预裂爆破在紫金山金铜矿高陡边坡的应用.pdf

第2 7 卷第3 期 2 0 1 0 年9 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 7N o ．3 S e p ．2 0 1 0 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 1 0 ．0 3 ．0 1 3 预裂爆破在紫金山金铜矿高陡边坡的应用 唐小军。，赖红源1 ，夏鹤平2 ，袁桥3 1 ．紫金山金铜矿，上杭3 6 4 2 0 0 ；2 ．新华都工程有限责任公司，上杭3 6 4 2 0 0 ； 3 ．紫金矿冶设计研究院，上杭3 6 4 2 0 0 摘要针对紫金山金铜矿露天采场东帮台阶到达采场境界情况，采取控制爆破措施保护边坡稳定，通过 试验获得合理的爆破参数，为今后临近终了的靠帮爆破提供依据。文中给出了预裂爆破和缓冲爆破有关参 数。 关键词 预裂爆破；缓冲爆破；露天采场；最终边坡 中图分类号T D 2 3 5 ．3 7 1文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 0 0 3 0 0 4 8 0 3 A p p l i c a t i o no fP r e s p l i t t i n gB l a s t i n gt oH i g hR o c kS l o p e i nZ i j i n s h a nG o l d - c o p p e rM i n e T A N GX i a o - j u n l ，I A IH o n g ．y l l 尬n 1 ，X I AH e - p i n 9 2 ，Y U A NQ i a 0 3 1 ．Z i j i n s h a nG o l d c o p p e rM i n e ，S h a n g h a n g3 6 4 2 0 0 ，C h i n a ； 2 ．X i n h u a d uE n g i n e e r i n gC oL t d ，S h a n g h a n g3 6 4 2 0 0 ，C h i n a ； 3 ．Z i j i nM i n i n ga n dM e t a l l u r g yD e s i g nI n s t i t u t e ，S h a n g h a n g3 6 4 2 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n gt ot h ec o n d i t i o no ft h ee a s te n d i n gt oo p e n - p i ti nZ i j i n s h a nG o l d ．c o p p e rM i n e ，b l a s t i n g m e t h o d sa r et a k e nt op r o t e c tt h es t a b i l i t yo fs l o p ea n dt h er e a s o n a b l eb l a s t i n gp a r a m e t e r sw i l lb eo b t a i n e dt h r o u g ht h e e x p e r i m e n t st h a tw i l lh e l pp r o v i d ea b a s i sf o rt h eb l a s t i n go fe n d i n gs l o p ei nt h ef u t u r e ． K e yw o r d s t h ep r e - s p l i tb l a s t i n g ；b u f f e rb l a s t i n g ；o p e n p i t ；t h ee n d i n gs l o p e O 引言 紫金山金铜矿属“上金下铜”特大型金铜共生 矿床，上部金矿采用露天陡帮开采方式，下部铜矿采 用坑采方式。