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[摘 要]随着技术的不断进步，为了满足环保以及土地保护的要求，矿山开采就需要采用高效的开采技术，这样才能满足矿产开采需求。本文结合某露天铁矿开采为例，介绍了预裂爆破技术的具体应用。
[关键词]铁矿开采；采矿工艺；预裂爆破
中图分类号：TP997 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0265-01
作为发展中国家之中的佼佼者，我国的发展速度一直都处于较为领先的地位，在我国的工业化进程当中，尚处于以开发和利用为主要开发方式的初级阶段，这一阶段的发展，能够大幅度的增加社会经济财富，对人民的生活水平的提高也有着重大意义。但是在开发過程中不断追求的新目标的要求下，也就带来了一些安全隐患，这些随着开发强度增大带来的消极影响会给露天的铁矿矿山带来不可预测的威胁，危及生命、财产，致使环境污染，发生矿山事故。这些问题都严重影响着矿山的安全的生产。因此，借助现代化的采矿技术就显得十分必要。
一、工程概况
某露天铁矿是鞍钢矿业集团重要的矿石生产基地之一，每年担负着近1000万吨矿石的生产任务，其中H采区目前矿石生产能力在380万t/a左右。采区最高开采标高为296m，最低开采标高为128m，阶段高度为12m，采用陡帮开采工艺。预裂爆破所在阶段为主干路下方188m水平，边坡岩石主要为斜长角闪岩、绢云母石英片岩、绿泥绢云母混合岩，岩石硬度中等。受区内褶皱断裂构造影响，节理裂隙较发育，岩体稳定性差。岩石抗压强度为50～130MPa，容重2.6t/m3，普氏系数f介于4～12之间。由于边坡地质结构、边坡结构参数、靠帮爆破技术措施、边坡钻机设备配备以及采掘工序管理等因素，未能按标准实施预裂爆破措施。虽然H采区也因地制宜采取了牙轮钻加密炮孔缓冲爆破措施，取得了一定的效果，但固定边坡保护仍存在许多问题，诸如边坡面破碎且不平整、积存大块浮石、存在多处滑坡安全隐患等。随着H采区上盘边坡治理工程的实施和采场延深开采，需要对固定边坡采取有效措施加以保护。本次对通往H采区主干道下方188m水平实施预裂爆破，以提高该区域边坡稳定性。
二、预裂爆破施工工艺
（一）钻孔参数
1、孔径的选取
预裂孔直径选定的原则：1）根据围岩的情况，尽量使用既有利穿孔又便于爆破的最小孔径；2）炮孔直径与台阶高度有关，台阶越高，选择的钻孔直径越大，否则不易成孔；3）尽量采用同品种工业炸药，不定制特殊卷药。根据边坡围岩破碎的情况，H采区预裂孔采用JK590履带式液压钻机施工，孔径为115mm。
2、炮孔间距的确定
预裂爆破炮孔间距的确定，应考虑孔径、岩体物理力学性质和结构面发育程度。预裂孔距主要参照瑞典兰格弗尔斯给出的公式确定：
a=（12～15）d
式中，a为预裂爆破孔间距，m；d为预裂炮孔直径，m。预裂爆破孔间距为1.38～1.725m，对软岩或结构破碎的岩石，取小值，对硬岩或完整性好的岩石取大值。根据施工情况，预裂孔间距选择a=1.5m。
3、钻孔参数
H采区188m水平进行预裂爆破，穿孔设备为潜孔钻机，炮孔直径为115mm，设计孔深12.5m，炮孔倾角72°，孔距为1.5m，共设计炮孔11个，孔深介于9.5～12.7m之间，水深0.1～6.5m。
（二）钻孔施工
