金矿控制爆破与综合降震技术措施及应用效果

时间：2024-11-04

李永永，和薇亮，洪达贵

（1.云南黄金集团鹤庆北衙矿业有限公司，云南大理 671507；2.云南黄金集团地矿建设有限公司，云南昆明 650000）

1 金矿爆破振动及地震波分析

1.1 形成

根据岩石爆破机理可以得知，岩石爆破过程中产生的“破坏力”主要是炸药能力释放及传递形成的，该过程是非短暂，仅有几十秒。在此过程中，炸药包在岩石中进行爆破，在爆破作用下形成应力波，由药包中心也就是爆破中心朝着四周传递，先让药包周围的岩石形成压碎圈，而压碎圈大小则受到炸药种类、应用量及岩石性质所影响。在应力波通过压碎圈以后，因为其强度的减少，将不会再造成岩石的破裂，而是导致岩石质点出现振动，同时采用弹性波的方式向外传递，这种弹性波也被称之为地震波。爆破地震波传递至地表，将会导致地表振动，也就是宝珀振动，从而使得地面和地面上方物体发生振动，该现象则称之为地震效应[1]。

1.2 特点

地震波自身含有相对比较繁琐的波形，但是整个波形可以划分为三方面。首先是初震相；其次是主震相；最后是余震相。其中，主震相振幅相对较大，因此破坏力也最高。爆破振动波峰值和炸药用量、至震源间距有着直接关联，并随着改变而发生改变。地震波主要由诸多波组建而成，结合波传递方式，可以划分成纵波和横波建立而成的体积波以及由瑞利波和拉夫波组建成的表面波两种。其中，体积波则是根据纵波让岩石形成压缩力，其是在爆破的情况下导致岩石破裂的重要因素。而表面波则是以瑞利波为主，因为其频率较小，并且携带能力多，是导致地震破坏的关键因素。

2 综合爆破控制技术应用

2.1 爆破概况

（1）爆破基本参数。孔径φ250mm；台阶高度H=12m；一次爆破孔数：10个～30个；一次爆破排数：2排～4排；底盘抵抗线：Wa=8m～10m；孔距a：矿6m～8m，岩9m～11m；排距b：5m～6m；超深hc：岩1.5m，矿2m；填塞长度：6m～8m。

（2）爆破工艺。布孔方式：三角形或矩型；装药结构：连续藕合装药，分段装药；装药方式：人工或装药车；起爆方式：孔间短微差或非等间隔逐孔起爆（斜线或V型）；起爆网路：并串联复式加强网路；微差时间：根据选用的爆破方法：短微差25ms～50ms；非等间隔：普通雷管：孔间25ms或50ms，排间50ms或75ms；ORICA高精度雷管：孔间25ms或42ms，排间42ms或 65ms。

（3）爆破器材及用量。炸药：粒状馁油炸药（干孔）乳化炸药（水孔）、起爆具；雷管：普通非电毫秒雷管、ORICA高精度毫秒雷管；单耗q：0.3kg/m3～0.55kg/m3；炸药用量：4t/次～6t/次；爆破量：30，000t/次～50，000t/次。

2.2 综合控制爆破技术的应用

单孔连续喷砂是近年来广泛使用的新型喷砂技术。其工作原理是在第一个爆破孔处形成一个爆破漏斗，将其与原始岩石分开，为随后的爆破孔添加自由表面，改善爆破条件，并在岩体中形成应力。波浪的叠加增强了破碎效果。东山采场采用等距短差爆破，不等距连续爆破孔和爆破控制技术（如井底间距）。由于爆破规模和截面装药的限制，改变了爆破工作的难度和效果。

（1）短微差爆破技术的应用。通过组合孔中排水管和接地管之间的差异来实现短差喷砂处理。最好是2行或3行。爆破网络倍增，并且爆破以25ms和50ms的间隔顺序执行。第一排孔是ms-2非电子管。在第二行MS-3部分和第三行MS-4部分中，每组的前排和后排中的每个孔平行地分组并连接成两条路径。MS-4部分用于表面。该方法的优点是每个孔之间的时间差相等，引发相对均匀，并且易于控制。但是，由于不能满足岩性要求引起的滞后时间，故在临近边坡时，爆破松软岩使用较多。

（2）非等间隔技术的应用。根据岩性和喷砂条件的要求，砌块的大小由同一排孔的时间差Δt1控制，大小由两排孔的时间差Δt2控制，以方便间隔。根据钻头每米爆破的平均值，在大堵塞率下岩石硬度的阻力线，合理的滞后时间为3ms/m ～ 5ms/m，即Δt1=（3-5）Ms。根据东山采场的孔网参数，a*b=6-8x5-6m2。Δt1＝30ms～ 50ms，线之间的松弛度Δt2/线间隔为15ms/m～30ms/m，该松弛度更合理Δt2＝50ms～75ms。该方法分为普通非电毫秒雷管和ORICA高精度雷管。普通非电毫秒雷管依次起爆。第一排使用MS-1雷管，第二排和第三排使用MS-3雷管，MS-5段式雷管用作内管以实现两排孔之间的细度差。在井眼中，使用MS-2雷管连接并爆炸，按顺序将每行中的每个孔分组，然后执行聚类。优点是在每个孔之间实现了逐孔爆轰，可以根据岩性要求调节毫秒时间，提高了爆破效果，并且爆破成本低。与ORICA高精度雷管相比，每年可节省数千美元的爆破费用。缺点是网络连接更加复杂，您必须仔细检查容易出错的区域。ORICA高精度雷管单孔顺序起爆具有自己的SHOTPLAN起爆系统。系统中的孔都是非电雷管，具有400ms的延迟。地表单发分主控排矿孔Δt1=25ms，排间矿孔Δt2=42ms延时，因有专用联接块网路联接方便，直观、操作简单，但价格昂贵，相当于国产普通非电雷管2倍～3倍。

