露天礦山上盤(pán)逆邊坡預(yù)裂爆破技術(shù)研究

一、排山樓金礦上盤(pán)邊坡穩(wěn)定發(fā)展的路徑選擇遼寧省排山樓金礦位于遼寧省阜新蒙古族自治縣。是一家集采、選、任于一體的大型采礦業(yè)中的公司。它是中國(guó)最大的、技術(shù)設(shè)備水平和生產(chǎn)管理領(lǐng)域最重要的黃金礦礦之一。該礦1996年9月開(kāi)始建設(shè),1997年7月建成投產(chǎn),1998年8月通過(guò)了原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委黃金管理局組織的竣工驗(yàn)收。企業(yè)原設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模1200噸/日,經(jīng)改造目前已達(dá)到近2000噸/日生產(chǎn)能力。排山樓金礦投產(chǎn)后,黃金價(jià)格持續(xù)走低,對(duì)企業(yè)的穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)造成很大影響。為保證礦山持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,排山樓金礦經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)、施工單位的反復(fù)論證,根據(jù)上盤(pán)逆傾斜圍巖比較穩(wěn)固的特性,決定將上盤(pán)的最終邊坡角由47°增大到65°,通過(guò)降低剝采比、減少剝離工程量來(lái)節(jié)約生產(chǎn)成本。由于上盤(pán)邊坡變陡,必須保證上盤(pán)最終開(kāi)采境界邊坡的穩(wěn)定。因此,參照國(guó)內(nèi)外大型露天礦山的成功經(jīng)驗(yàn),采用預(yù)裂爆破技術(shù)是解決上盤(pán)最終邊坡穩(wěn)定的最佳方案。二、爆破孔網(wǎng)參數(shù)顧名思義,預(yù)裂爆破就是沿開(kāi)挖邊界布置密集炮孔,采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥,在主爆區(qū)之前起爆,爆破的結(jié)果是使預(yù)裂孔之間形成一條裂縫,整個(gè)預(yù)裂孔的布孔平面形成一個(gè)斷裂面,以減弱主炮孔爆破時(shí)所產(chǎn)生的地震波向邊坡巖體的傳播并且阻斷向邊坡外的擴(kuò)展,使主炮孔爆破后沿預(yù)裂面形成一個(gè)較為光滑的坡面。在預(yù)裂孔與主爆孔之間鉆一排緩沖孔,其作用是緩沖主炮孔爆破時(shí)向預(yù)裂面所產(chǎn)生的地震波,其排距和孔距比主炮孔的小,分上下兩段裝藥,用兩個(gè)起爆藥包,中間用填塞物隔開(kāi)。1.預(yù)裂爆破孔網(wǎng)參數(shù)。排山樓金礦的上盤(pán)圍巖為中等以上硬度的花崗質(zhì)糜棱巖,f=10-14,臺(tái)階高度10m,采用KQG150潛孔鉆機(jī)鉆孔,鉆孔直徑D=150mm。主炮孔和緩沖孔為垂直孔,預(yù)裂孔為傾斜孔,傾角與最終邊坡角一致,為65°。(1)主炮孔參數(shù):孔距a=7.0m,排距b=4.0m,孔深L=12m(包括超深),頭排孔最小抵抗線(xiàn)W=4.0m,炸藥單耗q=0.45kg/m3。(2)緩沖孔參數(shù):孔距a=4.5m,排距b=3.5m,孔深L=12m,炸藥單耗q=0.53kg/m3。(3)預(yù)裂爆破孔網(wǎng)參數(shù):(1)孔間距a:孔距一般取孔徑的8～15倍,即1.2～2.25m,考慮到巖石硬度較大,取a=2m。(2)線(xiàn)性裝藥密度q:綜合考慮孔徑、孔距及巖石性質(zhì)等三要素,并參考《工程爆破使用手冊(cè)》,取q=2kg/m。