露天礦大區爆破安全起爆網路分析

陳亞軍吳志潮

(1.新疆工業高等專科學校,新疆維吾爾自治區烏魯木齊,830091;2.新疆雪峰爆破公司,新疆維吾爾自治區烏魯木齊,830002)

露天礦大區爆破安全起爆網路分析

陳亞軍1吳志潮2

(1.新疆工業高等專科學校,新疆維吾爾自治區烏魯木齊,830091;2.新疆雪峰爆破公司,新疆維吾爾自治區烏魯木齊,830002)

為了提高露天礦爆破效果,增大爆破量,在大、中型露天煤礦的爆破中,采取了大區排間、孔間毫秒微差爆破。通過導爆雷管和導爆索的有效連接,實現了起爆網路的優化,結果表明,該起爆網絡具有大塊率降低、爆破后沖作用小、爆破振動減少等優點,實現了安全、高效爆破。

露天礦爆破 大區 起爆網路

新疆許多大、中型露天煤礦深孔爆破工作由爆破公司承擔,常采用分區、分段排間或孔間毫秒微差大藥量爆破,充分利用導爆管、導爆索兩種起爆材料的起爆性能,實現安全爆破作業。

1 概述

1.1 巖體性特征

新疆奇臺縣某露天煤礦,設計原煤生產能力500萬t,是一座正在基建期的深凹露天煤礦,自開工到現在,已降深四個剝離水平,該礦區長期干旱少雨,巖體受風化剝蝕影響,自地表往下20 m處節理裂隙發育,結構面明顯,巖體較為松軟,爆破以后大塊多,屬非均質巖體。隨著開采深度的加深,有局部地下水滲出,巖體結構面逐漸減少,巖體結構越趨致密,大塊率降低,振速加快。

1.2 爆破參數

該礦爆破工作由爆破公司承擔,由于爆破工作量大,平均每兩個月放3次炮,每次起爆藥量50 t左右,起爆孔數900個左右,藥量55 kg/孔,炸藥單耗0.21 kg/m3,孔距×行距=6 m×4 m,孔深11 m。

1.3 起爆方式

為了達到爆破效果,設計成分區、分段安全復式起爆網路,地面起爆網路中排和排之間采用非電導爆管連接,通過導爆雷管實現分段起爆排間微差,炮區之間采用導爆索和非電導爆雷管連接實現分區毫秒微差起爆,同一炮區的炮孔之間采用導爆索連接實現瞬發起爆。

1.4 爆破方法

對于上部非均質巖體采用分段散狀偶和裝藥,充分利用上、下部藥包對炮孔巖石進行均勻破碎;對于下部均質巖體采用集中連續偶和散狀裝藥深孔爆破。

2 安全起爆網路分析

2.1 優化方案設計

2.1.1 炮區劃分

為了實現毫秒微差起爆效果,將整個炮區劃分為A、B和C共3個炮區,每個炮區炮孔數不超過100個,每排炮孔數不超過10個,起爆點位于A炮區和B炮區之間,見圖1,再通過B炮區傳向C炮區,實現自A炮區向B、C炮區進行分區傳爆的斜線起爆。

2.1.2 實現毫秒微差起爆

為了增強推墻效果,實現分段起爆,減少上部非均質巖體爆破大塊率,在每個炮區前5排孔實現排間50 ms微差起爆,之后每兩排孔實現100 ms排間微差起爆。與此同時,在炮區之間的同一排孔,實現炮區之間的25 ms的微差起爆。

2.1.3 單位起爆藥量確定

由于實現了分區和分段的毫秒微差起爆,相鄰炮區間的每排孔依次間隔25 ms起爆,但沒有實現各炮區之間排間交叉同時起爆,為了減少爆破振動,多創造爆破自由面,設計采用間隔一個炮區排間后移同時起爆的方法,將A炮區每排孔的起爆時間和C炮區前一排孔的起爆時間定為同一時間,同時起爆,B炮區每排孔的起爆時間和A、C炮區前一排孔的起爆時間相隔25 ms,以此類推,使兩個炮區同時起爆孔數不超過20個,一次單位起爆藥量不超過1.2 t。

2.1.4 減少爆破振動

爆破地震波大小與一次起爆總藥量無關,而取決于最大單位起爆藥量,故減少單次起爆單位藥量,最大限度地把總裝藥量在時間和空間上分開,每排炮孔按照爆破設計的延期時間順序起爆,可對均質巖體爆破起到減振降速的作用。