（3）孔底间隔装药技术的应用。底部孔的填充方法是使用木制垫圈，该垫圈距孔的底部约1m。它增加了装药的高度，并减少了爆破过程中爆炸冲击波对爆破孔底部的影响。30kg炸药，减少率高达11%～12.5%，特别是对于附近区域的减震效果。矿山研究所测得的减震率在5.9%～16.1%之间。根部少，易于控制爆破桩的形状并提高铲土装载效率。

3 金矿爆破减震技术措施及其应用

3.1 常规性减震技术及其应用

（1）确定合理的炮孔超深hc值。超深孔hc是金矿台阶的深孔爆破中非常重要的参数，是指钻孔超过台阶底盘高度时的孔深。根据经验公式：hc=（0.15-0.35）W底部，其中hc是超深，m。W底是框架电阻线，m。当岩石较软时，取较小的值。当岩石坚硬时，取较大的值。掌高的标准化监控是控制超深度以减少爆破振动的基本点。应及时处理采场中的地下室和第二层平台等质量问题，以确保地板平坦且标高正常。另外，对于已经形成的爆炸区域，爆破孔前排的最大深度不应小于加压量，否则，必须采取措施修理爆破孔以确保爆破孔的深度。该孔符合要求。

（2）确定合理的孔网参数。生产金矿时，生产金网参数时要解决的主要问题是线距b和孔距a的值。孔网的参数太大，在爆破区域的中心容易产生大块，在底部容易产生球形冠。对于随后引爆的爆破孔，爆破孔的实际超深值必须变大，从而产生强烈的爆破振动效果。近年来，国内外大多数金矿都采用了长距离爆破技术。根据经验，在每个喷砂孔的载荷面积S基本不变的条件下，适当减小行距以增加孔距并增加邻近度。该系数可以提高爆破质量。

（3）确定合理的炸药单耗。有很多因素会影响单位炸药的消耗，包括岩石的炸药特性，炸药的类型，自由表面条件，起爆方法和块的要求。炸药的合理单位消耗量通常需要通过实验或长期生产实践进行验证。只要增加单位消耗，就不需要相应地提高喷砂质量。相反，它只能压碎矿石和岩石，增加爆炸能量，并将其转换为地震波能量，从而引起爆炸灾难。相反，炸药的单位消费量相对较小。形成了一系列爆破质量问题，例如大块，地基和地基。挡土墙。另一方面，它也可能引起强烈的地震作用。

3.2 专业性减震技术及其应用

（1）地震波反相叠加减震技术。如果电荷较大，则振动速度将较大，并且地震线干扰将更加严重。由稍微延迟的起爆装药或爆破孔形成的地震波的第一波可以叠加在由第一次起爆形成的地震波的主冲击波上。当相位相同时，原始主冲击的振幅将更大，并且振动速度将增加。如果遇到第一个引爆地震波的尾波，也会发生相同的叠加现象，这将增加振幅，同时引起主地震相区域的扩大，从而延长了持续时间并增加了破坏。如果正确选择了两个弹药筒或两排爆破孔之间的毫秒时间差，则第一个弹药筒爆炸后形成的地震波的尾端将在短时间内衰减，第二个弹药筒将再次爆炸。在第一个波形中，这些波形不重叠，这确实在分散剂量和降低地震速度中起作用。另外，当适当选择两个药筒或两排爆破孔之间的起爆时间差时，甚至可以叠加具有相反相位的地震波形，从而进一步减小了爆破振动的影响。

（2）异步分区起爆与大规模干扰降震技术。这项新技术的本质是将一个较大的爆炸区域对称地分为两个，四个，六个……爆炸区域。炸药孔的数量，装药量和对称位置的岩性基本相同。应靠近斜坡。根据合理的异步分布时间间隔Δt，依次爆破每个爆炸区域对称位置处的爆破孔部分，也就是说，整个爆炸区域将在后部产生地震波干扰。基本原理，即在对称位置之后产生干扰的原理是，以一定间隔产生的同一波在爆炸区域后面的地震测量点处具有干扰，而在后中心线处的干扰最大。每个爆破孔爆炸后，在地震点处测量的波形，幅度和相位都不同。此外，段的类型，同一段中的孔数，每个孔的雷管数，延迟的相对分散以及实际的延迟开始间隔都会影响波形。因此，来自对称位置的干扰是大规模减少干扰的必要条件。这里的关键是对称分区的合理性及其启动延迟Δt。