钻孔施工是预裂爆破最重要的环节之一，尤其是钻孔垂直度，为了确保钻孔垂直度，要严格做好边坡的测量放线工作，由于H采区188m水平底板岩石以混合岩为主，浮渣较厚，需要反铲将炮孔工作面清理干净，使钻孔设备作业面平整，增加钻孔的成功率，按照“对位准、方向正、角度精”三要点安装架设钻机，挑选技术水平较高、熟悉钻机性能的钻机司机，以保证钻孔的准确性。
（三）装药结构
本次预裂爆破采用导爆索齐发起爆，炸药为二号岩石乳化炸药，每节炸药长度为1m，直径30mm。按照设计线装药密度，采用空气间隔、不耦合装药结构。每隔1m将一节二号岩石乳化炸药用胶布捆绑在导爆索上，顺着孔壁下放至孔内，以免分段炸药之间的距离受到影响，进而影响爆破效果。炮孔底部一端的导爆索捆三节乳化炸药为加强药包，以克服孔底岩石的夹制作用，导爆索采用搭接的连接方式，为保证传爆可靠，搭接长度不应过小，且绑扎牢固，由于爆破时导爆索传播速度较快，连接过程中要尽量使导爆索平直，以免导致拒爆现象的发生。
（四）填塞
填塞前，将岩渣装入编织袋内，为了保证填塞质量，通过测绳将编织袋下放至距离孔口3.5m左右，测绳另一端系在木棒上，将木棒卡在孔口处固定。之后，为了避免孔口岩石因为预裂爆破而过于破碎，用岩渣进行填塞，保证填塞质量，避免冲孔的产生，以免影响爆破效果。
（五）主爆孔施工
主爆孔距预裂孔过小，爆破会对终采边坡造成破坏，过大会留下岩坎，需二次处理。为保证获得平整光滑的边坡面，主爆孔距预裂孔6m，由于该区域混合岩和绿泥岩较多，可爆性较好。主爆孔孔径250mm，采用矩形布孔，孔网参数为孔距7m，排距6.5m，底盘抵抗线6.5m，孔深15m（包括超深3m），超深取12～20倍孔径，填塞7.5m。采用连续耦合装药，每孔装药量460kg乳化炸药，设计炸药单耗0.237kg/t。起爆网络采用非电起爆，用导爆管配和毫秒延期雷管起爆，起爆顺序为逐孔起爆，微差方式为地表微差。头排孔微差为25ms，后排孔为65ms。
三、爆破效果
从爆破效果来看，爆破后有一定的开裂宽度，开挖后边坡较为平整光滑，与未采用预裂爆破的边坡坡面比较，坡面的半壁孔清晰可见，连续径向不耦合装药部分与孔底加强药部分比较，平整度较好，部分根底部位不理想。主要由于该部位岩石节理发育较好、完整性较差，预裂孔中间有结构面形成的破碎带，降低了半孔壁的产生。
本次预裂爆破在H采区台阶开采中取得了较好的效果。1）保留边坡半孔率在85%左右，超欠挖控制在±20cm左右，最终边坡达到一次成型。2）爆破效果较好，减少了挖装机械的油耗和备件磨损，降低了边坡维护费用，经济效益较为可观。3）减少了预留边坡受炸药猛度的影响，增强了边坡的安全稳定性，有效降低露天矿山台阶下降后高边坡潜在的安全隐患，提高了设备作业安全。实验表明，预裂爆破效果的好坏和主爆孔与预裂孔排间距、预裂孔超深、线装药密度、孔底加强药量、主爆孔超深有主要的关系，是非常重要的参数，特别是主爆孔与预裂孔的排间距，此参数偏小就会破坏半壁孔甚至半壁孔消失，偏大就会在预裂孔根部产生根底。本次预裂爆破的成功为以后鞍钢类似露天矿山实施预裂爆破提供了宝贵经验。
参考文献
[1]罗红.中深孔高台阶爆破在某露天铁矿开采中的应用[J].采矿技术，2018，18（03）
[2]张雷.露天金属矿山边坡稳定性的影响及分析[J].中国金属通报，2017（10）
[3]龙坤，陈庆凯，周宝刚，何祥，田益琳.研山铁矿露天爆破振动监测及分析[J].科学技术与工程，2017，17（24）
[4]张阳，卢宏建，巩瑞杰.司家营铁矿露天采场炮孔取样可行性研究[J].科技创新与应用，2014（32）
[5]赵冲，袁利伟，陈玉明，胡海.某铁矿露天开采境界的优化[J].矿冶，2018，27（04）
