峨口鐵礦巖石產狀與爆破質量關系的研究

呂 銳 郭鵬杰

太原鋼鐵集團公司峨口鐵礦 山西 太原 034207

露天采場北區主要在28－38線,南區主要在24－56線。礦層走向為50°～110°傾向南南東或北北西,傾角變化于12～70°間,呈來回褶曲,波狀起伏頻繁的層狀、似層狀產出,礦層產狀有緩、陡、直立及倒轉之變化,局部較緩,整體較陡。采場巖石產狀復雜,南東區靠近北幫部位、南西區西南幫部位、北西區西南幫部位巖石產狀過于傾斜,在現采用的逐孔微差起爆網絡技術下,采用常規的爆破網絡連線設計即巖石拋擲方向平行于巖石傾向,會造成每次爆破后破裂線坡頂破裂過大,底盤抵抗線過大,后座嚴重,影響爆破效果以及下個爆區穿孔時頭排孔的布孔,甚至會產生根底,影響鏟裝作業效率。

近幾年的露天中孔爆破中,由于巖石產狀對爆破效果產生的影響導致生產效率降低的情況時有發生。

一、針對上述出現的的爆破問題，歸納為以下三個方面

1、現場因素：在現有鉆機只能穿垂直中深孔條件下,炮孔與巖層走向均為斜交或垂直,沿臺界面的巖層結構復雜,且各巖層的力學性質差別較大,爆破后將產生不等的后翻和不規則的臺階坡面,造成臺階底部阻力過大,底盤抵抗線過大,導致后續爆區頭排孔無法穿到設計孔位,嚴重影響后續爆破效果。

2、設計連線：在巖石結構面復雜的爆區進行爆破連線設計時,未能充分考慮巖石產狀對爆破效果的影響,依然按照傳統經驗進行連線設計,使得巖石拋擲方向與巖石走向傾角夾角＜90°,造成炸藥爆炸產生泄能作用,導致爆炸能量沿巖石結構面軟弱帶高速泄漏,未能全部用來破碎巖石,影響爆破質量。

3、布控設計：布控設計時,未充分觀察現場巖石結構面特征,按照既定的孔網參數進行布孔,在巖石結構面復雜部位,布孔參數及孔深均未進行適當調整,造成爆破效果不理想。

二、針對上述問題采取的措施

1、預穿孔設計：每個爆區穿孔前,首先,現場觀察巖石結構面,充分分析巖石產狀,然后,根據觀察結果,提前進行預穿孔設計,在巖石產狀復雜部位適當調整孔網參數或增加加密孔,提高爆破時炸藥爆炸能量對巖石破碎的做功率,提高爆破質量。

2、現場布孔：布置頭排孔時,充分觀察臺階坡面巖石產狀及底盤抵抗線情況,在巖石產狀過緩、底盤抵抗線過大的地方,在保證鉆機穿孔安全前提下,適當減小頭排孔距坡頂距離,縮小頭排孔距,加大超深,用以克服巖石產狀過緩及底盤抵抗線過大的爆破阻力,改善爆破前沖及巖石破碎效果。

3、連線設計：已成爆區,在無法改變穿孔條件的情況下,進行爆破連線設計時,首先現場觀察巖石走向及傾向,現場確定起爆點及大致巖石拋擲方向;然后利用奧瑞凱軟件進行連線設計時,(1)確定合理的爆破延時,在巖石結構面復雜部位縮小延時時間,增加爆破時巖石之間的相互碰撞,提高破碎效果;(2)根據現場確定的起爆點,選擇最優的連線方式即巖石拋擲方向與巖石走向傾向夾角≥90°,增加巖石移動距離,提高鏟裝效率。

三、采取措施后爆破效果跟蹤

1、南東區1612水平爆破,爆破自由面為爆區東向,起爆方式為“v”型起爆,由于穿孔區巖石走向傾向與拋擲方向＜90°,將會引起此區域嚴重側翻,極易造成邊墻、大塊、飛石等爆破質量事故,且一旦大面積側翻,將影響到南東區301的一趟距爆區南20m 跨臺階高壓線路,其次側翻處理需動用挖機,且影響鉆機下一步穿孔計劃。為避免此種情況出現,需要在連線設計采取措施。

(1)首先起爆點的選擇。爆區自由面為東向,考慮對北幫的影響,結合爆區拋擲方向,起爆點位置考慮設置在爆區前排偏北5?？孜恢?有利于控制爆區南部及西部穿孔區域不發生后翻。

爆區布孔圖

(2)調整爆區東南部位容易發生側翻位置的連線結構及時間,使拋 擲方向由東北向轉為北向。

(3)調整邊邦區域的延期時間,降低對邊邦的沖擊。

(4)為保護邊坡,減少整個爆區同響孔數目,采取“v”型結構起爆網絡,將同響數目控制在4個以內。

經優化爆破網路,爆破后爆堆按設計方向移動,沒有發生后、側翻,破裂線明顯,巖石破碎效果好。

四、結束語

通過對巖石結構面與爆破效果關系的研究分析,巖石結構面對爆破效果有顯著的影響,易在結構面軟弱帶對炸藥產生泄能作用,結構面分布復雜對爆堆的塊度分布規律也有重要影響。得出如下結論：炮孔與巖層走向斜交或垂直布置,爆破設計巖石拋擲方向與巖層走向夾角＜90°時,后沖較小,巖體位移也小,臺階底部阻力大,易產生根底,電鏟挖掘效率低,易造成后續底盤抵抗線過大;爆破設計巖石拋擲方向與巖層走向夾角≥90°時,后沖較大,爆堆較低,巖石破碎情況好,臺階底部阻力小,不易產生根底,對后續爆區底盤抵抗線影響較小。