江春庚

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西德興市 334224）

銅廠黃坑西南部臨近邊坡控制爆破

江春庚

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西德興市 334224）

德興銅礦銅廠采區(qū)為了形成新的北山運(yùn)系，必須對(duì)黃坑西南部125～185m臺(tái)階臨近鐵運(yùn)地下調(diào)車場(chǎng)及采區(qū)固定邊坡地段進(jìn)行深孔臺(tái)階爆破。在實(shí)施控制爆破作業(yè)時(shí)，對(duì)爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)并評(píng)估爆破安全，確保該地段爆破不影響鐵運(yùn)調(diào)車場(chǎng)的安全和邊坡的穩(wěn)定。

控制爆破；爆破參數(shù)；爆破網(wǎng)絡(luò)；爆破振動(dòng)

為了形成新的北山運(yùn)系，德興銅礦銅廠采區(qū)必須對(duì)黃坑西南部125～185m臺(tái)階臨近鐵運(yùn)地下調(diào)車場(chǎng)及采區(qū)固定邊坡地段進(jìn)行深孔臺(tái)階爆破。該地段周邊安全設(shè)施多、環(huán)境復(fù)雜，最南部爆破區(qū)域地理位置特殊，需要實(shí)行控制爆破。爆破區(qū)域南部下方126m水平為鐵運(yùn)地下調(diào)車場(chǎng)，鋼筋混凝土盤旋巷道，此為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，以控制爆破振動(dòng)為主。鐵運(yùn)地下調(diào)車場(chǎng)是采礦場(chǎng)給泗洲選礦廠供礦的唯一運(yùn)輸通道，爆破區(qū)域與巷道的最近距離僅有14.25m，該地段深孔臺(tái)階爆破的振動(dòng)控制難度非常大。為確保該區(qū)域的人身財(cái)產(chǎn)安全及德興銅礦的持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)，需要對(duì)爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)行控制爆破，確保該鐵運(yùn)調(diào)車場(chǎng)的安全和邊坡的穩(wěn)定。

1 爆破區(qū)域周邊環(huán)境

按《銅廠采區(qū)最新境界圖》，該區(qū)域下降至185 m水平時(shí)靠幫；東面下方為6＃公路，爆破時(shí)應(yīng)避免大范圍的飛石拋出；西南面為西破廠房和相關(guān)設(shè)施，重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象為2條皮帶廊，125～185m水平與爆破區(qū)域的極（?。┲灯矫婢嚯x為206.85m，設(shè)計(jì)以控制爆破振動(dòng)為主；正西面下方為鐵運(yùn)調(diào)車場(chǎng)，鋼筋混泥土盤旋巷道，此為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，設(shè)計(jì)以控制爆破振動(dòng)為主。巷道頂板標(biāo)高126，185，170，155m水平爆破時(shí)，爆破區(qū)域位于巷道正上方，155m水平爆破時(shí)，巷道與爆破區(qū)域最近炮孔的藥柱中心距離為14.25m。140m水平爆破區(qū)域位于巷道側(cè)上方，125m水平爆破區(qū)域位于巷道側(cè)下方。

2 爆破方案設(shè)計(jì)

2.1 爆破設(shè)計(jì)依據(jù)

按《爆破安全規(guī)程》［1］規(guī)定“一般建筑物和構(gòu)筑物的爆破地震安全性應(yīng)滿足安全振動(dòng)速度的要求”，按《爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：礦山巷道的安全抗振標(biāo)準(zhǔn)為15～30cm／s，鐵運(yùn)調(diào)車場(chǎng)巷道為鋼筋混泥土盤旋巷道，為重要保護(hù)對(duì)象，則選取允許抗振速度標(biāo)準(zhǔn)為25cm／s。下列設(shè)計(jì)的原則是在基本保證爆破效果的前提下，在設(shè)計(jì)入孔的絕對(duì)裝藥量和選取保守的K、a值基礎(chǔ)上，按薩道夫斯基公式v＝K（Q1／3／R）a計(jì)算出的v值應(yīng)小于25cm／s，在此基礎(chǔ)上，再運(yùn)用爆破振動(dòng)對(duì)地下巷道的安全評(píng)估與監(jiān)測(cè)公式K＝R／Q1／3進(jìn)行保險(xiǎn)型評(píng)估。

