浅析控制爆破技术在大花山大理石矿山开采中的应用

李元海+郑晔

[摘 要]大理石作为一种建筑装饰材料，被广泛应用于房建、市政工程中。大花山矿山作为水电九局自有矿山，其施工方案与技术对于大理石开采、加工有着重要的意义，因大理石开采质量指标为成块率，对矿体完整性要求高，覆盖层剥离爆破不能对矿体造成较大扰动，避免矿体受到破损，经过工期技术经济指标综合比较，确定采取控制爆破技术进行覆盖层剥离，取得了良好的技术经济成果。

[关键词]控制爆破技术 大花山大理石矿山 开采 应用

中图分类号：TD235 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）25-0358-02

1 概述

1.1 大花山矿山概况

大花山矿山位于贵州省镇宁自治县募役乡桐上村花山农场附近，到镇宁县城有464县道约33km；到水电九局镇宁石材加工厂交通45km。以大理石荒料、重质碳酸钙矿粉原料、建材砂石骨料为主要产品。

矿山大理岩矿石呈灰白色～白色、浅灰色～灰色和青灰色～深灰色，灰白色～白色方解石大理岩呈中～粗粒粒状变晶结构，浅灰色～灰色和青灰色～深灰色的方解石大理岩呈细晶结构，均属块状构造，矿物重结晶较好，主要由方解石（含量约95%）和少量石英组成，重结晶作用明显。

2 矿山前期情况概述

大花山矿山整体呈S-N方向条形山体，长约340m，近东西宽约150m，矿区高程在1070m～1300m范围，占地面积约4.5万m2。

矿山剥离开采原设计施工方案为：EL1260以上为石灰岩覆盖层剥离，采用拉爆方式施工，EL1260～EL1234为首采区和EL1234以下为主采区，均采用锯割开采。于2014年5月25日进场施工，经多次现场查勘由于矿山地势险峻、陡峭，独立成山峰，三面均为悬崖，东面和南面为山脉，西面和北面为梯田和山脉，按原设计的施工方案（拉爆）剥离EL1260以上，工期、技术经济不可行。经仔细研究探讨确定：将原来“拉爆”优化为8m 台阶“控制爆破”，爆破振速不得大于1cm/s，设控制测振仪监测，于2014年12月24日EL1266m以上完成，经监测爆破振速值均在允许范围内。

根据EL1266平台出露的石灰岩岩层看，岩层均较破碎，走向NS，按原规划设计EL1260应出露白色大理石也未出现，在EL1266平台钻孔补探2～3个孔，勘察大理石矿埋藏高程及结构情况以确定开采方案，经勘察得大理石顶部为EL1240。

3 矿山首采区确定及工程量

3.1 首采区选择的主要原则、确定

通常情况下，饰面石材矿山的开采规模较小，前期开采范围无需遍布整个矿区，首先是选择首采区。选择的主要原则是：

1）勘探程度较高，储量比较可靠；

2）有足够的储量，能保证矿山适度的服务年限；

3）有较好的开采条件；

4）剥采比小，荒料率高；

5）不影响整个矿床的合理开发。

根据首采区选择的主要原则，大花山矿山地质、地形地貌情况，结合矿山开采现状，首采区确定在矿山西南侧，高程EL1202～EL1266。

3.2 首采区工程量

4 施工方案

4.1 施工作业面布置

首采区剥离采用自上而下台阶式开挖。

为保护大理石矿体，在EL1242m以上采用潜孔钻钻孔，爆破梯段高度8m，预裂和微差控制爆破机械出渣；在EL1242m以下采用台阶4m浅孔预裂和微差控制爆破机械出渣开采。

为加快进度，每个台阶根据平台宽度设置三个工作区，即爆破区、钻孔区和出渣区，流水循环施工。

4.2 施工方法

EL1266～EL1202首采区石灰岩石方剥离约25.40万m3，重钙粉原料11万m3，白色大理石荒料0.3万m3。

（1）EL1240以上剥离施工

EL1240以上地勘显示无大理石荒料，采用潜孔钻钻孔预裂和微差控制爆破剥离，机械出渣。

（2）EL1240～EL1202开采施工

钻探表明：EL1240～EL1222局部有较破碎的白色大理石及不完整的灰色矿料，EL1222～EL1202有较粗颗粒的白色大理石。EL1240～EL1222白色大理石揭露如无荒料可采用挖机直接破碎开采，灰色矿料采用控制爆破；EL1222～EL1202白色大理石采用锯割开采成荒料，较破碎的采用挖机直接破碎开采，灰色矿料采用控制爆破。

