層和地質條件下隨著比例藥量變化的衰減規律。

v為爆破震速峰值cm/s；Q為爆破段藥量kg；R爆心至測點距離m。

經實測爆破效果缺點：孔內下部藥包先起爆，因底盤抵抗線大，大量起爆時其夾制性較大，產生強烈的爆破震動效應。相鄰段的地震波主震相產生嚴重的疊加，第五段時間間隔小，波形易產生干擾疊加，加劇了爆破地震波的危害作用。

2 減震措施

影響爆破震動強度因素主要有：總藥量、最大齊發段爆破藥量、爆源重心至保護物直線距離、地形地質水文工程條件、地質構造、巖性、爆破自由面、場地的幾何形態、傳播介質、微差間隔時間、不耦合、孔網參數、起爆順序、起爆網路、振動頻率、建筑物結構、預裂爆破、光面爆破等。根據影響因素，采取以下減震措施。

2.1 嚴控某段最大藥量

露天深孔爆破振動頻率在10Hz～60Hz,一般民用建筑物爆破震速峰值2cm/s～2.5cm/s，永久性巖石高邊坡8cm/s～12cm/s。最小v=1.6cm/s，按公式（1）計算得出下表1

表1 深孔爆破用藥量

2.2 增加相鄰和孔內爆破間隔時間

據爆破地震波中應避免相鄰段主震相相干擾疊加的原則，適當增加1倍相鄰和孔內的爆破間隔時間，一般相鄰段的藥包起爆延時標稱時間差應為100ms～150ms較為合適，是50ms倍數。

2.3 改變孔內爆破順序

以前孔內下面是8段先爆，上面是9段后爆，孔外是5段微差；現改為孔內下面是9段先爆，上面是5段后爆，孔外是8段微差。

2.4 清盡爆堆礦巖和單排孔遂孔爆破

當炮孔抵抗線過大或使用松動爆破，地震效應特別強烈。所以每次爆破前要清盡上一次爆堆礦巖和根底，以免形成擠壓爆破，而產生強烈的爆破地震效應。還詳細校核每孔的底盤抵抗線，底盤抵抗線過大的炮孔要先清理根底，特別注意在臨近民房的爆區進行單排孔逐孔爆破。

2.5 臨近境界臺階邊坡時采用預裂爆破和光面爆破

采用小孔徑炮孔。爆破地震效應與炮孔直徑的平方成正比。因此臺階爆破改用潛孔鉆鉆鑿110mm炮孔直徑，能有效降低爆破地震效應。

3 試驗實施

若v=1.6cm/s，R=87.6按公式（1）計算Q=164.77kg

試驗地點：+38m平臺，白云質灰巖，臺階高度11.76m；炮孔直徑255mm～258mm；炮孔超深1.24m；底盤抵抗線5m～6m，孔距5m，單排，孔內下面是9段，上面是5段，孔外是8段。每孔裝藥量300kg，下部裝藥量為160kg，上部裝藥量為140kg。每次9個孔，試驗4次，IDTS-3850爆破震動儀；從爆區到附近采場周邊房屋的路徑上布置12個測點，其10#、11#、12#三個測點是布置在采場周邊最近的村莊房屋墻面上。

4 爆破效果

采場周邊村莊房屋墻面的上10#、11#、12#三個監測點所得的監測結果表明，首響段的垂直震動速度范圍從小于0.86至0.962cm/s。垂直最大震動速度為1.420cm/s和1.417cm/s，速度小于民用建筑物爆破震速。

5 結論

銅山口銅礦采取減震措施，控制某段最大藥量160kg，改變孔內爆破順序，清盡爆堆礦巖和單排孔遂孔爆破，臨近境界臺階邊坡時采用預裂爆破和光面爆破，有效降低爆破地震效應，對采場周邊村莊房屋和邊坡沒有破壞作用，不會干擾了該村民的正常生活，建立了和諧社會環境，保證礦山正常生產秩序。