光面爆破在云浮硫铁矿边坡中的应用

【摘 要】 随着露天开采深度加大，固定边坡的逐渐出露和扩展，边坡不稳定因素也将增加，为保证安全生产及露天矿边坡在服务年限内不发生大的滑坡。为提高边坡的稳定性，提出采用光面爆破技术。通过对光面爆破参数的优化调整及施工质量的控制，最终取得了良好的爆破效果。

【关键词】 固定边坡 光面爆破 爆破参数

1 云浮硫铁矿靠帮爆破现状分析

云浮硫铁矿为生产能力300万吨/年的大型露天矿山。矿区地层岩相变化较大，易风化，风化深度一般在50m左右，最大达160m。岩性为片岩、变质炭质粉砂岩、炭质千枚岩、结晶灰岩、石英岩夹硫化物、锰质等沉积物，为一套浅变质的浅海相砂泥质碎屑岩。主要断层有f1、f3、f4、f5等一组从南向北，由北东向变为南北，北西至北，北西走向的弧形压扭性断裂。

一直以来云浮硫铁矿临边爆破采用预裂爆破进行靠帮爆破。从大量实践来看，虽然对靠帮预裂爆破做了精确的设计，但通过对爆破后坡面状态的长期观察，发现预裂爆破的效果并不理想。一是在较坚硬岩石或底部坚硬岩石且有不利结构面时爆破后边坡坡面经常达不到预期的爆破设计效果；二是在软岩层或破碎带且具有较多不利结构面时边坡周边扰动破坏严重，挖掘后坡面破坏范围大，且多在岩性不稳定、有密集结构面的不稳定边坡地段发生。虽然有的地段爆破后没有明显出现预裂排被后冲破坏的情况，但仍存在潜在滑落危险，在受到爆破震动或较多浸水后可能滑落。主要存在问题有：a、半壁孔少；b、很多情况是预裂孔还在，预裂孔内侧岩石表面看已松动，但挖掘十分困难，即爆破不彻底，留有根底；c、局部后冲，坡面凹凸不平；d、虽然边坡壁面上有半壁孔，坡面也比较平齐，但边坡壁面留不住，很快就出现滑落片帮现象；e、上台阶炮孔的超深使得坡面顶部2.5m的范围变得比较疏松，致使台阶坡面上部容易滑落。安全平台及清扫平台达不到标准，没有起到相应的作用。

云浮硫铁矿不同区域靠帮预裂爆破现状见（图1）所示。

预裂孔爆破当其在松软、破碎的岩体中采用时，预裂作用不是沿孔线发生，而是沿原有交错的裂隙节理弱面中发生，使结构面破坏程度增大，这种预裂扰动破坏又为后爆药包爆破的后冲破坏创造了条件，这是边坡表层爆破扰动破坏的重要原因。通过以上原因分析发现，造成边坡爆破效果不理想的主要原因是预裂爆破时预裂缝难以形成。因此应当把边坡孔先起爆改为后起爆，即让主爆孔和缓冲孔先依次起爆，待边坡孔前面的岩体被爆离边坡时再起爆边坡孔，从而形成光面爆破。

2 光面爆破方案实施

云浮硫铁矿在采场274水平东帮和298水平西帮进行了光面爆破试验。对于光面爆破基本作业方法主要采用以下两种：1）预留光爆层法。先将主体石方进行爆破开挖，预留设计的光爆层厚度，然后再沿开挖边界钻密孔进行光面爆破。光爆层厚度是指周边孔与最外层主爆孔之间的距离。2）一次分段延期起爆法。光面爆破孔和主爆孔用毫秒延期雷管同次分段起爆，但光面爆破孔滞后主爆孔150～200ms起爆。

