多元精细爆破在露天矿开采中的应用

任少峰，杨 勇，张海涛，张 波，潘建阔

(1.西南能矿集团股份有限公司， 贵州 贵阳 550004；2.山东黄金矿业(莱州)有限公司 焦家金矿， 山东 莱州市 261441)

0 引 言

国内外不断提高爆破质量，朝着“精细化、多元化”的方向发展，因此在国内著名爆破专家的倡议和支持下，提出了“精细爆破”的概念[1]，并应用到各个爆破领域[2￣4]，特别是在复杂露天矿的开采中，既要充分考虑爆破周围环境，边坡灾害的影响，又要控制爆破振动、爆破飞石等爆破有害效应，最重要的是提高爆破质量，因此研究露天矿的精细化爆破具有重要的实践意义。

1 露天矿开采概况

某金矿在老选厂旧址及小竖井附近通过地表钻探，并结合老采场资料，对矿体重新进行了圈定和估算，得到平均地质品位为2.57 g/t、金属量约303.41 kg的储量，开采价值极大，对其进行凹陷式露天回采。

1.1 工程地质条件

该主断裂破碎带、次级构造破碎带、节理裂隙密集带均属于碎裂松软岩组，岩石裂隙发育密集，松软破碎，稳固性差，尤其在地下水作用下易发生坍塌、片帮、冒顶等不良工程地质现象；另外，本地段岩石整体破碎风化程度相对较高，稳固性较差；北部地段岩石的稳固性较差，易发生塌方。

1.2 开采方案

采用露天开采，设计台阶高度为8 m，帮坡角为60°，安全平台宽度为3 m，道路宽度为6 m，不设清扫平台和运输平台，设计露天矿境界长158 m，平均宽52 m。

2 爆破方案和爆破参数

露天矿周边环境复杂，人员流动性大，采用常规的中深孔爆破技术会引起较大的爆破危害，并增加爆破成本，因此根据现场周边环境和地质条件采用多元精细爆破对该矿体实施爆破[5￣6]。首先是进行表土、浮土的剥离，然后在露天矿中间附近进行掏槽爆破，形成自由面，紧接着以其为中心向两边应用微差松动爆破技术对矿岩分别爆破后，结合挖掘机进行分别开挖，最后在边坡附近使用光面爆破的方式进行开挖，以保护边坡的稳定性，并预留安全平台。爆破区域布置见图1，炮孔装药结构见图2，爆破参数见表1。

图1 爆破区域布置示意

图2 炮孔装药结构剖面图

爆破类型孔深/m孔距/m排距/m孔径/mm单耗/(kg/m3)单孔装药量/kg装药方式光面爆破81.4900.153.5空气间隔不耦合装药掏槽爆破932.8900.853.0耦合装药松动爆破83.53.0900.2521.0耦合装药

3 爆破安全措施

3.1 爆破振动的控制和校核

露天矿周边构筑物较多，最近的构筑物距离爆破区域(最终边坡)25 m，掏槽爆破区域距离构筑物53 m。根据萨道夫斯基公式判断掏槽爆破产生的振动危害即可进行校核：

(1)

式中，V为介质质点的振动速度,cm/s；R为观测(计算)点到爆源的距离,m；K和α是与爆破条件、岩石特性等有关的系数，分别为290和1.9；Q为炸药量，kg，取掏槽爆破的最大一段装药量53 kg；

将以上数据代入公式(1)中经计算得出：V为1.97 cm/s。根据《爆破安全规程》(GB6722—2003)规定，对于钢筋混凝土结构的安全允许振速的最小值为3.0 cm/s，因此该爆破满足规程对被保护构筑物的安全质点振速要求。爆破振动速度完全控制在安全范围之内，对紧邻构筑物无损伤。

在场现用爆破振动测试仪进行爆破振动监测，监测数值都小于爆破安全规程的对应安全阀值，典型爆破振动波形见图3。

图3 典型波形

3.2 爆破飞石的控制

该爆破严格按照设计精细施工，其中当掏槽爆时选用胶管链对爆破区域进行覆盖，对飞石加以控制，未发生飞石伤害事故。

3.3 边坡控制

通过在边坡附近实施光面爆破，半孔率控制在75%左右，边坡非常稳定，未发生滑坡现象。

3.4 地表沉降监测

为了防止露天矿周边地表发生沉降，在露天矿周边埋设沉降监测点并进行实测，采用拓普康DL-103电子数字水准仪进行沉降监测测量，沉降监测点的观测数据见表2、表3。

表2 53 m浓密池沉降监测点观测数据 单位：m

实测数据表明，边坡沉降位移在完全控制在安全范围内，未对边坡和周边构筑物造成安全隐患。

表3 新建油库沉降监测点观测数据 单位：m

4 爆破效果和效益分析

(1) 在确保安全的同时，有效提高了露天矿开挖效率，平均开挖量达到4900 t/d，平均出矿量达到1400 t/d。

(2) 多元精细爆破的应用大大减小了爆破成本、破碎和挖运成本。

(3) 由于露天矿内矿脉小而分散，很容易矿岩大量掺混，进而造成矿石贫化极大。该项目采用微差松动爆破的同时，对矿岩进行分别爆破，之后再使用挖掘机对矿岩进行分别开挖，极大地减少了矿岩混合的情况，大大的降低了矿石贫化率。设计矿石贫化率为7.8%，采用精细化爆破后，实际矿石贫化率为4.9%，经济效益明显体现。

(4) 露天矿区内人员较密集，且流动性较大，故控制爆破飞石极为重要。该项目通过精细化设计，并严格按设计精细化施工，有效的控制了飞石，未发生飞石伤害事故。

(5) 露天矿周边拟保护的构筑物较多，爆破震动监测数据都在安全范围之内，未对构筑物产生损伤；地表沉降监测结果表明，边坡在爆破和开挖过程中稳定，未出现滑坡现象。

参考文献：

[1]谢先启，卢文波. 精细爆破[J].工程爆破，2008，14(3)：1￣7.

[2]刘美山，周绍武，张正宇，等. 溪洛渡水电站右岸拱肩槽建基面开挖精细爆破施工[J]. 工程爆破，2009，15(04)：24￣28.

[3]刘立业. 露天矿精细爆破最优微差间隔时间模拟研究[D].鞍山：辽宁科技大学，2010.

[4]朱先洪，景泮印，付建新，等. 精细化采矿技术在果洛龙洼金矿的应用[J]. 金属矿山，2012(12)：9￣13.

[5]韦爱勇. 控制爆破技术[M].成都：电子科技大学出版社，2009.

[6]王玉杰. 爆破工程[M]. 武汉：武汉理工大学出版社，2007.