按薩道夫斯基公式反推逐孔起爆的單個(gè)藥包爆破振動(dòng)的安全允許距離公式：

在已知K、a、v、Q值的條件下，計(jì)算允許的R值為29.5m，其中Q為單段藥量600kg，已計(jì)算到可以正常裝藥的地段，確定各臺(tái)階爆破時(shí)需要實(shí)行控制區(qū)域范圍。

按薩道夫斯基公式反推單段最大起爆藥量為：

根據(jù)185m水平的實(shí)際頂板標(biāo)高（175m），結(jié)合爆破振動(dòng)控制和目前125m水平的實(shí)際頂板標(biāo)高，設(shè)計(jì)125～185m的4個(gè)臺(tái)階高度控制見(jiàn)表1。

2.2 各臺(tái)階通用爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.2.1 底盤抵抗線

采用三角形布孔方式，臺(tái)階剖面圖和前排孔臺(tái)階剖面圖分別見(jiàn)圖1、圖2。鉆機(jī)鉆孔作業(yè)的安全條件為：

表1 125～185m四個(gè)臺(tái)階的高度控制m

式中，B為鉆機(jī)臺(tái)階邊緣作業(yè)的最小安全平臺(tái)寬度，250mm牙輪鉆機(jī)Bmin＝3.0m；CM351－140潛孔鉆機(jī)Bmin＝1.5m，一般比常規(guī)值取得稍大，主要是考慮到避免大范圍的松石向6＃公路和西坡廠房方向拋灑。

圖1 臺(tái)階剖面示意

圖2 前排孔臺(tái)階剖面示意

計(jì)算得牙輪鉆機(jī)鉆孔的W1為10.99m，CM351－140潛孔鉆機(jī)鉆孔的W1為8.6m，爆破后不排除局部臺(tái)階邊緣會(huì)產(chǎn)生巖坎。

2.2.2 爆孔超深確定

185m水平炮孔超深1.5m；170，155m水平炮孔超深1.0m；140m水平（含）以下炮孔超深為2.5 m。

2.2.3 每孔裝藥量

單排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔裝藥量Q1按以下公式計(jì)算：

式中：q——炸藥單耗；

a——孔距；

W1——底盤抵抗線；

H——臺(tái)階高度。

多排孔爆破時(shí)，從第二排孔起，以后各排孔的每孔裝藥量Q2按以下公式計(jì)算：

式中：k——加強(qiáng)裝藥系數(shù)，取1.1～1.2；

q——炸藥單耗；

a——孔距；

b——排距；

H——臺(tái)階高度。

2.2.4 充填高度

一般充填高度不小于底盤抵抗線的0.75倍。對(duì)牙輪鉆機(jī)鉆孔，根據(jù)每孔設(shè)計(jì)裝藥量運(yùn)用公式：

式中，L為充填高度；H為孔深；Q為每孔裝藥量；式中數(shù)字68為牙輪鉆孔每米裝藥量，kg／m。

計(jì)算得炮孔充填高度為7.68m。

對(duì)邊坡鉆機(jī)鉆孔，根據(jù)每孔設(shè)計(jì)裝藥量運(yùn)用公式：

式中，L為充填高度；式中數(shù)字20為邊坡鉆孔每米裝藥量，kg／m。

計(jì)算得炮孔充填高度為3.5m，符合爆破設(shè)計(jì)與安全要求。

2.3 各臺(tái)階的穿孔、爆破方式及注意事項(xiàng)

2.3.1 170m臺(tái)階（185m水平）

準(zhǔn)185m水平實(shí)際頂板標(biāo)高175m，底板標(biāo)高160m，臺(tái)階高度15m，孔深16.5m，設(shè)計(jì)炸藥單耗0.714kg／m3，孔網(wǎng)7m×8m，單孔裝藥量600kg。按連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)計(jì)算，爆破振動(dòng)速度為15.14cm／s＜25cm／s，可實(shí)施正常的穿孔爆破作業(yè)。

