一种遍布节理破碎岩体的边坡台阶扩帮爆破方法与流程

本发明涉及边坡台阶扩帮技术领域，具体来说，涉及一种遍布节理破碎岩体的边坡台阶扩帮爆破方法。

背景技术：

金属露天矿临近边坡台阶爆破通常采用单台阶（不宜高于20m）边坡控制爆破，遍布节理破碎岩体（中等强度ⅲ级）的边坡境界控制孔半孔率通常要求控制在60%以上。

对于金属露天矿高陡边坡（深348m）深部（深240~348m）扩帮开采工程而言，深部扩帮后最终边坡角55°（深240~348m）、45°（深240m以上），高边坡危害等级ⅱ级、安全等级ⅰ级；边坡岩体破碎、节理裂隙发育（节理间距0.1~1m），属中等强度ⅲ级岩体；为确保边坡稳定性，要求优化边坡境界控制爆破，使边坡境界控制孔半孔率达到80%以上，以降低爆破震动。

此外，对于已并段边坡台阶扩帮开采生产而言，双台阶并段高24m，台阶坡面角67°，上部穿孔平台和下部接碴平台宽12~10m，高宽比2~2.4（远大于破碎岩石自然安息角38°时高宽比0.78），扩帮采幅宽9~7m（根据平台宽度12~10m同步变化）；为满足窄平台接碴和独头装运安全生产，要求优化台阶扩帮开采爆破，精准控制爆破方向、爆碴松散度和抛散距离，以降低矿石损失与贫化。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种遍布节理破碎岩体的边坡台阶扩帮爆破方法，选用双台阶并段穿爆扩帮开采方案，并应用先进测控分析计算技术，可精准设计控制穿爆工序质量。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种遍布节理破碎岩体的边坡台阶扩帮爆破方法，包括以下步骤：

s1测绘并分析岩体的节理参数，所述节理参数包括岩体强度指标和岩体质量等级，根据所述节理参数选定炸药单耗和线装药密度；

s2测绘并得到边坡台阶的三维几何模型；

s3根据所述炸药单耗和所述线装药密度在所述三维几何模型上设计出爆破孔的三维参数，所述爆破孔包括主爆破孔、辅助爆破孔和边坡境界控制孔，所述三维参数包括平面坐标、方位角、倾角和深度，然后计算分析不同深度所述主爆破孔距坡面的最小抵抗线和不连续装药量、不同深度所述辅助爆破孔的爆破负担面积和不连续装药量、不同深度所述边坡境界控制孔的孔距和不连续装药量，根据计算结果优化所述爆破孔的三维参数；

s4根据优化后的所述爆破孔的三维参数在所述边坡台阶上钻出相应的爆破孔；

s5验孔；

s6装药、堵塞、联网、起爆；

s7爆中进行爆破震动分析，根据爆破震动分析结果，优化爆破设计参数，使质点振动加速度控制在15cm/s以内，所述爆破设计参数包括单段最大装药量和单爆最大装药量；

s8爆后测算所述边坡境界控制孔的半孔率，根据测算结果，优化所述边坡境界控制孔的爆破设计参数，使所述边坡境界控制孔的半孔率达到80%以上；

s9爆后测算爆堆松散体积，计算爆堆松散系数和平台接碴率，根据计算结果，优化所述主爆破孔和所述辅助爆破孔的爆破设计参数，使所述平台接碴率达到65%以上。

进一步地，在s1中，采用sirovision三维数字摄影测量和岩体结构分析系统测绘分析所述岩体的节理参数。

进一步地，在s2中，测绘所述三维几何模型之前先清理拟爆台阶顶部浮碴并平整穿孔作业面。

进一步地，在s2中，采用mapteki-sitexr3-c三维激光扫描系统和mapteki-sitestudio软件测绘所述边坡台阶的三维几何模型。

进一步地，在s3中采用dimine软件设计所述爆破孔的三维参数。

进一步地，在s4中，采用topcomes-120全站仪测控所述爆破孔孔口的平面坐标，采用电子坡度尺测控所述爆破孔的方位角及倾角，并选用分体式jk590c潜孔钻机进行双台阶并段穿孔，所述平面坐标的误差为±0.15m，所述方位角及所述倾角的误差为±1°，所述深度的误差为±0.2m。

