露天礦山高陡邊坡超深孔預裂爆破技術應用研究

潘彥文，滕 瀟

（1.紫金礦業(yè)集團隴南紫金礦業(yè)有限公司，甘肅 隴南 742208；2.甘肅蘭金民用爆炸高新技術有限責任公司，甘肅 蘭州 730020）

預裂爆破技術是指在不產生拋擲的情況下，利用爆炸的能量使礦山巖石破裂成帶有裂縫的發(fā)育體的技術，是一種可以控制的爆破技術[1]。在采礦作業(yè)時遇到高陡邊坡時一般選用超深孔預裂爆破技術，預先將高陡邊坡產生的斷層帶巖石擊破，可以有效的幫助后續(xù)工作的順利進行，以此提高邊坡角，降低剝采比，保障了工作生產的連續(xù)性。

但隨著超深孔預裂爆破技術的實施也產生了很多問題：深孔預裂爆破的孔深比普通爆破要長，且對于鉆孔的精度要求高，導致在實際作業(yè)中鉆孔達標率普遍較低；裝藥和封堵技術的實施中容易產生炸藥分布不均、封堵的緊密度不夠等問題；由于采礦作業(yè)時需要的機械設備多加上高陡邊坡地區(qū)應力復雜，因此必須要設置起爆的方式，控制爆破時產生的振動，保障周圍設備的安全以及人員的安全。

就目前來看，超深孔預裂爆破技術在高陡邊坡的實際應用還不夠成熟，對于技術質量要求高、現(xiàn)場施工難度大的露天礦山，采用傳統(tǒng)的施工技術很難達到標準。探索合理且高效的超深孔預裂爆破技術，提高露天礦山高陡邊坡地區(qū)的安全性和采礦效率是目前的首要任務。

1 探究露天礦山地質結構特征

對于超深孔預裂爆破技術的實施，首先要明確該地區(qū)露天礦山的地質結構特征。在研究區(qū)露天礦山的高陡邊坡礦帶位于該礦區(qū)的北部，礦帶整體近東西向，走向90°～100°，傾向為北陡傾，傾角75°～90°，礦帶走向呈中間大兩端小的透鏡狀，延傾向上呈板狀。該礦帶長度約為1280m，寬度約50m～170m，延深約630m。賦礦巖性與圍巖、夾石巖性基本一致，主要為構造角礫巖，其次有粉砂質絹云母綠泥石板巖、粉砂質絹云母板巖、粉砂質絹云母綠泥石板巖夾變細砂巖、粉砂質絹云母綠泥石板巖夾斑點狀板巖。通過探究發(fā)現(xiàn)，該礦帶的礦石工業(yè)類型歸為中硫化物微細浸染型金礦石，礦石自然類型劃分為原生礦石。

2 超深孔預裂爆破技術調整

2.1 起爆網絡

超深孔預裂爆破技術中的電雷管并聯(lián)連接引爆導爆索起爆網絡，采用5段毫秒微差電雷管、3段毫秒微差電雷管、順發(fā)電雷管和導爆索組成[2]。圖1為預裂爆破的起爆網絡圖。

圖1 預裂爆破起爆網絡圖

本研究區(qū)的露天礦山存在高陡邊坡，為了降低爆破震動對邊坡的影響，因此選用16kg的預裂孔單響藥量。采用超深孔預裂爆破技術時要注意預裂縫要貫通且在地表有一定開裂寬度。對于中等堅硬巖石，縫寬不宜小于1.0cm，堅硬巖石縫寬應達到0.5cm，將藥卷分散綁扎在導爆索上。分散藥卷的相鄰間距不宜大于50cm和不大于藥卷的殉爆距離。考慮到孔底的夾制作用較大，底部藥包應加強，約為線裝藥密度的2倍～5倍。裝藥時距孔口3m左右的深度內不要裝藥，可用粗砂填塞，不必搗實。填塞段過短，容易形成漏斗，過長則不能出現(xiàn)裂縫。

2.2 主要參數(shù)的確定

通過對該地區(qū)露天礦山的主要參數(shù)進行測量得出，該地區(qū)鉆孔直徑為95mm，可選用高風壓潛孔鉆機進行鉆孔；礦山的高陡邊坡臺階高度為24m，超深可取0.8m；鉆孔角度為60°～65°，孔距為1.5m；通過邊坡坡率和傾角可以計算出炮孔深度為27.6m；使用砂子、粘土、巖粉等作為堵塞材料，堵塞長度為3m；裝藥結構為底部加強段：1.57kg/m，中部正常段：0.72kg/m，上部減弱段：0.48kg/m，單孔裝藥量為16kg。

2.3 裝藥結構

由于超深孔預裂爆破技術的深孔封堵較長，最小抵抗線比臨界抵抗線還要小，爆破只對巖石的內部起作用，正向裝藥和反向裝藥的差別不大，但正向裝藥更有利于作業(yè)，且節(jié)省起爆器材，以此選用正向不耦合裝藥結構。圖2為裝藥結構截面，將藥卷每三節(jié)捆綁在一起，增加藥柱的直徑，按線裝藥量分段綁扎在導爆索上，炸藥沿著預裂孔進行分部。

將32mm的藥卷按照要求捆綁在導爆索以及竹片上，在孔底2m處裝入1.57kg/m藥量，該藥卷的規(guī)格為32mm×22cm×200g。這種方式進行裝藥可以增加單位長度內的裝藥量，有效提高預裂爆破的效果，保障了炸藥能夠穩(wěn)定的進行傳爆。同時，結合該裝藥特點還提出了一套完整的銜接性強、安全高效的裝藥和封堵施工技術。

圖2 裝藥構造截面

2.4 裝藥施工

為了保證預裂爆破的目的及效果，針對這一問題，本次施工采用深孔的簡易裝藥方法，用包扎膠布將炸藥做成規(guī)格為32mm×22cm×200g的條形藥包，再將藥包搗入炮孔底部，將導爆索延伸至炮孔外，再在導爆索上綁上藥卷，反復操作直到符合裝藥長度的要求。最后將藥卷放置在導爆索的四周，在頂部中心插入引爆藥卷，將電雷管腳線纏在其四周，頂住未裝雷管的藥卷推入至炮孔。

3 爆破效果

使用超深孔預裂爆破技術對露天礦山高陡邊坡進行爆破，孔口巖體較完整,預裂縫長度為1m～4m,巖體地質結構面較發(fā)育處,預裂縫長可達7m左右。大面巖體挖除之后觀測24m高最終邊坡預裂面,對地質結構面較發(fā)育處半孔率達到85%左右。預裂面平整美觀，巖石整體性保持較好,爆破擾動對邊坡穩(wěn)定性破壞在目標范圍內，對高邊坡震動影響較小,預裂爆破效果理想。

4 結束語

通過研究發(fā)現(xiàn)，對于超深孔預裂爆破技術必須重視鉆孔的質量問題，孔距密集后，稍有不慎就會造成孔與孔相交的現(xiàn)象產生，使炸藥量過于集中而炸壞想要保留的巖體,或造成孔與孔軸線成“八”字形排布，使炸藥量減少，導致預裂縫不能形成，因此后需對其更加深入的研究，提高開挖質量的同時加快施工的進度。