根據(jù)上述爆破參數(shù)，巷道正上方按裝藥量600 kg（逐孔起爆的最大單響藥量，此為連續(xù)裝藥的單孔裝藥量），計(jì)算藥柱中心到巷道頂板的距離為36.9 m，該水平可實(shí)施正常的臺(tái)階深孔爆破。為了安全起見(jiàn)，巷道邊線向東偏移20m作適當(dāng)控制，控制爆破區(qū)域面積11706.1012m2，孔網(wǎng)孔數(shù)約210個(gè)，控制標(biāo)準(zhǔn)為：每面炮孔數(shù)約50個(gè)，單面炮裝藥量30t。該臺(tái)階不留設(shè)邊坡。

2.3.2 155m臺(tái)階（170m水平）

準(zhǔn)170m水平頂板標(biāo)高160m，底板標(biāo)高148 m，臺(tái)階高度12m，孔深13m（使用R250牙輪鉆機(jī)穿孔），最近炮孔到巷道頂板的距離Dmin＝22.5m。

設(shè)計(jì)炸藥單耗為0.758kg／m3，孔網(wǎng)參數(shù)為5.5 m×7m；先順延境界線實(shí)施預(yù)裂爆破，主爆孔實(shí)行間隔裝藥，設(shè)計(jì)單孔裝藥量350kg，分2段間隔，孔內(nèi)底部裝200kg乳化炸藥和澳瑞凱第15段（375 ms）非電導(dǎo)爆管雷管配合，孔內(nèi)上部裝150kg乳化炸藥和澳瑞凱第16段（400ms）非電導(dǎo)爆管雷管配合，中間用橡膠公司生產(chǎn)的爆破節(jié)能器（或稱炮孔隔離塞）隔斷并用巖粉充填1.5m，計(jì)算爆破振動(dòng)速度為19.26cm／s＜25cm／s。

據(jù)《銅廠采區(qū)2010年2月份月末現(xiàn)狀圖》預(yù)計(jì)170m水平的現(xiàn)狀，按允許的29.5m的R值，巷道邊線向東偏移25m為控制爆破區(qū)域范圍，面積10686.0810m2。按5.5m×7m的孔網(wǎng)參數(shù)計(jì)算，需要實(shí)施中部間隔裝藥的炮孔約280個(gè)，總裝藥量97t，計(jì)劃分6面炮完成爆破，每面炮孔數(shù)約45個(gè)，單面炮的裝藥量控制在16t左右。

該臺(tái)階開(kāi)始留設(shè)固定邊坡，按《銅廠采區(qū)最新境界圖》的170m境界線往采區(qū)一側(cè)平移4.66m放160m境界線，打預(yù)裂孔。深孔臺(tái)階爆破前順沿境界線實(shí)施預(yù)裂爆破，155m臺(tái)階實(shí)施預(yù)裂爆破時(shí)要做適當(dāng)分段，單段藥量不超過(guò)200kg，為發(fā)揮預(yù)裂爆破的泄能作用，防止預(yù)裂縫堵塞，要求預(yù)裂爆破和實(shí)施臨近固定邊坡的深孔臺(tái)階爆破時(shí)間間隔控制在1周之內(nèi)；臨近固定邊坡一側(cè)打2排緩沖孔，為邊坡鉆下臺(tái)階作業(yè)創(chuàng)造良好條件［3］。

2.3.3 140m臺(tái)階（155m水平）

準(zhǔn)155m水平頂板標(biāo)高148m，底板標(biāo)高140 m，使用CM351－140潛孔鉆機(jī)打孔，臺(tái)階高度8 m，孔深9m，最近炮孔到巷道頂板的距離Dmin＝14.25m。設(shè)計(jì)炸藥單耗0.714kg／m3，孔網(wǎng)參數(shù)為3.5 m×5m，順延境界線實(shí)施預(yù)裂爆破。

據(jù)《銅廠采區(qū)2010年2月份月末現(xiàn)狀圖》預(yù)計(jì)準(zhǔn)155m水平的現(xiàn)狀，按允許的29.5m的R值，巷道邊線向東偏移25m為控制爆破區(qū)域范圍，其中偏移15m范圍內(nèi)為第一控制段，實(shí)施間隔裝藥，單孔裝藥量90kg，分2段裝藥，炮孔底部裝50kg乳化炸藥與澳瑞凱第15段（375ms）非電導(dǎo)爆管雷管配合，間隔1.0m，炮孔上部裝40kg乳化炸藥與澳瑞凱第16段（400ms）非電導(dǎo)爆管雷管配合，計(jì)算振動(dòng)速度為19.13cm／s。

