■ 許奎 武漢工程大學(xué)

湖北省興山縣樹(shù)崆坪礦區(qū)后坪礦段磷礦段位于樹(shù)崆坪礦區(qū)北部，為樹(shù)崆坪礦區(qū)磷礦層往深部延深部分，后坪礦區(qū)巖石成因類型有變質(zhì)巖建造和沉積巖建造兩大類。礦層為層狀和塊狀，一般致密堅(jiān)硬、強(qiáng)度高，節(jié)理裂隙基本閉合，穩(wěn)定性較好，在相鄰馬家灣礦段采礦坑道中，破碎帶和漏水現(xiàn)象較少。礦層的直接頂板連續(xù)性、完整性好，巖性堅(jiān)硬、強(qiáng)度高，節(jié)理裂隙不太發(fā)育，僅有的裂隙中多被方解石脈所充填。礦層的直接底板抗壓強(qiáng)度相對(duì)較高，遇水后強(qiáng)度降低，但未見(jiàn)泥化現(xiàn)象。直接底板之下巖層完整性、穩(wěn)定性均較好。為減少巷道掘進(jìn)掏槽爆破炸藥單耗、提高爆破效果，針對(duì)后坪礦區(qū)掘進(jìn)巷道巖石的可爆性進(jìn)行研究。

一、研究現(xiàn)狀

可爆性，是指巖體在爆破作用下巖體碎塊分離化的難易程度。由于爆破作用的不確定性，如果不能有效的判斷巖石可爆性，會(huì)對(duì)于爆破參數(shù)的確定與優(yōu)化存在很大的影響。王超等將馬氏距離判別法引入到狂言可爆性分級(jí)中，建立了礦巖可爆性等級(jí)分類的距離判別模型；張德明等將工程中容易獲得的各種爆破影響因素作為可爆性分級(jí)的指標(biāo)，并利用AHP層次分析法確定了分級(jí)指標(biāo)的重要程度；傅洪賢等通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室對(duì)礦山巖體試件進(jìn)行巖石波速測(cè)試和巖石強(qiáng)度試驗(yàn)，得到了泥巖和砂巖的波速和抗壓強(qiáng)度；張毅等通過(guò)因子分析法，確定了巖石可爆性的四個(gè)主因子分別為抗拉強(qiáng)度、波阻抗、完整性系數(shù)及孔隙率，并給出了分級(jí)計(jì)算法。通過(guò)對(duì)諸多專家學(xué)者研究成果進(jìn)行整理分析，結(jié)合后坪礦區(qū)的實(shí)際情況，決定采用基于“以彈性波速度為準(zhǔn)則的分級(jí)法”來(lái)研究后坪礦區(qū)掘進(jìn)巷道巖石的波阻抗，對(duì)其進(jìn)行可爆性分級(jí)。

二、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)

根據(jù)爆炸破巖機(jī)理，巖體的破裂與巖體內(nèi)爆炸應(yīng)力波的傳播特性有關(guān)。波阻抗是影響應(yīng)力波參數(shù)的主要因素?；凇耙詮椥圆ㄋ俣葹闇?zhǔn)則的分級(jí)法”來(lái)研究后坪礦區(qū)掘進(jìn)巷道巖石的波阻抗，對(duì)巖石進(jìn)行可爆性分級(jí)。利用這個(gè)原理，使用ZBL-U 520非金屬超聲波測(cè)試儀對(duì)975 B上8、1038三號(hào)下山、1000 D九號(hào)上山這三條不同水平高程的掘進(jìn)巷道巖體進(jìn)行聲波測(cè)量，得到聲波在掘進(jìn)斷面巖體中傳播的縱波波速。

三、巖巷可爆性分級(jí)

巖石可爆性分級(jí)是爆破工程的技術(shù)基礎(chǔ)，合理的可爆性分級(jí)是正確開(kāi)展爆破設(shè)計(jì)和爆破優(yōu)化的保證，是評(píng)價(jià)爆破設(shè)計(jì)合理性和推廣先進(jìn)爆破技術(shù)重要依據(jù)。

（一）測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)分析

（1）由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算可知，975上8的平均波速為2.532 k m/s、1000九號(hào)上山的平均波速為2.487 k m/s、1038三號(hào)下山的平均波速為2.155 k m/s。由測(cè)量結(jié)果可知，波速值較大，說(shuō)明巷道的巖性較好，巖石強(qiáng)度較高，風(fēng)化程度較小，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，不易破碎，易爆。

（2）從后坪礦區(qū)的地質(zhì)詳查報(bào)告中可知，礦層中巖體的平均密度為2.86 g/c m3。根據(jù)波阻抗的計(jì)算公式：

式中： ρ —為巖體密度；

c—為巖體中的縱波速度。

可求出975上八、1000九號(hào)上山、1038三號(hào)下山的波阻抗值分別為：

（二）堅(jiān)固性系數(shù)

巖體的可爆性與巖石強(qiáng)度特性密切相關(guān)，在某種程度上甚至可以用巖石的堅(jiān)固性系數(shù)來(lái)表示它。堅(jiān)固性系數(shù)可作為爆破性評(píng)價(jià)的分析因素。結(jié)合后坪礦區(qū)的詳查報(bào)告，再根據(jù)實(shí)地測(cè)量，知道后坪礦區(qū)礦層巖體的堅(jiān)固性系數(shù)為，且其平均堅(jiān)硬系數(shù)。

（三）深孔爆破地段巖體可爆性評(píng)價(jià)與結(jié)論

巖石爆破性評(píng)價(jià)，其關(guān)鍵之處在于要有合理分級(jí)判據(jù)。常用的礦巖可爆性分級(jí)判據(jù)見(jiàn)表3-1。

表3-1 爆破性分級(jí)指標(biāo)

所研究巷道的爆破分級(jí)指標(biāo)參數(shù)如表3-2所示。

表3-2 礦層的爆破分級(jí)指標(biāo)參數(shù)

1000九號(hào)上山8～12 7.113 中等1038三號(hào)下山8～12 6.163 中等

根據(jù)表3-2的數(shù)值，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，可得出后坪礦區(qū)掘進(jìn)巷道巖體應(yīng)屬中等范疇。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的聲波測(cè)量實(shí)驗(yàn)，證明“以彈性波速度為準(zhǔn)則的分級(jí)法”對(duì)于后坪礦區(qū)掘進(jìn)巷道的巖石可爆性的分級(jí)是適用的，并據(jù)此判斷出后坪礦區(qū)掘進(jìn)巷道巖體可爆性屬于中等級(jí)別，且測(cè)量的結(jié)果對(duì)后續(xù)所進(jìn)行的爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化也起到了一定的作用，減少了炸藥單耗，改善了爆破效果。