（3）荒料开采施工

采用挖掘机配合人工将矿体边上的松散土石清理干净，采用链臂锯进行大面垂直切割，采用绳锯将底板切通，用钗车转运切完石料，运输到转运场或加工厂房。

（4）荒料开采方法

开采工艺为：母岩分离→顶翻→切割→整形→拖拽或推移→吊装与运输→清渣，开采方法在母岩分离，切割、整形阶段会不同程度应用，根据需要选择不同的开采方法或结合使用，可以提高采石效率，降低采石成本。

大理石荒料采用自上而下分台阶开采，利用链臂锯或金刚石串珠锯进行开采，矿石用叉车吊装，载重汽车运输至矿山（或加工厂）荒料堆场。开采工艺布置示意图如下：

4.3 矿山剥离开采爆破控制原则

为了最大限度保证矿山的完整性，提高矿山的成荒料、成材率，同时合理降低施工成本，经过分析研究，首采区剥离采用控制爆破方式，必须遵守如下原则：

（1）每一轮炮爆破需经计算确定爆破参数；并进行监测。

（2）多打孔、少装药、化整为零；采用秒微差爆破；降低单响；防振试爆必须按从小到大的原则，直至找到允许爆破振速与爆破参数关系。

4.4 控制爆破方案

（1）剥离开采控制爆破参数

在剥离EL1290～EL1266覆盖层时，采用潜孔钻钻φ90 mm孔，8m 台阶微差控制爆，炸药单耗：0.3kg/m3，单孔起爆；EL1266～EL1242段，采用潜孔钻钻φ75 mm孔，8m 台阶微差控制爆，炸药单耗：0.28kg/m3，单孔起爆。监测仪布置在EL1240大理石处，进行了6轮爆破监测，质点振动速度均小于1cm/s，满足要求，实测结果如下：

在EL1242～EL1202段，开挖采用微差控制爆破法和预裂爆破法，爆孔采用YT20钻机钻孔，预裂爆破采用YTLQ100D潜孔钻钻孔，采用2号岩石乳化炸药，根据矿山揭顶爆破情况数据拟爆破设计参数为：钻孔直径φ45mm，间距1.5m，排距1m，孔深4.6m，台阶高4 m，炸药单耗：0.26kg/m3；堵塞长度0.6～0.8m，单孔起爆。监测仪布置随爆破高程逐步下移，布置在爆破同平台高程大理石处，共进行了10轮爆破监测，质点振动速度均小于1cm/s，满足要求，监测结果如下：

（2）爆破布孔示意图

4.5 爆破试验及振动效应监测

注意爆破设计参数仅供参考，施工前在开挖区先进行爆破试验，药量先小后大。根据爆破试验情况，选择合理的爆破参数进行剥离开挖，以保证大理石目标矿体的完整性。

5 成果结论

首采区覆盖层经过多轮剥离爆破，在EL1255出露较少矿体，矿体完整性较差，经检验分析原因为矿体天然节理裂隙，在EL1240开始出现一定矿体，在EL1230以下矿体完整性明显好转，无明显破损（总体出露情况高点比地勘好点），矿体成荒率达85%，其中单块体积达2m3的荒料占50%以上，目测荒料完整，荒料表面裂纹数量少，且多为浅层裂纹，对成板率影响较小，切割后成板率达到80%以上，可见控制爆破剥离对下伏矿体造成影响很小，基本未破坏下伏矿体。

6、结束语

控制爆破工艺方法，技术成熟，在苏联时期就有研究应用，大花山矿山开采基本上未破坏下伏大理石矿体，对矿体质量控制受控有保障，对剥离石方覆盖层效率高，工期短，成本低，具有良好的技术经济指标，具有良好的推广价值。

作者简介：

李元海（1966.3-），男，高级工程师，贵州遵义余庆人，长期从事水利水电、市政、矿山工程施工技术及管理工作。

郑晔，男，（1970.12-），中专，工程师，遵义市播州区水务局。