第一控制段爆破區(qū)域面積為5163.4568m2，按3.5m×5m的孔網(wǎng)參數(shù)計(jì)算，需要實(shí)施2段間隔裝藥的炮孔約300個(gè)，總裝藥量27t，計(jì)劃分6面炮完成爆破，每面炮孔數(shù)約50個(gè)，單面炮的裝藥量控制在5t左右。

第一控制段爆破完畢后，再往東偏移10m為第二控制段，實(shí)行連續(xù)裝藥，單孔裝藥量100kg，控制面積面積4347.4603m2，按3.5m×5m2的孔網(wǎng)參數(shù)計(jì)算，炮孔數(shù)約250個(gè)，總裝藥量25t，計(jì)劃分5面炮完成爆破，每面炮孔數(shù)約50個(gè)，單面炮的裝藥量控制在5t左右。計(jì)算爆破振速為21.57cm／s。

該臺(tái)階留設(shè)邊坡，按《銅廠采區(qū)最新境界圖》的155m境界線往采區(qū)一側(cè)平移3.26m放148m境界線，打預(yù)裂孔。深孔臺(tái)階爆破前順沿境界線實(shí)施預(yù)裂爆破，140m臺(tái)階實(shí)施預(yù)裂爆破時(shí)要做適當(dāng)分段，單段藥量不超過(guò)100kg；為發(fā)揮預(yù)裂爆破的泄能作用，防止預(yù)裂縫堵塞，要求預(yù)裂爆破和實(shí)施臨近固定邊坡的深孔臺(tái)階爆破時(shí)間間隔控制在一周之內(nèi)；臨近固定邊坡一側(cè)打兩排緩沖孔，為邊坡鉆下臺(tái)階作業(yè)創(chuàng)造良好條件［4］。

2.3.4 125m臺(tái)階（140m水平）

140m水平頂板標(biāo)高140m，底板標(biāo)高125m，孔深17.5m，順延境界線實(shí)施預(yù)裂爆破，臨近邊坡一側(cè)緩沖孔實(shí)行間隔裝藥，分2段間隔：炮孔底部裝320kg乳化炸藥與澳瑞凱第15段（375ms）非電導(dǎo)爆管雷管配合，間隔1.0m，炮孔上部裝135kg乳化炸藥與澳瑞凱第16段（400ms）非電導(dǎo)爆管雷管配合。主爆孔連續(xù)裝藥，根據(jù)距離計(jì)算，可實(shí)施正常的穿孔爆破。結(jié)合預(yù)裂爆破的降震作用，計(jì)算輔助孔爆破引起的巷道頂板質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為5.56cm／s＜25cm／s，安全；緩沖孔爆破引起的巷道質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為15.07cm／s＜25cm／s，安全；主爆孔爆破引起的巷道質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為16.69cm／s＜25cm／s，安全。

2.4 各臺(tái)階的爆破振動(dòng)與安全評(píng)估

各臺(tái)階爆破引起的巷道頂板質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度按薩道夫斯基公式計(jì)算后，爆破振動(dòng)對(duì)地下巷道的安全評(píng)估與監(jiān)測(cè)再用安全系數(shù)公式K＝R／Q1／3進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估原則如下：當(dāng)K≤0.8時(shí)，巷道發(fā)生強(qiáng)烈和顯著破壞；當(dāng)0.8≤K≤1.0時(shí)，巷道發(fā)生中度破壞；當(dāng)1.0≤K≤1.75時(shí)，巷道發(fā)生輕微破壞；當(dāng)K≥2.0時(shí)，巷道無(wú)破壞。各臺(tái)階爆破引起的巷道質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度及安全評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表2。

