淺埋深孔復(fù)雜巖體爆破方法探討

1試驗(yàn)爆破工程春伊通2號(hào)擴(kuò)建工程的要求，在現(xiàn)有生產(chǎn)能力為1500噸的基礎(chǔ)上擴(kuò)大到4500噸。目前礦山使用的100mm的潛孔鉆機(jī)作業(yè)效率低,作業(yè)成本高,根本不能滿足擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的要求。因此,選擇高效率的鑿巖設(shè)備是礦山今后發(fā)展的必由之路,150mm孔徑的試驗(yàn)爆破正是為礦山擴(kuò)產(chǎn)選擇合理的鑿巖和運(yùn)輸設(shè)備提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。自然條件:宜春鉭鈮礦屬山坡露天開(kāi)采礦床,巖石是鈉長(zhǎng)石化鋰云母花崗巖,鈉化程度由上而下逐步減弱,巖體逐步趨于完整;巖石屬中等堅(jiān)固(f=10～14),脆性度低,彈模量小,孔隙度和可塑性大;礦體受兩組急傾斜裂隙和一組緩傾斜裂隙交切而成“塊狀體”結(jié)構(gòu)巖體。據(jù)920m臺(tái)階的裂隙調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果,裂隙平均間距為2m左右,寬度為20～50mm不等,屬?gòu)堥_(kāi)性裂隙,面與面之間的粘結(jié)性較差,爆破時(shí)爆炸氣體產(chǎn)物容易從裂隙面泄漏而降低炸藥能量利用率,制約了爆破效果的進(jìn)一步提高。試驗(yàn)爆破工程要求:所有炮孔不能出現(xiàn)早爆、遲爆、半爆或拒爆現(xiàn)象,爆破后無(wú)根底,大塊產(chǎn)出率控制在10%左右(礦石的最大邊長(zhǎng)尺寸超過(guò)800mm的視為大塊)。2鑒定地層對(duì)400m孔徑爆破試驗(yàn)的可行性分析礦山目前采用的開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)為:汽車—溜井—電機(jī)車聯(lián)合運(yùn)輸。4m3電鏟鏟裝,12t自卸汽車運(yùn)礦至790m溜礦井,電機(jī)車從580m平窿中運(yùn)礦石至選礦廠。溜礦井格篩規(guī)格為800mm×1000mm,要求礦石的最大尺寸不得超過(guò)800mm,否則就為大塊。1984年礦山攻關(guān)試驗(yàn)最終結(jié)果推薦在本礦區(qū)“塊狀體”結(jié)構(gòu)巖體中宜采用100mm孔徑爆破,當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)地點(diǎn)都是在920m臺(tái)階上進(jìn)行的,那里的裂隙確實(shí)是對(duì)大孔徑爆破不利。根據(jù)試驗(yàn)推薦結(jié)果,礦山一直都是采用的100mm孔徑進(jìn)行爆破,取得了較好的爆破效果,完全能滿足正常生產(chǎn)的需求。現(xiàn)把100mm孔徑在不同臺(tái)階下進(jìn)行的爆破結(jié)果作一個(gè)簡(jiǎn)要說(shuō)明:在910m臺(tái)階上爆破,孔網(wǎng)參數(shù)為4.0m×1.5m,大塊產(chǎn)出率為15%左右;900m臺(tái)階上爆破,孔網(wǎng)參數(shù)為4.0m×1.5m,大塊產(chǎn)出率為12%左右;890m臺(tái)階上爆破,孔網(wǎng)參數(shù)為5.0m×1.5m,大塊產(chǎn)出率為12%左右;880m臺(tái)階上爆破,孔網(wǎng)參數(shù)為5.0m×1.8m和5.0m×2.0m,大塊產(chǎn)出率為10%左右。這一情況表明隨著開(kāi)采臺(tái)階的逐漸降低,在孔徑不變的情況下,孔網(wǎng)參數(shù)不斷擴(kuò)大,但是大塊產(chǎn)出率還是在逐漸降低。這說(shuō)明礦區(qū)內(nèi)的巖體性質(zhì)在逐漸變好,巖體內(nèi)的裂隙寬度逐漸變小,巖體趨于完整,裂隙面之間的粘結(jié)性更好,對(duì)爆炸沖擊波的衰減和爆炸氣體產(chǎn)物的泄漏都是更為有利的。因此,筆者認(rèn)為在880m臺(tái)階上進(jìn)行150mm孔徑爆破試驗(yàn)是可行的。