2.2 起爆網路連接

為了實現大區毫秒微差起爆,保證爆破效果,確保安全起爆,采用排間橫向導爆管連接和炮區間縱向導爆管連接,形成安全復式起爆網路,達到相同微差起爆效果。

2.2.1 起爆點連接

采用大起爆器同時引爆兩根電雷管,然后同時反向并聯連接兩根導爆管,一根1段導爆管炮區內橫向傳爆,另一根2段導爆管向下一個炮區傳爆。

2.2.2 炮區內導爆管連接

為了保證傳爆效果,A炮區排與排之間選3段導爆管分別與縱向導爆索、橫向導爆管和炮區之間縱向導爆管反向并聯連接;B炮區根據A炮區縱向連接的2段導爆管和炮區內橫向連接的3段導爆管并聯實現復式安全同時起爆,以此類推。

2.2.3 炮孔之間導爆索連接

由于采用炸藥混裝車現場加工銨油炸藥,裝藥速度快,但孔溫高,不宜采用導爆雷管起爆。所以,孔間貫通采用導爆索連接,炮孔內采用導爆索瞬發起爆。炮區之間的同一排孔用2段導爆管連接,實現不同炮區的同一排孔微差25 ms間隔起爆。

圖1 分區、分段毫秒微差起爆網路

3 爆破效果評價

3.1 大塊率降低

由于采用斜線起爆,將會在上部炮區和本炮區先爆孔兩個方向產生爆轟作用,臺階上部非均質巖體重復破碎作用效果明顯,故采用三角形布孔彌補了空間應力降低區巖石破碎效果差的缺陷,位于兩排孔之間的巖石既處于前排孔的回彈位移區內,也處于后排孔的主動位移區內,分別選用2段和3段導爆管進行分區、分段毫秒微差起爆,既增加了合推效應,又加大了補償空間,因此,爆破后大塊明顯減少,根據現場資料統計,大塊率降低了18%左右。

3.2 爆破后沖作用小

由于前一排先爆孔沿自由面方向形成主動位移區,產生推墻作用,為后一排孔提供爆破自由面,爆力主要朝自由面方向對巖石產生更大破碎作用,后沖作用小。

3.3 爆破振動減少

對于深部均質巖體破碎臺階,由于采用分區、分段毫秒微差斜線起爆,使每個炮區單位起爆藥量減少,同一炮區每排孔之間間隔50 ms起爆,不同炮區同一排孔間隔25 ms起爆,炮區內振波作用相互影響疊加,振幅小,減振效果明顯。

4 結語

實踐證明,對于爆破周期長,藥量大的露天煤礦大區爆破,設計安全、適用的起爆網路非常重要。應根據爆破現場具體情況合理劃分爆破區域和確定單位起爆藥量,確定合理的毫秒微差時間和選擇合適的起爆材料,通過優化設計起爆網路和技術合作,使露天大區爆破在先進技術的保障下能安全、有效地加以實施。

[1]陳亞軍.巖體構造與爆破作用[M].新疆:科學技術出版社,2006

[2]鄧飛編.礦山工程爆破[M].北京:化學工業出版社,2009

[3]郭學斌.爆破工程[M].北京:人民交通出版社,2007

(責任編輯 梁子榮)

Analysis of safe initiation network for large space blasting in open pitmine

Chen Yajun1,Wu zhichao2
(1.Xinjiang Polytechnical College,Urumqi,Xinjiang 830091,China;2.Xinjiang Xuefeng Explosive Material Co.,Ltd.,Urumqi,Xinjiang 830002,China)

In order to enhance blasting effect and increase blasting output,the millisecond blasting was adopted in large space and among holes for many large and medium open pit coalmines.The optimum initiation network was realized by the effective connection of detonator and detonating cord.The initiation network has such advantages as low boulder yield,small back impact and few blasting vibration,achieving safe and high efficient blasting.

open pitmine,large space,initiation network

TD824.2

B

新疆維吾爾自治區自然科學基金項目(2010211A39);新疆維吾爾自治區高校科研計劃重點項目(XJ EDU2008I42)。

陳亞軍(1961-),男,甘肅蘭州人,教授、高級工程師,從事煤礦露天開采設計與爆破教學及研究工作。