(3)孔深L:與緩沖孔、主炮孔深度相同,L=13m,使爆破后成為基本平整的平臺(tái)。(4)不耦合系數(shù)n(指孔徑D與藥卷徑d之比):n受巖石性質(zhì)、鉆機(jī)性能、炸藥特性諸多因素制約,從理論上講不耦合系數(shù)大些好,但n值太大會(huì)增加施工難度,不利于預(yù)裂爆破進(jìn)行,在此取n=3。(5)炮孔傾角:均為65°。(4)單孔裝藥量Q計(jì)算:Q=a×b×L×q,則Q主=150kg;Q緩=95kg;Q預(yù)=q×L,Q預(yù)=26kg各類(lèi)炮孔平面布置圖見(jiàn)圖1。炸藥品種:主炮孔、緩沖孔為銨油炸藥,預(yù)裂孔為巖石炸藥(藥卷直徑d=50mm)。主要爆破參數(shù)見(jiàn)表1。2.裝藥和填塞。(1)主炮孔:從孔底開(kāi)始連續(xù)裝150kg銨油炸藥,每袋銨油炸藥25kg、裝藥高度1.3m,6袋裝藥高度7.8m,填塞高度4.2m到孔口。當(dāng)裝藥高度1.3m時(shí),置入用6段導(dǎo)爆管和2#巖石炸藥制成的起爆體于藥柱中央,用鉆孔產(chǎn)生的礦粉填塞炮孔。(2)緩沖孔:分兩段裝藥,底部裝75kg銨油炸藥,當(dāng)藥柱高度1.3m時(shí)置入用7段導(dǎo)爆管和2#巖石炸藥制成的起爆體,底部裝藥高度3.9m;中間充填2m高巖粉,再裝25kg銨油炸藥,當(dāng)藥柱高度0.6m時(shí)置入7段導(dǎo)爆管和2#巖石炸藥制成的起爆體,填塞4.8m到孔口。(3)預(yù)裂孔:用2#巖石炸藥,單孔裝藥量26kg。為了使預(yù)裂面從頂至底形成一個(gè)光滑的壁面,使保留的巖體既不遭受破壞也不殘留巖埂,藥量應(yīng)基本平均分布:但孔口1.5m以?xún)?nèi)不裝藥,用巖粉填塞以防止出現(xiàn)爆破漏斗。為了使炸藥爆炸時(shí)獲得良好的不耦合效應(yīng),2#巖石炸藥并排均勻地綁扎在半圓竹片上,因孔底受壓制作用大,增加裝藥2kg,加強(qiáng)裝藥長(zhǎng)度為3m。圖2為預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖,其中La為加強(qiáng)裝藥段3m,裝藥量為3.5m×2.6kg/m=9kg;Lb為裝藥段7.5m,裝藥量為8m×2.1kg/m=17kg;Lc為巖粉填塞段1.5m。3.起爆網(wǎng)路。預(yù)裂孔孔內(nèi)用導(dǎo)爆索起爆,孔外用導(dǎo)爆索傳爆,導(dǎo)爆索端頭用電雷管擊發(fā)。緩沖孔孔內(nèi)裝MS7段導(dǎo)爆管,延時(shí)200ms;主爆孔孔內(nèi)裝MS6段導(dǎo)爆管,延時(shí)150ms。為提高半孔率,2#巖石炸藥綁扎在半圓竹片上,竹片置于傾斜孔的下側(cè)即保留區(qū)一側(cè)。起爆順序?yàn)轭A(yù)裂孔瞬間起爆,延時(shí)150ms后主爆孔起爆,再延時(shí)50ms緩沖孔起爆。這樣,預(yù)裂孔比主炮孔早爆200ms。通過(guò)實(shí)踐證明,延時(shí)150ms能取得最好爆破效果。三、巷道表面預(yù)裂實(shí)施爆破后,預(yù)裂孔朝主炮孔方向全部粉碎,殘留的一半還是原生巖石,即炸一半留一半,爆破后形成一條連續(xù)的沿著鉆孔連心線(xiàn)方向的裂縫。裂縫頂部巖石整體完整,只有少量的表面破壞,但不影響預(yù)裂質(zhì)量。爆區(qū)開(kāi)挖清渣以后,預(yù)裂面全部顯現(xiàn)出來(lái),坡面平整光滑,不平整在20cm以?xún)?nèi),整個(gè)邊坡預(yù)裂清晰可見(jiàn),半孔率85%～90%。四、預(yù)應(yīng)力爆破的效果預(yù)裂爆破在排山樓金礦取得圓滿(mǎn)成功,有如下幾點(diǎn)體會(huì):1.爆破成功的關(guān)鍵是合理地選擇了預(yù)裂孔的