进一步地，在s7中，采用tdecobox-20016爆破振动记录仪和bmview进行爆破震动分析。

进一步地，在s8中，采用数字摄影测算爆后的所述边坡境界控制孔的半孔率。

进一步地，在s8中，采用三维激光扫描测算爆后的所述爆堆松散体积。

本发明的有益效果：通过测定岩体强度指标，测绘边坡台阶的三维几何模型、测控爆破孔的三维参数、测评质点振动加速度、边坡境界控制孔半孔率、窄平台接碴率等可精准设计控制穿爆工序质量，保证爆破效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的边坡台阶在爆破前的示意图；

图2是根据本发明实施例所述的边坡台阶采用单台阶分段穿爆方式爆破后的示意图；

图3是根据本发明实施例所述的边坡台阶采用双台阶并段穿爆方式爆破后的示意图；

图4是根据本发明实施例所述的岩体节理等密度及赤平投影图；

图5是根据本发明实施例所述的边坡台阶的三维几何模型的点云图；

图6是根据本发明实施例所述的双台阶并段钻孔的剖面图；

图7是根据本发明实施例所述的起爆网络的示意图；

图8是根据本发明实施例所述的爆破震动分析图。

图中：

1、预裂孔；2、辅助爆破孔；3、主爆破孔；4、最小抵抗线；5、坡面；6、总电雷管；7、导爆索。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，根据本发明实施例所述的一种遍布节理破碎岩体的边坡台阶扩帮爆破方法，包括以下步骤：

s1测绘并分析岩体的节理参数，所述节理参数包括岩体强度指标和岩体质量等级，根据所述节理参数选定炸药单耗和线装药密度；

s2测绘并得到边坡台阶的三维几何模型；

s3根据所述炸药单耗和所述线装药密度在所述三维几何模型上设计出爆破孔的三维参数，所述爆破孔包括主爆破孔3、辅助爆破孔2和边坡境界控制孔，所述三维参数包括平面坐标、方位角、倾角和深度，然后计算分析不同深度所述主爆破孔3距坡面5的最小抵抗线4和不连续装药量、不同深度所述辅助爆破孔2的爆破负担面积和不连续装药量、不同深度所述边坡境界控制孔的孔距和不连续装药量，根据计算结果优化所述爆破孔的三维参数；

s4根据优化后的所述爆破孔的三维参数在所述边坡台阶上钻出相应的爆破孔；

s5验孔；

s6装药、堵塞、联网、起爆；

s7爆中进行爆破震动分析，根据爆破震动分析结果，优化爆破设计参数，使质点振动加速度控制在15cm/s以内，所述爆破设计参数包括单段最大装药量和单爆最大装药量；

s8爆后测算所述边坡境界控制孔的半孔率，根据测算结果，优化所述边坡境界控制孔的爆破设计参数，使所述边坡境界控制孔的半孔率达到80%以上；

s9爆后测算爆堆松散体积，计算爆堆松散系数和平台接碴率，根据计算结果，优化所述主爆破孔3和所述辅助爆破孔2的爆破设计参数，使所述平台接碴率达到65%以上。

在本发明的一个具体实施例中，在s1中，采用sirovision三维数字摄影测量和岩体结构分析系统测绘分析所述岩体的节理参数。

在本发明的一个具体实施例中，在s2中，测绘所述三维几何模型之前先清理拟爆台阶顶部浮碴并平整穿孔作业面。

在本发明的一个具体实施例中，在s2中，采用mapteki-sitexr3-c三维激光扫描系统和mapteki-sitestudio软件测绘所述边坡台阶的三维几何模型。

在本发明的一个具体实施例中，在s3中采用dimine软件设计所述爆破孔的三维参数。

在本发明的一个具体实施例中，在s4中，采用topcomes-120全站仪测控所述爆破孔孔口的平面坐标，采用电子坡度尺测控所述爆破孔的方位角及倾角，并选用分体式jk590c潜孔钻机进行双台阶并段穿孔，所述平面坐标的误差为±0.15m，所述方位角及所述倾角的误差为±1°，所述深度的误差为±0.2m。