3 爆破實(shí)施

穿孔和爆破作業(yè)要嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，精細(xì)爆破現(xiàn)場(chǎng)施工管理。對(duì)于爆破控制區(qū)的關(guān)鍵地段，為了更好地減少爆破振動(dòng)對(duì)周邊設(shè)施的危害，一些關(guān)鍵部位采用中部間隔結(jié)構(gòu)方式裝藥；在進(jìn)行地表網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)精確計(jì)算各個(gè)孔的延期秒量，采用電腦輔助模擬，確保鄰孔間起爆延期微差大于20 ms，整面炮無(wú)8ms以內(nèi)同段響的炮孔，嚴(yán)格實(shí)行逐孔微差起爆，防止爆破震動(dòng)的疊加［5］。

爆破技術(shù)員是爆破施工現(xiàn)場(chǎng)的第一責(zé)任人，必須認(rèn)真監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，具體包括每臺(tái)炸藥車的炸藥質(zhì)量、每孔的充填高度及充填質(zhì)量，并抽查孔內(nèi)導(dǎo)爆索和導(dǎo)爆管是否打結(jié)及起爆彈是否脫落等施工細(xì)節(jié)。

表2 各臺(tái)階爆破時(shí)振動(dòng)速度計(jì)算（按爆破時(shí)實(shí)際頂板標(biāo)高為準(zhǔn)）

炸藥車司機(jī)和爆破工必須按照爆破技術(shù)員指定的區(qū)域、裝藥量、裝藥孔數(shù)等要求進(jìn)行裝藥，遇水孔裝藥時(shí)皮管一定要下到孔底，爆破技術(shù)員必須記錄每一面炮孔的孔深、是否水孔、裝藥車號(hào)、裝藥量和充填高度等現(xiàn)場(chǎng)施工情況。

炮孔裝完炸藥，過(guò)15min后才允許充填，充填時(shí)須先將隔離塞放入裝過(guò)炸藥的炮孔內(nèi)，再填巖粉。水孔充填時(shí)必須慢充慢填，盡量把孔內(nèi)的水?dāng)D出，若填料下沉，應(yīng)補(bǔ)填，確保充填質(zhì)量［6］。

進(jìn)行起爆網(wǎng)絡(luò)布設(shè)時(shí)，爆破技術(shù)員必須將起爆器材發(fā)放到每個(gè)炮孔，爆破工必須按照爆破技術(shù)員的要求連接起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)布設(shè)好后，爆破工、技術(shù)員和爆破現(xiàn)場(chǎng)管理人員要仔細(xì)檢查網(wǎng)絡(luò)施工質(zhì)量，檢查是否出現(xiàn)漏接、錯(cuò)接現(xiàn)象，有無(wú)起爆器材遺留在爆區(qū)等，在確保爆破施工無(wú)誤的情況下，方可組織人員安全撤離爆區(qū)。

4 結(jié) 論

在嚴(yán)格爆破設(shè)計(jì)和精心組織施工后，銅廠黃坑西南部125～185m水平臨近鐵運(yùn)地下調(diào)車場(chǎng)和固定邊坡的控制爆破任務(wù)圓滿成功。地下鐵運(yùn)調(diào)車場(chǎng)和固定邊坡安全設(shè)施安然無(wú)恙，爆破塊度、爆堆集中性良好，達(dá)到了本次爆破方案設(shè)計(jì)要求，對(duì)類似礦山控制爆破有借鑒作用。

［1］GB7622－2003.爆破安全規(guī)程［S］.

［2］顧毅成.爆破工程施工與安全［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

［3］劉殿中，楊仕春.工程爆破實(shí)用手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

［4］金文法.大型露天礦臨近固定邊坡爆破設(shè)計(jì)［J］.銅業(yè)工程，2010（2）：19－22.

［5］吳朝陽(yáng).導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)在德興銅礦露天爆破中的應(yīng)用［J］.銅業(yè)工程，2007（3）：5－7.

［6］高 直，張海軍.影響中深孔充填質(zhì)量的因素探討及對(duì)策［J］.銅業(yè)工程，2009（4）：11－14.

的薩道夫斯基公式中的K、a取值參照《爆破工程施工與安全》［2］選取，按軟巖石一欄的取值范圍取相對(duì)保守值，即K＝250，a＝1.9。

2012－03－17）

江春庚（1966－），男，江西永豐人，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)管理工作，Email：1657758654＠qq.com。