按联合露采规划设计，最终边坡高度 将近9 0 0m ，终了边坡角4 2 。- 4 6 0 ，服务年限在4 0y 以上，其规模为国内罕见高陡边坡。边坡稳定性直 接制约着金铜矿今后的生产安全，对其可持续性稳 定发展，意义重大【l 】。 目前露采最高标高为 l0 3 6 ，露采坑底 6 8 8 ， 收稿日期2 0 1 0 0 1 2 7 作者简介唐小军 1 9 8 0 一 ，男，广西南宁市人．工程师、硕士。现从 事采矿生产技术管理，E - m a i l t x j _ w h u t 1 6 3 ．o o m 。 随着金矿露采场不断推进，东帮北部山头首先靠帮， 此时须对临近边帮爆破进行严格设计与控制，减少 临近边帮爆破对边坡岩体的损伤破坏，确保最终边 坡在矿山服务年限内的稳定。一般临近边帮控制爆 破多采用预裂爆破阻引，其做法是在圈定的露天境界 上穿凿预裂孔，在台阶推进到最终边帮前2 0 一4 0m 提前实施预裂爆破，旨在提前形成一定宽度的较为 平整的裂缝，阻隔台阶生产爆破产生的爆破地震波 传播，起到保护、稳固边坡的作用。 1 工程地质概况 露天采场东帮北部山头主要岩性为碎裂中细粒 花岗岩，属五龙寺岩体主体部分，具变余花岗结构、 万方数据 第2 7 卷第3 期唐小军，赖红源，夏鹤平，等预裂爆破在紫金山金铜矿高陡边坡的应用 4 9 碎裂状构造；原生矿物除部分石英外均已蚀变，被硅 化石英、明矾石、地开石及少量绢云母取代，形成强 烈蚀变的花岗岩或交代石英岩。顶部 l0 1 2 平台 至 9 8 8 平台，岩石分布以褐色、灰白色强风化地开 石硅化花岗岩体为主，局部风化，岩石较软弱，裂隙 发育，局部段易碎裂成粉末状，力学强度差，易透水， 工程地质条件较差；4 - 9 8 8 平台至 9 5 2 平台，以较 坚硬．坚硬的中风化硅化、地开石化花岗石为主，台 阶中部和南部岩性为较软弱的强地开石化英安玢 岩，该段岩体均一性差，强度差异较大⋯。 2 终了边坡的预裂爆破设计 2 ．1 预裂爆破参数及装药结构 1 孔径 露采场目前只有K Q G l 5 0 型露天潜孔钻和 C M 3 5 l 潜孑L 钻2 种钻机设备，2 种设备的钻孔孔径 分别D ， 1 6 5m m 和D 1 5 0m ／n ，由于K Q G l 5 0 潜 孔钻穿孔效率较高，成本更低，故优先采用K Q G Y - 1 6 5 潜孔钻，但处理并段边坡时，K Q G l 5 0 潜孔钻体 积较大，无法靠近边坡穿凿预裂孔和缓冲孔，所以在 并段台阶进行预裂爆破穿孑L 时才采用C M 3 5 1 潜 孔钻。 2 孔深 按联合露采设计，终了边坡坡角7 0 。，并段台阶 高2 4n l ，超深按h 0 ．7m 算，单台阶穿孔深度 L 日 h ／s i n7 0 。 1 2 0 ．7 ／s i n7 0 。 1 3 ．51 1 1 。 3 孑L 问距 孑L 间距一般取孔径的8 ～1 2 倍，即口 8 1 2 D 1 ．2 一1 ．9 8m ，根据边坡岩性分布，硬 岩取口 1 ．71 1 3 ，软弱破碎的岩石取口 1 ．2m 。 4 线装药密度 按经验公式g - 而1 1 T D 2 m P z _ o 式中p 。为炸药密度，取1 ．2g ／c m 3 ；m 为不耦合装 药系数；预裂爆破采用直径为3 2m m ，长2 0 0I T l l n ，重 2 0 0g 条状乳化炸药作为爆破用药，所以／7 ／, 4 ．7 5 ．2 。 计算得q 1 0 ．9 6 5k g ／m ，取lk g ／m ，单孔装药 量1k g ／mX1 3 ．5m 1 3 ．5k g ，实际中取1 3 ．6k g 。 炮孑L 底1 ．2m 为加强装药，线装药密度2 ．5k g ／m ； 炮孔中部正常装药，线装药密度1 ．0k g ／m ；炮孔上 部减弱装药，取0 ．4k g ／m 。炮孑L 口处吊装充填0 ．5 ～1 ．2r n o 预裂孑L 参数计算结果汇总见表l 和表2 。 为防止孔壁因局部药量过大造成孔壁破坏，装 药结构设计为连续不耦合装药。药卷全程绑缚在导 爆索和竹片上。 