1. 概述
山达克铜金矿南矿体位于巴基斯坦西南部的俾路支省查盖地区，属斑岩型铜矿床，目前已服务近20年，最低开采到626标高，并且双台阶并段，并段高24 m，台阶坡面角67˚，上部穿孔平台和下部接碴平台宽12~10 m，高宽比2~2.4。露天开采境界下部边帮和底部还残留部分矿体，为回收该矿体进行扩帮工程 [1] [2]。
查阅国内外文献，露天金属矿山扩帮工程都是从上到下整体扩帮，保持最终边坡角不变，而此次采取的扩帮工程是从露天采场中下部进行作业，这样最终边坡角变大而且南矿体已形成了高陡边坡且遍布节理破碎，目前国内外还没有相似案例 [3] [4] [5] [6] [7]。该研究从现场实际采取“三维数字化精准测控和动态反演优化设计”的方法，控制爆破质点振动加速度，实现了扩帮后高陡边坡的稳定 [8] [9] [10] [11]。
2. 三维数字化精准测控，优化控制爆破参数
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，优化控制爆破参数 [12] [13] [14] [15]。
优化后控制爆破参数为：1) 孔网参数，见表1；2) 主辅爆破孔装药参数，见表2；3) 边坡境界控制孔装药参数：炸药单耗0.22~0.25 kg/m3，平均线装药密度约0.8~0.9 kg/m，不连续不耦合装药；4) 单段最大装药量500 kg，单爆最大装药量5 t。
Table 1. Drilling hole mesh parameter table
表1. 钻孔孔网参数表
Table 2. Charge parameters of main and auxiliary blasting holes
表2. 主辅爆破孔装药参数
3. 三维矿业软件进行模拟爆破效果，反向优化爆破设计
采用MAPTEK I-SITE XR3-C三维激光扫描系统和MAPTEK I-Site Studio软件测绘边坡台阶几何模型；导入拟爆边坡台阶三维几何模型，采用DIMINE软件进行边坡台阶爆破钻孔三维设计，重点计算分析不同深度前排主爆破孔距坡面最小抵抗线和不连续装药量、不同深度辅助爆破孔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钻孔三维设计参数，见图1。
Figure 1. Three-dimensional design parameters of double-step parallel blasting
图1. 双台阶并段穿爆三维设计参数
采用TOPCOM ES-120全站仪测控钻孔孔口三维坐标和电子坡度尺测控钻孔方位及倾角，见图2。
Figure 2. On-site measurement and control construction
图2. 现场测控施工
4. 动态反演优化爆破设计
爆破过程中，采用TDEC OBOX-20016爆破振动记录仪和BM View进行爆破震动分析，根据测震分析结果，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15 cm/s以内。
爆破后，采用数字摄影测算爆后边坡境界控制孔半孔率，根据测算分析结果，重点调整优化边坡境界控制孔爆破设计参数，使边坡境界控制孔半孔率达到80%以上，预裂孔半壁孔率效果见图3。
Figure 3. Half-wall hole of pre-split hole
图3. 预裂孔半壁孔
5. 结论
大多数金属露天矿山扩帮爆破仅考虑靠近边坡一区采取预裂爆破或光面爆破减少爆破对边坡的破坏，本研究一方面采取预裂爆破减少爆破对边坡的破坏，另一方面由于边坡遍布节理破碎，通过三维数字化精准测控及动态反演优化爆破参数，控制爆破质点振动加速度控制在15 cm/s以内，进一步减少爆破震动对边坡的影响。
另外本研究通过动态反演优化结合边坡岩性变化，动态调整控制爆破参数，使边坡境界控制孔半孔率达到了80%工程爆破目标，实现了高陡边坡的稳定。