在本发明的一个具体实施例中，在s7中，采用tdecobox-20016爆破振动记录仪和bmview进行爆破震动分析。

在本发明的一个具体实施例中，在s8中，采用数字摄影测算爆后的所述边坡境界控制孔的半孔率。

在本发明的一个具体实施例中，在s8中，采用三维激光扫描测算爆后的所述爆堆松散体积。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本发明优选双台阶并段穿爆扩帮开采方案，并采用先进测控分析计算技术，具体如下：

1）采用sirovision三维数字摄影测量和岩体结构分析系统测绘分析岩体节理参数，测定岩体强度指标、划定岩体质量等级、选定炸药单耗和线装药密度。

2）清理拟爆台阶顶部浮碴、平整穿孔作业面，并采用mapteki-sitexr3-c三维激光扫描系统和mapteki-sitestudio软件测绘边坡台阶的三维几何模型。

3）导入边坡台阶的三维几何模型，采用dimine软件进行爆破孔三维参数设计，重点计算分析不同深度前排主爆破孔3距坡面5的最小抵抗线4和不连续装药量、不同深度辅助爆破孔2爆破负担面积和不连续装药量、不同深度边坡境界控制孔间距和不连续装药量，根据计算分析结果调整优化爆破孔三维参数，优化后的三维参数如下：爆破孔孔径为140mm（孔径较大，节理破碎岩体穿孔成孔率高）；主爆破孔3的孔深26m（倾角72°），辅助爆破孔2和边坡境界控制孔的孔深25m（倾角72°）；主爆破孔3的孔距坡面5的最小抵抗线4为3.5m，主辅爆破孔（即主爆破孔3和辅助爆破孔2）孔口堵塞长度5m，边坡境界控制孔的孔口堵塞长度2m；主爆破孔3炸药单耗0.4~0.45kg/m3，分二段耦合装药，装药长度15~17m，单孔装药量210~240kg；辅助爆破孔2炸药单耗0.35~0.4kg/m3，分二段耦合装药，装药长度13~15m，单孔装药量185~210kg；边坡境界控制孔炸药单耗0.22~0.25kg/m3（平均线装药密度约0.8~0.9kg/m）,不连续不耦合装药，装药直径50mm，径向不耦合系数2.8，总装药长度6~6.8m，间隔长度1.25~1m，单孔装药量20~22.5kg，边坡控制孔底部加强装药段长0.9m、装药量增加系数6~6.5。

4）穿孔，采用topcomes-120全站仪测控钻孔孔口的平面坐标，采用电子坡度尺测控钻孔的方位角及倾角，并选用分体式jk590c潜孔钻机进行双台阶并段穿孔，平面坐标的误差为±0.15m，方位角及倾角的误差为±1°（偏斜误差1.5%），深度的误差为±0.2m。

5）验孔，调整爆破孔的爆破设计参数（包括三维参数、单段最大装药量和单爆最大装药量等等），填报主爆破孔3、辅助爆破孔2、边坡境界控制孔穿孔爆破参数表；其中单段最大装药量为500kg，单爆最大装药量为5t。

6）装药、堵塞、联网、起爆；爆破网络为总电雷管6起爆+地面导爆索7联爆+主辅爆破孔孔口25ms微差非电雷管段间延时（预裂孔1提前主辅爆破孔100ms起爆）+孔内导爆索传爆；起爆方式和顺序为向独头装运清空作业面斜线起爆（充分利用侧向清空作业面接碴），预裂孔1优先主辅爆破孔起爆。

7）爆中采用tdecobox-20016爆破振动记录仪和bmview进行爆破震动分析，根据爆破震动分析结果，重点调整优化单段最大装药量和单爆最大装药量等爆破设计参数，使质点振动加速度控制在15cm/s以内。

8）爆后采用数字摄影测算爆后的边坡境界控制孔的半孔率，根据测算分析结果，重点调整优化边坡境界控制孔的爆破设计参数，使边坡境界控制孔半孔率达到80%以上。

9.爆后，采用三维激光扫描测算爆后爆堆松散体积，计算爆堆松散系数（爆后与爆前体积比），平台接碴率（平台接碴与全部爆堆体积比），根据测算分析结果，重点调整优化主辅爆破孔爆破设计参数，使平台接碴率达到65%以上。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过测定岩体强度指标，测绘边坡台阶的三维几何模型、测控爆破孔的三维参数、测评质点振动加速度、边坡境界控制孔半孔率、窄平台接碴率等可精准设计控制穿爆工序质量，保证爆破效果。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。