[6]李多勇，刘洪涛.大张北铁矿露天转地下开采工程设计研究[J].矿业工程，2016，14（03）
[关键词]铁矿开采；采矿工艺；预裂爆破
中图分类号：TP997 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0265-01
作为发展中国家之中的佼佼者，我国的发展速度一直都处于较为领先的地位，在我国的工业化进程当中，尚处于以开发和利用为主要开发方式的初级阶段，这一阶段的发展，能够大幅度的增加社会经济财富，对人民的生活水平的提高也有着重大意义。但是在开发過程中不断追求的新目标的要求下，也就带来了一些安全隐患，这些随着开发强度增大带来的消极影响会给露天的铁矿矿山带来不可预测的威胁，危及生命、财产，致使环境污染，发生矿山事故。这些问题都严重影响着矿山的安全的生产。因此，借助现代化的采矿技术就显得十分必要。
一、工程概况
某露天铁矿是鞍钢矿业集团重要的矿石生产基地之一，每年担负着近1000万吨矿石的生产任务，其中H采区目前矿石生产能力在380万t/a左右。采区最高开采标高为296m，最低开采标高为128m，阶段高度为12m，采用陡帮开采工艺。预裂爆破所在阶段为主干路下方188m水平，边坡岩石主要为斜长角闪岩、绢云母石英片岩、绿泥绢云母混合岩，岩石硬度中等。受区内褶皱断裂构造影响，节理裂隙较发育，岩体稳定性差。岩石抗压强度为50～130MPa，容重2.6t/m3，普氏系数f介于4～12之间。由于边坡地质结构、边坡结构参数、靠帮爆破技术措施、边坡钻机设备配备以及采掘工序管理等因素，未能按标准实施预裂爆破措施。虽然H采区也因地制宜采取了牙轮钻加密炮孔缓冲爆破措施，取得了一定的效果，但固定边坡保护仍存在许多问题，诸如边坡面破碎且不平整、积存大块浮石、存在多处滑坡安全隐患等。随着H采区上盘边坡治理工程的实施和采场延深开采，需要对固定边坡采取有效措施加以保护。本次对通往H采区主干道下方188m水平实施预裂爆破，以提高该区域边坡稳定性。
二、预裂爆破施工工艺
（一）钻孔参数
1、孔径的选取
预裂孔直径选定的原则：1）根据围岩的情况，尽量使用既有利穿孔又便于爆破的最小孔径；2）炮孔直径与台阶高度有关，台阶越高，选择的钻孔直径越大，否则不易成孔；3）尽量采用同品种工业炸药，不定制特殊卷药。根据边坡围岩破碎的情况，H采区预裂孔采用JK590履带式液压钻机施工，孔径为115mm。
2、炮孔间距的确定
预裂爆破炮孔间距的确定，应考虑孔径、岩体物理力学性质和结构面发育程度。预裂孔距主要参照瑞典兰格弗尔斯给出的公式确定：
a=（12～15）d
式中，a为预裂爆破孔间距，m；d为预裂炮孔直径，m。预裂爆破孔间距为1.38～1.725m，对软岩或结构破碎的岩石，取小值，对硬岩或完整性好的岩石取大值。根据施工情况，预裂孔间距选择a=1.5m。
3、钻孔参数
H采区188m水平进行预裂爆破，穿孔设备为潜孔钻机，炮孔直径为115mm，设计孔深12.5m，炮孔倾角72°，孔距为1.5m，共设计炮孔11个，孔深介于9.5～12.7m之间，水深0.1～6.5m。
（二）钻孔施工
钻孔施工是预裂爆破最重要的环节之一，尤其是钻孔垂直度，为了确保钻孔垂直度，要严格做好边坡的测量放线工作，由于H采区188m水平底板岩石以混合岩为主，浮渣较厚，需要反铲将炮孔工作面清理干净，使钻孔设备作业面平整，增加钻孔的成功率，按照“对位准、方向正、角度精”三要点安装架设钻机，挑选技术水平较高、熟悉钻机性能的钻机司机，以保证钻孔的准确性。