試驗(yàn)地點(diǎn)選取在880m臺(tái)階東側(cè),0～8#勘探線之間,爆區(qū)場(chǎng)地平整,礦石為原生礦(f=14左右)。檔子面輪廓線清晰可見(jiàn),懸掛的大石塊很少,裂隙面之間的寬度從檔子面上可以量出來(lái),一般在10～12mm。3試驗(yàn)爆破的孔網(wǎng)參數(shù)正確選定爆破參數(shù),合理確定每孔的裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu),是爆破設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。爆破參數(shù)的選定:長(zhǎng)方形布孔4.5m×4.0m,采用斜線起爆法起爆。炮孔布置和起爆方法如圖1所示。爆破參數(shù)選定依據(jù):(1)選定的試驗(yàn)地點(diǎn)具備了擴(kuò)大爆破孔徑的自然地質(zhì)條件;(2)選定4.5m×4.0m作為此次試驗(yàn)的孔網(wǎng)參數(shù),是參照了當(dāng)前礦山100mm孔徑爆破技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)而定的。目前礦山100mm孔徑爆破成功的孔距為5m左右,排距為1.8m左右,采用排間等微差爆破技術(shù)和工藝,爆破效果較為理想?，F(xiàn)采用150mm孔徑爆破進(jìn)行試驗(yàn),孔網(wǎng)參數(shù)為4.5m×4.0m,長(zhǎng)方形布孔斜線起爆法起爆,孔距為6m左右,排距為2.7m左右,和100mm孔徑爆破進(jìn)行對(duì)比,炮孔容積是100mm孔徑的2.25倍,每孔負(fù)擔(dān)面積是100mm孔徑的2倍,而炮孔的密集系數(shù)比100mm孔徑爆破還要小,因此,4.5m×4.0m作為此次試驗(yàn)的孔網(wǎng)參數(shù)應(yīng)該是可行的。炮孔設(shè)計(jì):分為正?？缀头勒鹂變煞N,正?？撞捎眠B續(xù)不耦合裝藥,不耦合系數(shù)為1.15;防震孔采用間隔不耦合裝藥,不耦合系數(shù)為1.25。正?？撞捎酶弑俑呙芏鹊娜榛ㄋ?而防震孔采用低爆速低密度的硝銨炸藥,目的是減輕防震孔對(duì)未爆巖體的破壞從而保護(hù)好未爆巖體完整性。正?？籽b藥量計(jì)算:參照100mm孔徑爆破單耗進(jìn)行藥量計(jì)算,當(dāng)前100mm孔徑爆破單耗為0.38kg/t左右,現(xiàn)試驗(yàn)爆破也采用這個(gè)單耗進(jìn)行計(jì)算,10m臺(tái)階爆破,孔網(wǎng)參數(shù)為4.5m×4.0m,每孔爆破量為450t,經(jīng)計(jì)算得每孔裝藥量為171kg,但為了裝藥工和炸藥生產(chǎn)廠家的方便,在影響不大的情況下,正常孔每孔裝藥168kg。防震孔裝藥結(jié)構(gòu):根據(jù)100mm孔徑爆破防震的成功經(jīng)驗(yàn),防震孔裝藥結(jié)構(gòu)為分段裝藥,充填量為正?？椎?倍左右。兩種炮孔的裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。4非電延遲雷管起爆網(wǎng)路采用雙導(dǎo)爆索下孔斜線排間等微差爆破技術(shù),每斜排的微差間隔時(shí)間為25ms,如圖1所示。第一排第一孔1D首先起爆,通過(guò)1D主導(dǎo)爆索點(diǎn)燃2D的非電延期雷管從而引起2D主線起爆,緊接著是3D、4D……17D相繼起爆。每二排之間都有二發(fā)25ms的非電延期雷管,從而實(shí)現(xiàn)排間等微差爆破工藝。1984年,宜春鉭鈮礦、贛州有色冶金研究所、南昌有色冶金設(shè)計(jì)研究院三家單位在降低宜春鉭鈮礦爆破大塊率的攻關(guān)試驗(yàn)中,采用65型弱震儀及YQ-5壓電式加速度計(jì)兩種測(cè)震手段,共進(jìn)行了11次測(cè)震工作,在對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了認(rèn)真分析后提出了觀測(cè)總結(jié),總結(jié)中推薦本礦區(qū)的爆破微差間隔時(shí)間以25～30ms為宜。5炮孔安裝合格孔主要爆破技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。