露天矿山高陡边坡超深孔预裂爆破技术应用研究

潘彦文，滕 潇

（1.紫金矿业集团陇南紫金矿业有限公司，甘肃 陇南 742208；2.甘肃兰金民用爆炸高新技术有限责任公司，甘肃 兰州 730020）

预裂爆破技术是指在不产生抛掷的情况下，利用爆炸的能量使矿山岩石破裂成带有裂缝的发育体的技术，是一种可以控制的爆破技术[1]。在采矿作业时遇到高陡边坡时一般选用超深孔预裂爆破技术，预先将高陡边坡产生的断层带岩石击破，可以有效的帮助后续工作的顺利进行，以此提高边坡角，降低剥采比，保障了工作生产的连续性。

但随着超深孔预裂爆破技术的实施也产生了很多问题：深孔预裂爆破的孔深比普通爆破要长，且对于钻孔的精度要求高，导致在实际作业中钻孔达标率普遍较低；装药和封堵技术的实施中容易产生炸药分布不均、封堵的紧密度不够等问题；由于采矿作业时需要的机械设备多加上高陡边坡地区应力复杂，因此必须要设置起爆的方式，控制爆破时产生的振动，保障周围设备的安全以及人员的安全。

就目前来看，超深孔预裂爆破技术在高陡边坡的实际应用还不够成熟，对于技术质量要求高、现场施工难度大的露天矿山，采用传统的施工技术很难达到标准。探索合理且高效的超深孔预裂爆破技术，提高露天矿山高陡边坡地区的安全性和采矿效率是目前的首要任务。

1 探究露天矿山地质结构特征

对于超深孔预裂爆破技术的实施，首先要明确该地区露天矿山的地质结构特征。在研究区露天矿山的高陡边坡矿带位于该矿区的北部，矿带整体近东西向，走向90°～100°，倾向为北陡倾，倾角75°～90°，矿带走向呈中间大两端小的透镜状，延倾向上呈板状。该矿带长度约为1280m，宽度约50m～170m，延深约630m。赋矿岩性与围岩、夹石岩性基本一致，主要为构造角砾岩，其次有粉砂质绢云母绿泥石板岩、粉砂质绢云母板岩、粉砂质绢云母绿泥石板岩夹变细砂岩、粉砂质绢云母绿泥石板岩夹斑点状板岩。通过探究发现，该矿带的矿石工业类型归为中硫化物微细浸染型金矿石，矿石自然类型划分为原生矿石。

2 超深孔预裂爆破技术调整

2.1 起爆网络

超深孔预裂爆破技术中的电雷管并联连接引爆导爆索起爆网络，采用5段毫秒微差电雷管、3段毫秒微差电雷管、顺发电雷管和导爆索组成[2]。图1为预裂爆破的起爆网络图。

图1 预裂爆破起爆网络图

本研究区的露天矿山存在高陡边坡，为了降低爆破震动对边坡的影响，因此选用16kg的预裂孔单响药量。采用超深孔预裂爆破技术时要注意预裂缝要贯通且在地表有一定开裂宽度。对于中等坚硬岩石，缝宽不宜小于1.0cm，坚硬岩石缝宽应达到0.5cm，将药卷分散绑扎在导爆索上。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大，底部药包应加强，约为线装药密度的2倍～5倍。装药时距孔口3m左右的深度内不要装药，可用粗砂填塞，不必捣实。填塞段过短，容易形成漏斗，过长则不能出现裂缝。

2.2 主要参数的确定

通过对该地区露天矿山的主要参数进行测量得出，该地区钻孔直径为95mm，可选用高风压潜孔钻机进行钻孔；矿山的高陡边坡台阶高度为24m，超深可取0.8m；钻孔角度为60°～65°，孔距为1.5m；通过边坡坡率和倾角可以计算出炮孔深度为27.6m；使用砂子、粘土、岩粉等作为堵塞材料，堵塞长度为3m；装药结构为底部加强段：1.57kg/m，中部正常段：0.72kg/m，上部减弱段：0.48kg/m，单孔装药量为16kg。

2.3 装药结构

由于超深孔预裂爆破技术的深孔封堵较长，最小抵抗线比临界抵抗线还要小，爆破只对岩石的内部起作用，正向装药和反向装药的差别不大，但正向装药更有利于作业，且节省起爆器材，以此选用正向不耦合装药结构。图2为装药结构截面，将药卷每三节捆绑在一起，增加药柱的直径，按线装药量分段绑扎在导爆索上，炸药沿着预裂孔进行分部。

将32mm的药卷按照要求捆绑在导爆索以及竹片上，在孔底2m处装入1.57kg/m药量，该药卷的规格为32mm×22cm×200g。这种方式进行装药可以增加单位长度内的装药量，有效提高预裂爆破的效果，保障了炸药能够稳定的进行传爆。同时，结合该装药特点还提出了一套完整的衔接性强、安全高效的装药和封堵施工技术。

图2 装药构造截面

2.4 装药施工

为了保证预裂爆破的目的及效果，针对这一问题，本次施工采用深孔的简易装药方法，用包扎胶布将炸药做成规格为32mm×22cm×200g的条形药包，再将药包捣入炮孔底部，将导爆索延伸至炮孔外，再在导爆索上绑上药卷，反复操作直到符合装药长度的要求。最后将药卷放置在导爆索的四周，在顶部中心插入引爆药卷，将电雷管脚线缠在其四周，顶住未装雷管的药卷推入至炮孔。

3 爆破效果

使用超深孔预裂爆破技术对露天矿山高陡边坡进行爆破，孔口岩体较完整,预裂缝长度为1m～4m,岩体地质结构面较发育处,预裂缝长可达7m左右。大面岩体挖除之后观测24m高最终边坡预裂面,对地质结构面较发育处半孔率达到85%左右。预裂面平整美观，岩石整体性保持较好,爆破扰动对边坡稳定性破坏在目标范围内，对高边坡震动影响较小,预裂爆破效果理想。

4 结束语

通过研究发现，对于超深孔预裂爆破技术必须重视钻孔的质量问题，孔距密集后，稍有不慎就会造成孔与孔相交的现象产生，使炸药量过于集中而炸坏想要保留的岩体,或造成孔与孔轴线成“八”字形排布，使炸药量减少，导致预裂缝不能形成，因此后需对其更加深入的研究，提高开挖质量的同时加快施工的进度。