表1 预裂孔参数 孔径／r a m1 6 5 ／1 5 0 倾角／o 孔间彰 3 1 1 1 孔深／m 充填长度／m 表2 预裂孔装药密度 2 ．2 缓冲孔与主爆孔孔网参数及装药结构 1 主爆孔爆破参数 采场的生产爆破孔网参数一般为6mx6 ．5m ， 孑L 深1 4 1 5m ，单耗0 ．3 0 0 ．3 2k g ／m 3 ，所以主爆 孔单孔装药量取Q o ．3 2X1 2X6 6 ．5 1 5 0k g 。 2 缓冲孔爆破参数 为使主爆孔和预裂孔之间的岩土得以破碎且使 主爆孔的能量得以缓冲，在主爆孔和预裂孑L 之间穿凿 1 排缓冲孔。缓冲孔的孔深h 1 3 ．5I n ，倾角o t 7 0 。。 当D 1 6 5I T l ／n 时，孔距a 3I l l ，至主爆孔的排距 b 4n l ，缓冲层厚度2 ．5m ，装药量取Q 8 7 ．5k g 。 当D 1 5 0m m 时，孔距口 4m ，至主爆孔的排 距b 3n l ，缓冲层厚度2 ．5m ，装药量取Q 7 5k g 。 主爆孑L 和缓冲孔装药为多孔粒状铵油炸药。主 爆孔孔内含1 个起爆药包，缓冲孔采用间隔装药形 式，其孔内含2 个起爆药包，起爆药包雷管为4 0 0m s 高精度导爆管雷管。如图l 所示。 采用C M 3 5 1 潜孔钻穿缓冲孔工期较长，改倾斜 缓冲孑L 为垂直孑L ，用K Q G l 5 0 Y 替代C M 3 5 1 ，大大提高 了穿孔效率。垂直缓冲孑L 的孔口距均为4n l ，第1 排 缓冲孔与预裂排的孔口距离为4 ．51 1 1 ，2 排缓冲孔的 排距为2 ．5n l ，缓冲孔与主爆孔排距为2 ．5i n 。第l 排和第2 排缓冲孔的孔深分别为6 ．5n l 和1 3 ．5m ，装 药量分别为3 7 ．5k g 和8 7 ．5k g 。如图2 所示。 州 如 “ o 舭 坝 n 卜 万方数据 爆破2 0 1 0 年9 月 间隔层可为空气或岩渣 图l 预裂爆破装药图 单位m ≮jN i 沥 。I 铵油炸药飞＼ y _ I ’ 图2 预裂爆破装药图 2 ．3 起爆方式 预裂孔采用导爆索搭接网路同时起爆。主爆 孔、缓冲孔采用地表导爆管雷管和孔内导爆管雷管 实施逐孔起爆。预裂孔首先起爆，且时间应超前于 主爆孔1 0 0m s 以上，主爆孔、缓冲孔依次起爆。为 使预裂孔超前主爆孔起爆，在预裂孔导爆索网路上 联接l 发4 0 0m s 高精度导爆管雷管，在主爆孔引出 的主线上联接2 发6 5m s 高精度导爆管雷管。这 样，预裂孔起爆时间超前于主爆孔1 3 0m s 起爆，保 证预裂孔首先贯通成缝，而且不会因起爆延期过长 导致爆破飞石砸断主爆孔和缓冲孔的爆破网路。 有时为了赶工期，对预裂孔单独实施爆破，考虑 到预裂孔孔数较多，此时采用分段间隔微差起爆，微 差间隔时间2 5m s ，同响段药量不超过3 0 0k g 。 某次预裂爆破网路联接图如图3 所示。 3 结语 露采场东帮北部山头现已有6 个台阶到最终境 界，爆破后的边坡顶线后方岩土表面未出现拉裂破 坏现象，边坡面平整无危石，除岩性较差区域难以形 成半孔外，各平台的半孔率基本在8 0 ％以上。效果 图如图4 所示。 边坡顶线 图3 某次预裂爆破孔网设计示意图 图4 爆破后边坡照片 紫金山金铜矿露采场的靠帮控制爆破现处在试 验阶段，有些参数选取较保守，今后随着靠帮台阶的 增多，靠帮控制爆破不仅要考虑到最终边坡稳定，还 要考虑到节约成本，减少维护费用等因素，因此现阶 段的靠帮控制爆破仍需要不断研究与改进，以为今 后的控制爆破提供指导依据。 参考文献 [ 1 ]代永新．紫金山金铜矿露天开采高陡边坡稳定性研究 报告[ R ] ．安徽中国集团马鞍山矿山研究院，2 0 0 8 ． [ 2 ] 庙延钢．爆破工程与安全技术[ M ] ．北京化学工业出 版社，2 0 0 7 1 7 0 1 7 2 ． [ 3 ] 邹智斌．预裂爆破在露天终了边坡中的应用[ J ] ．江西 冶金．2 0 0 9 ，2 9 1 1 7 - 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