（三）装药结构
本次预裂爆破采用导爆索齐发起爆，炸药为二号岩石乳化炸药，每节炸药长度为1m，直径30mm。按照设计线装药密度，采用空气间隔、不耦合装药结构。每隔1m将一节二号岩石乳化炸药用胶布捆绑在导爆索上，顺着孔壁下放至孔内，以免分段炸药之间的距离受到影响，进而影响爆破效果。炮孔底部一端的导爆索捆三节乳化炸药为加强药包，以克服孔底岩石的夹制作用，导爆索采用搭接的连接方式，为保证传爆可靠，搭接长度不应过小，且绑扎牢固，由于爆破时导爆索传播速度较快，连接过程中要尽量使导爆索平直，以免导致拒爆现象的发生。
（四）填塞
填塞前，将岩渣装入编织袋内，为了保证填塞质量，通过测绳将编织袋下放至距离孔口3.5m左右，测绳另一端系在木棒上，将木棒卡在孔口处固定。之后，为了避免孔口岩石因为预裂爆破而过于破碎，用岩渣进行填塞，保证填塞质量，避免冲孔的产生，以免影响爆破效果。
（五）主爆孔施工
主爆孔距预裂孔过小，爆破会对终采边坡造成破坏，过大会留下岩坎，需二次处理。为保证获得平整光滑的边坡面，主爆孔距预裂孔6m，由于该区域混合岩和绿泥岩较多，可爆性较好。主爆孔孔径250mm，采用矩形布孔，孔网参数为孔距7m，排距6.5m，底盘抵抗线6.5m，孔深15m（包括超深3m），超深取12～20倍孔径，填塞7.5m。采用连续耦合装药，每孔装药量460kg乳化炸药，设计炸药单耗0.237kg/t。起爆网络采用非电起爆，用导爆管配和毫秒延期雷管起爆，起爆顺序为逐孔起爆，微差方式为地表微差。头排孔微差为25ms，后排孔为65ms。
三、爆破效果
从爆破效果来看，爆破后有一定的开裂宽度，开挖后边坡较为平整光滑，与未采用预裂爆破的边坡坡面比较，坡面的半壁孔清晰可见，连续径向不耦合装药部分与孔底加强药部分比较，平整度较好，部分根底部位不理想。主要由于该部位岩石节理发育较好、完整性较差，预裂孔中间有结构面形成的破碎带，降低了半孔壁的产生。
本次预裂爆破在H采区台阶开采中取得了较好的效果。1）保留边坡半孔率在85%左右，超欠挖控制在±20cm左右，最终边坡达到一次成型。2）爆破效果较好，减少了挖装机械的油耗和备件磨损，降低了边坡维护费用，经济效益较为可观。3）减少了预留边坡受炸药猛度的影响，增强了边坡的安全稳定性，有效降低露天矿山台阶下降后高边坡潜在的安全隐患，提高了设备作业安全。实验表明，预裂爆破效果的好坏和主爆孔与预裂孔排间距、预裂孔超深、线装药密度、孔底加强药量、主爆孔超深有主要的关系，是非常重要的参数，特别是主爆孔与预裂孔的排间距，此参数偏小就会破坏半壁孔甚至半壁孔消失，偏大就会在预裂孔根部产生根底。本次预裂爆破的成功为以后鞍钢类似露天矿山实施预裂爆破提供了宝贵经验。
参考文献
[1]罗红.中深孔高台阶爆破在某露天铁矿开采中的应用[J].采矿技术，2018，18（03）
[2]张雷.露天金属矿山边坡稳定性的影响及分析[J].中国金属通报，2017（10）
[3]龙坤，陈庆凯，周宝刚，何祥，田益琳.研山铁矿露天爆破振动监测及分析[J].科学技术与工程，2017，17（24）
[4]张阳，卢宏建，巩瑞杰.司家营铁矿露天采场炮孔取样可行性研究[J].科技创新与应用，2014（32）
[5]赵冲，袁利伟，陈玉明，胡海.某铁矿露天开采境界的优化[J].矿冶，2018，27（04）
[6]李多勇，刘洪涛.大张北铁矿露天转地下开采工程设计研究[J].矿业工程，2016，14（03）