2.1 光面爆破设计程序及技术参数

熟悉资料和现场选定钻孔直径d选择合理光爆层w确定炮孔间距a确定孔深l计算装药量q线（多种公式比较）确定装药结构确定起爆段位和顺序。（图2）和（图3）所示。

临近边坡光面爆破的爆破参数选择主要是：钻孔直径、孔间距、最小抵抗线、不耦合系数和线装药密度等。

（1）根据我矿的实际生产情况和设备作业能力，对于边坡的控制爆破主要采用了山特维克di500钻机，其钻孔直径为d=150mm；

（2）w光：光爆层厚度。w光=kd，式中k—计算系数，k=15～25，软岩取大值，硬岩取小值。d—炮孔直径，单位m。我矿钻机直径150mm，w光可取2.5米。

（3）a：光面孔的间距。a=（0.6～0.8）w光≈（10～16）d。我矿a可取1.5m～2m。

（4）l：炮孔深度。，式中h—台阶高度，h---超深，0.3m ～1.5m。钻孔深及岩石完整时取大值，反之取小值，α—终了台阶坡面角。我矿台阶最终边坡基本为1：0.8坡～1：0.5坡，光面孔孔深15.4米～13.4米，终了台阶坡面角为51°～63°。

（5）q光：光面爆破单孔装药量，q光：光面爆破的炮孔线装药密度， k光：光面爆破的单位体积岩石炸药用药量。q光=q光*l+q底， q光=k光*a*w光。k光一般取主爆孔平均单耗的一半左右，我矿可取0.25 ～0.4kg/m

3。q底=（3～5）q光。

经上述公式计算，结合对采场现状并对光面爆破区域的效果观察，对部分台阶光面爆破的参数做出修正（表1）。

（6）不耦合系数k，k=dk/dy，dk为炮孔直径，dy为药卷直径。k=150/60=2.5。

2.2 装药结构

采用不耦合装药，用φ60普通炸药卷和导爆索制成药串进行间隔，捆绑在竹片上。

在光面孔孔底装2～3条φ90罗定乳胶炸药，作为孔底加强药。光面爆破与主体爆破一起分段延时起爆时，光爆孔宜滞后相邻主炮孔150～200ms时间起爆，也可预留光爆层在主体爆破后起爆。

填塞长度1.5m，用预先制作好的麻绳绑好稻草进行吊充。

3 光面爆破施工工艺质量控制

测量放样定位用红色塑料袋标明孔位架设潜孔钻钻孔（角度孔位校正）终孔验收（并对光面孔用袋子塞住孔口进行护孔）装药连网起爆清碴。施工中严格管理，加强技术交底和现场监督确保穿孔精度，特别对光爆孔，要严把钻孔质量关。精确的穿孔是良好的爆破效果的前提和基础，科学合理的装药形式及用量是良好爆破效果的关键和保证。

4 爆破效果分析

在云浮硫铁矿274水平1-1’线采用预留光爆层法，本爆区主要由变质粉砂岩构成，整体属于中硬岩石，使用孔距为1.5m，打垂直孔，线装药密度为1.6kg/m。从爆破后效果看，边坡面自上而下垂直，岩石自然结构受影响较小，根底较少，且出露大量半壁孔，在局部半壁孔达80%以上，边坡自然稳定性增强。爆破效果见（图4）所示。

在云浮硫铁矿298水平1-1’线采用预留光爆层法，本爆区主要由变质粉砂岩构成及少量硫矿，整体属于中硬岩石，使用孔距为1.8m，打63°倾斜孔，线装药密度为1.8kg/m。从爆破后效果看，岩石自然结构受影响较小，底部存在少量根底。台阶上部由于上台阶爆破超深部分被破坏，上部半壁孔较少。但局部半壁孔达75%以上，边坡自然稳定性增强。爆破效果见（图5）所示。

5 结语

经过在云浮硫铁矿的生产试验表明，云浮硫铁矿使用光面爆破明显地改善了边坡的质量，提高了边坡的稳定性，原岩的完整性；保证了安全生产及正常开采。

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