穿孔要求:炮孔傾角90°;傾角偏差小于2°;孔位偏差小于0.2m;炮孔裝藥要求:單孔裝藥時(shí)如果有1m沒(méi)裝下藥為不合格孔,整批炮孔裝藥合格率大于98%。技術(shù)要求:技術(shù)人員每天深入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)抽查穿孔情況,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。整批炮孔鑿巖完畢要全面驗(yàn)收炮孔,發(fā)現(xiàn)不合格孔要采取補(bǔ)救措施,實(shí)在無(wú)法補(bǔ)救的應(yīng)該重新穿孔直到達(dá)標(biāo)為止。在裝藥過(guò)程中,技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)跟蹤,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。6爆破設(shè)備安全作業(yè)技術(shù)確保施工安全,是對(duì)爆破工程的基本要求,對(duì)本爆區(qū)尤為重要。本爆區(qū)四周都是民采,民工的安全意識(shí)比較差,如果爆破前不提前1～2h通知到所有爆區(qū)內(nèi)民工的話,就有可能出安全事故。為此,根據(jù)《爆破安全規(guī)程》、《大爆破安全規(guī)程》有關(guān)條款,結(jié)合工程實(shí)際,針對(duì)各道工序,制定了爆破器材運(yùn)輸、存放、加工、使用以及裝藥、堵塞、起爆網(wǎng)路設(shè)置、安全警戒、實(shí)施起爆、爆后檢查等一系列安全作業(yè)技術(shù)細(xì)則,向全體作業(yè)人員技術(shù)交底,要求嚴(yán)格貫徹執(zhí)行。接受以往爆破事故的教訓(xùn),深入分析拒爆的誘發(fā)原因,制定相應(yīng)預(yù)防措施。本爆破起爆采用火雷管引爆導(dǎo)爆索,再由導(dǎo)爆索引爆同排孔內(nèi)炸藥和后排非電毫秒雷管,從而實(shí)現(xiàn)排間等微差起爆系統(tǒng)。本起爆系統(tǒng)操作方便,安全可靠。拒爆(半爆)原因比較復(fù)雜,大體可歸納為器材、設(shè)計(jì)和操作三個(gè)方面。按照工廠說(shuō)明書規(guī)定,對(duì)所用爆炸器材性能進(jìn)行抽查。導(dǎo)火索做燃燒試驗(yàn),看每米導(dǎo)火索燃燒時(shí)間是否達(dá)到120s左右;火雷管和毫秒雷管做起爆能試驗(yàn),8#雷管能否一次引爆50根左右的塑料導(dǎo)爆管,設(shè)計(jì)時(shí)8#雷管只要求引爆2根導(dǎo)爆索或2根塑料導(dǎo)爆管;導(dǎo)爆索引爆炸藥試驗(yàn),單根導(dǎo)爆索引爆2#巖石硝銨炸藥和雙根導(dǎo)爆索準(zhǔn)確引爆乳化炸藥等,試驗(yàn)都達(dá)設(shè)計(jì)要求。7爆堆散壓法本次爆破于2001年10月25日起爆成功。仔細(xì)檢查爆后現(xiàn)場(chǎng)情況,未發(fā)現(xiàn)有拒爆藥包的可疑征象。后沖龜裂有效地控制在1m以內(nèi),未爆巖體得到了很好的保護(hù),說(shuō)明防震措施有效。爆堆松散,拋散范圍合理,有利于鏟裝;爆堆表面大塊較多,第二天到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)表面大塊進(jìn)行實(shí)測(cè),最大邊長(zhǎng)超過(guò)1.2m的表面大塊率為2.33%,比預(yù)計(jì)稍多一點(diǎn)。僅從表面來(lái)看,估計(jì)爆堆中部和底部效果會(huì)好,大塊會(huì)小,根底可以消除。估計(jì)大于0.8m的大塊產(chǎn)出率應(yīng)該能控制在10%左右,可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。200m以外未發(fā)現(xiàn)大的飛石,作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備未發(fā)現(xiàn)有任何損壞,對(duì)爆區(qū)周圍的人員和構(gòu)筑物沒(méi)造成任何損傷和破壞。8解決了因果報(bào)告,實(shí)現(xiàn)大孔徑爆破雖然宜春