控制爆破在鲁南矿业采场中的应用

【摘 要】采场顶板围岩受地质构造的影响，矿岩互层严重，稳定性较差，浮石冒落现象明显，间柱与充填体受爆破震动影响较大。针对以上情况，鲁南矿业结合本矿山实际情况采用控制爆破控制顶板成形与稳定性，降低大爆破时的爆破震动，控制采场边界出现大块危石，减少充填体坍塌，效果显著，取得了良好的经济效益和安全效益。

【关键词】控制爆破；预控顶；中深孔落矿；切割井；逐孔爆破

鲁南矿业有限公司是隶属于莱芜钢铁集团的集采、选、烧结为一体的中型矿山联合企业。自1980年投产以来一直以露天开采形式先后开采王屿和上河两个矿段，王屿矿段与1992年停采闭坑，上河矿区露天境界内矿石储量已不足，深部矿体不具备露天开采条件，为保证企业可持续发展，延长矿山服务年限，决定实施露天转地下项目。上河矿区地下开采项目于2011年10月投产，目前年生产能力为72万吨。

采矿方法采用预控顶上向分层充填法、浅孔留矿法。在实施预控顶施工与采场爆破后作业后，顶板岩石破碎，成形控制较差，安全管理难度加大，每班检撬浮石劳动量增大；二步房间柱受爆破震动破坏严重，矿房边界出现片帮，危及铲运机与人员安全，影响出矿效率；对充填体造成冲击，致使充填体塌落，增加矿石贫化率等不利因素。

为有效控制预控顶成形，提高切割井一次成井，降低大爆破爆破震动，控制矿房边界成型，通过多次的爆破试验，积累原始数据，调整爆破参数，优化爆破效果。目前，取得较为理想的效果，初步达到了预期目标。

1 地质概况及开采技术条件

上河矿段矿带长1300m，水平厚度78.0-190m，平均108.0m，厚度变化系数26.46%，控制延伸550m，控制标高至-300m水平。向深部无尖灭趋势，受晚期伟晶花岗岩侵入的影响，矿带向深部被其切割分支复合，但矿带的连续性基本完整。矿体呈层状、似层状，均分布于含矿带内，与顶、底板围岩一般呈整合接触，界线清楚，容易识别。而单层矿较薄、夹层多、矿体内部结构比较复杂，则是本矿床的突出特点。

构造形态以断裂为主，无强烈的褶皱，基底变质岩系与铁矿带均呈单斜状产出，走向300°～320°，倾向南西，倾角一般50°～70°。局部受花岗伟晶岩体侵入和断裂活动影响，呈直立或变缓。韩旺-石桥断层（F1）是一条长期活动的弧形复杂断裂构造，呈北西一南东斜贯整个矿区。主断层面产状与矿层一致，倾向210°～230°，倾角50°～70°，局部有变化。

2 开采技术条件

上河矿区50C线至52C线之间的矿体为厚大矿体，确定使用预控顶上向分层充填法，分层高度为10-13m，两条穿脉之间作为一个采场，采场长度50-67m，采场内划分5个矿房，矿房垂直于矿体布置，首先开采三个一步房，二步房作为间柱，成倒“品”字形向上开采。矿石体重为3.49t/m3，岩石体重为2.68t/m3，岩石硬度系数（f）为，矿石：10～12，岩石：8～12。矿体顶、底板岩石多为黑云母斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、角闪片岩及含铁石英角闪片岩和伟晶花岗岩，均为稳定岩石。

3 采场控制爆破技术

3.1 预控顶压顶光爆技术

预控顶施工使用DD210凿岩台车施工，控顶高度3.3m～3.6m。顶部炮孔采用光面爆破技术，炮孔深度3.0m，炮孔直径d=42mm，炮孔间距E=（10-12）d，取600mm。炸药直径为38mm，每个孔内间隔装药，装药结构和爆破效果如图1所示：

图1 炮孔装药结构示意图

3.2 采场周边眼爆破

为更好的保护间柱的完整性与稳定性，降低充填体受爆破震动破坏的程度，矿房边界周边孔采用预裂爆破和光面爆破，作用效果非常理想。通过多次试验得出适合本矿山地质情况的孔网参数，使用T-100潜孔凿岩机，孔径Φ=90mm，孔深为10-13m，炮孔间距为1.0m，线装药密度为1.0～1.2kg/m，装药采用2#岩石乳化炸药，药卷直径为32mm或38mm，将炸药连续绑在导爆索上，在绑在竹竿上，送到孔底，使竹竿靠在保留岩石的一侧。底部1-2m的装药量是设计药量的3倍，孔口1m封堵，先用废旧编织袋堵住，然后填满河沙。使用导爆索将预裂孔串联起来，先于主爆孔75ms起爆。

图2 预控顶光面爆破效果图

图3

3.3 采场切割井爆破

切割井高度一般为8-10m，在以往爆破中，采用分次爆破成井，出现上部岩石起拱，炮孔破坏无法装药，或中间成桥。对施工造成危险，影响工期。经过研究优化，借鉴其他矿山经验，采用分段微差爆破一次成井。

3.4 采场主爆孔爆破

采场主爆孔爆破时，采用奥瑞凯高精度毫秒延期雷管，分为地表管和孔内管，实现逐孔爆破，降低爆破震动峰值，减小对间柱和充填体的震动破坏。地表管有17ms、25ms、42ms、65ms；孔内管为400ms，脚线有9m和12m两种。地表延时控制在400ms以内，以确保地表管在炮孔起爆之前完成传爆。

4 应用效果

采场内控制爆破取得了如下效果及指标：

（1）预控顶顶板成拱，爆破面平整，炮孔残痕保留率在50%左右；

（2）采场边界按设计线保留，边邦无大块危石；

（3）矿房内大块率降低，由原先成排起爆的16%到现在逐孔起爆的9%。

5 结语

鲁南矿业采场内控制爆破的应用，实现了设计人员的设计意图，较好地达到了预期目的，在降低成本的同时，效果较为明显：

5.1 预控顶光面爆破较好地解决了顶板成形差，浮石多，处理时间长的问题。

5.2 采场周边孔预裂爆破，采场边界沿设计开挖，边邦危石减少，保证了铲运机人员进入矿房内作业的安全系数。

5.3 采场落矿采用奥瑞凯高精度雷管逐孔起爆，降低了爆破震动对充填体的损害，降低了贫化率。

5.4 切割井一次成井，提高了施工效率，避免重复作业，增加安全性。

5.5 在矿房破碎区段， 控制爆破落矿和锚杆锚索联合使用可形成联合控顶技术， 能较好地解决破碎矿体的开采。

5.6 采场控制爆破落矿， 对倾斜及缓倾斜矿体上盘不稳固的矿块进行回采时， 效果较为明显。

【参考文献】

[1]王宝红，李芹涛，丁雨庆.采场周边爆破参数最优值的现场确定[J].黄金，2007，28（8）：31-33.

[2]施建俊，汪旭光，魏华，等.逐孔起爆技术及其应用[J].黄金，2006，27（4）：25-27.

[3]樊明玉.大暴露面积采场控制爆破技术的探讨与应用[J].金属矿山，2007（3）：35-38.