峨口铁矿岩石产状与爆破质量关系的研究

吕 锐 郭鹏杰

太原钢铁集团公司峨口铁矿 山西 太原 034207

露天采场北区主要在28－38线,南区主要在24－56线。矿层走向为50°～110°倾向南南东或北北西,倾角变化于12～70°间,呈来回褶曲,波状起伏频繁的层状、似层状产出,矿层产状有缓、陡、直立及倒转之变化,局部较缓,整体较陡。采场岩石产状复杂,南东区靠近北帮部位、南西区西南帮部位、北西区西南帮部位岩石产状过于倾斜,在现采用的逐孔微差起爆网络技术下,采用常规的爆破网络连线设计即岩石抛掷方向平行于岩石倾向,会造成每次爆破后破裂线坡顶破裂过大,底盘抵抗线过大,后座严重,影响爆破效果以及下个爆区穿孔时头排孔的布孔,甚至会产生根底,影响铲装作业效率。

近几年的露天中孔爆破中,由于岩石产状对爆破效果产生的影响导致生产效率降低的情况时有发生。

一、针对上述出现的的爆破问题，归纳为以下三个方面

1、现场因素：在现有钻机只能穿垂直中深孔条件下,炮孔与岩层走向均为斜交或垂直,沿台界面的岩层结构复杂,且各岩层的力学性质差别较大,爆破后将产生不等的后翻和不规则的台阶坡面,造成台阶底部阻力过大,底盘抵抗线过大,导致后续爆区头排孔无法穿到设计孔位,严重影响后续爆破效果。

2、设计连线：在岩石结构面复杂的爆区进行爆破连线设计时,未能充分考虑岩石产状对爆破效果的影响,依然按照传统经验进行连线设计,使得岩石抛掷方向与岩石走向倾角夹角＜90°,造成炸药爆炸产生泄能作用,导致爆炸能量沿岩石结构面软弱带高速泄漏,未能全部用来破碎岩石,影响爆破质量。

3、布控设计：布控设计时,未充分观察现场岩石结构面特征,按照既定的孔网参数进行布孔,在岩石结构面复杂部位,布孔参数及孔深均未进行适当调整,造成爆破效果不理想。

二、针对上述问题采取的措施

1、预穿孔设计：每个爆区穿孔前,首先,现场观察岩石结构面,充分分析岩石产状,然后,根据观察结果,提前进行预穿孔设计,在岩石产状复杂部位适当调整孔网参数或增加加密孔,提高爆破时炸药爆炸能量对岩石破碎的做功率,提高爆破质量。

2、现场布孔：布置头排孔时,充分观察台阶坡面岩石产状及底盘抵抗线情况,在岩石产状过缓、底盘抵抗线过大的地方,在保证钻机穿孔安全前提下,适当减小头排孔距坡顶距离,缩小头排孔距,加大超深,用以克服岩石产状过缓及底盘抵抗线过大的爆破阻力,改善爆破前冲及岩石破碎效果。

3、连线设计：已成爆区,在无法改变穿孔条件的情况下,进行爆破连线设计时,首先现场观察岩石走向及倾向,现场确定起爆点及大致岩石抛掷方向;然后利用奥瑞凯软件进行连线设计时,(1)确定合理的爆破延时,在岩石结构面复杂部位缩小延时时间,增加爆破时岩石之间的相互碰撞,提高破碎效果;(2)根据现场确定的起爆点,选择最优的连线方式即岩石抛掷方向与岩石走向倾向夹角≥90°,增加岩石移动距离,提高铲装效率。

三、采取措施后爆破效果跟踪

1、南东区1612水平爆破,爆破自由面为爆区东向,起爆方式为“v”型起爆,由于穿孔区岩石走向倾向与抛掷方向＜90°,将会引起此区域严重侧翻,极易造成边墙、大块、飞石等爆破质量事故,且一旦大面积侧翻,将影响到南东区301的一趟距爆区南20m 跨台阶高压线路,其次侧翻处理需动用挖机,且影响钻机下一步穿孔计划。为避免此种情况出现,需要在连线设计采取措施。

(1)首先起爆点的选择。爆区自由面为东向,考虑对北帮的影响,结合爆区抛掷方向,起爆点位置考虑设置在爆区前排偏北5＃孔位置,有利于控制爆区南部及西部穿孔区域不发生后翻。

爆区布孔图

(2)调整爆区东南部位容易发生侧翻位置的连线结构及时间,使抛 掷方向由东北向转为北向。

(3)调整边邦区域的延期时间,降低对边邦的冲击。

(4)为保护边坡,减少整个爆区同响孔数目,采取“v”型结构起爆网络,将同响数目控制在4个以内。

经优化爆破网路,爆破后爆堆按设计方向移动,没有发生后、侧翻,破裂线明显,岩石破碎效果好。

四、结束语

通过对岩石结构面与爆破效果关系的研究分析,岩石结构面对爆破效果有显著的影响,易在结构面软弱带对炸药产生泄能作用,结构面分布复杂对爆堆的块度分布规律也有重要影响。得出如下结论：炮孔与岩层走向斜交或垂直布置,爆破设计岩石抛掷方向与岩层走向夹角＜90°时,后冲较小,岩体位移也小,台阶底部阻力大,易产生根底,电铲挖掘效率低,易造成后续底盘抵抗线过大;爆破设计岩石抛掷方向与岩层走向夹角≥90°时,后冲较大,爆堆较低,岩石破碎情况好,台阶底部阻力小,不易产生根底,对后续爆区底盘抵抗线影响较小。