深孔臺階爆破在南露天煤礦的應用

陳繼府，郭高川

（1.葛州壩易普力股份有限公司，重慶400023；2.煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001）

深孔臺階爆破在南露天煤礦的應用

陳繼府1，郭高川2

（1.葛州壩易普力股份有限公司，重慶400023；2.煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001）

針對南露天礦的實際情況，進行了爆破方案設計，通過分析實際的地質條件、周圍環境情況，對爆破方案進行了選擇和優化，最后進行了順利爆破。

南露天礦；爆破方案；地質條件；優化

1 工程概況

南露天礦位于卡拉麥里山南麓，地勢總趨勢呈北高南低的緩傾斜坡。地貌形態為殘丘狀的剝蝕平原，海拔567 m～617 m，比高為12.8 m/km。礦區內煤層頂板以砂巖和泥巖類為主，其次為細砂巖、粉砂巖；底板以泥巖、細、粉砂巖為主。天然容重平均為2.20t/m3，天然平均抗壓強度小于30MPa，屬于中等硬度巖石類型。

爆破區周圍環境寬松，周圍3km內無工廠和居民區。爆破區距煤礦生活區、辦公區較遠（約1 000 m），但在南露天礦的采剝區有施工設備和人員。根據地質條件和周圍的環境復雜程度及工程要求，需要采取的爆破技術方案要求：（1）爆破時適度控制爆破飛石距離及振動強度；（2）到界邊幫及各出入溝邊幫應采用周邊控制爆破；（3）爆后下部平盤平整度要求較高，應控制在每百米±0.3m以內；（4）爆后大塊率要求控制在一定范圍內；（5）煤層爆破，要求商品煤的塊煤率達50%左右。

2 爆破設計方案的原則

（1）嚴格控制爆破振動圈、飛石、沖擊波等爆破有害效應的影響范圍，確保施工設備和人員安全。（2）選擇合理的孔網參數及施工工藝，降低大塊率，做到爆堆松散、塊度均勻，為后續的高效率鏟裝作業提供條件。（3）到界邊幫及各出入溝邊幫采取有效控制措施，以保持邊幫的穩定性。

3 爆破方案的選擇

根據采區特點和設計原則，結合工程實際條件，到界邊幫及各出入溝邊幫采用周邊控制爆破，其余主爆破部分自上而下采用深孔梯段爆破方法進行。

4 爆破參數的選擇

1）孔徑（d）：孔徑取決于鉆機類型及工程進度、環境要求等因素。南露天礦的爆破作業屬大型礦山爆破，由于剝采量不大，不宜選用牙輪鉆機或液壓鉆機，因為這兩種鉆機行走不便，不利于避炮和上下臺階之間的移動。宜用CM351型高風壓鉆機，空壓機與鉆機是分離結構，使其移動方便，爬坡能力較強，利于上下臺階移動。CM351型鉆機可以通過更換沖擊器，使其鉆孔直徑范圍大（105mm～140 mm），鉆孔角度可調范圍大，可滿足多種鉆孔要求。本工程選用CM351型高風壓鉆機作為主要穿孔設備，大石解炮孔選用氣腿式手風鉆，孔徑一般在38 mm～42mm。

2）臺階高度（H）：根據南露天整體的設計規劃，臺階高度H取15m。

3）超深（h）：超鉆的作用是為了克服炮孔巖石的夾制作用，使爆后不殘留根坎，挖裝后能形成平整的底部平面，一般取h=(8～12)d，根據在準東地區的巖石性質，這里取1.5m。

4）底盤抵抗線（W1）：過大的底盤抵抗線會造成根底多、大塊率高、后沖作用大；過小，則不僅浪費炸藥、增大鉆孔工作量，而且巖塊易拋散和產生飛石危害。根據多年露天煤礦的爆破經驗，采用微差爆破取底盤抵抗線為：

式中：W1為底盤抵抗線，m；d為鉆孔直徑，140mm。

由計算得：底盤抵抗線W1＝（3.15～5.25）m，根據工程經驗取W1=5m。

5）孔距（a）和排距（b）：孔距按下計算：a=mW1.式中：a為孔距，m；m為炮孔密集系數，方形布孔取＝1.0。根據露天煤礦的經驗，布孔方式采用梅花形布孔。孔距a一般取（1.2～1.8）b，這里取7 m～7.5 m。則排距b=4.5m～5m。

6）堵塞長度：合理的堵塞長度應能降低爆炸氣體能量損失和盡可能增加鉆孔裝藥量。堵塞長度過長，將會降低延米爆破量，增加鉆孔費用，并造成臺階上部巖石破碎不佳。堵塞長度過短，則炸藥能量損失大，將產生較強的空氣沖擊波、噪聲、個別飛石的危害，并影響鉆孔下部的破碎效果。一般堵塞長度取底盤抵抗線的0.75倍～1.0倍，在此取4 m～4.5m。

7）單位炸藥消耗量：影響單位炸藥消耗量的因素很多，主要有巖石的可爆性、炸藥種類、自由面條件、起爆方式和、塊度要求等。因此，選取合理的單位炸藥消耗量q值，往往需要通過試驗或長期生產實踐來驗證。根據我公司多年礦山開采經驗及在神新準東露天煤礦工程實踐，選取單位炸藥消耗量q＝（0.25～0.38）kg/m3。

8）炮孔深度：現場根據爆破設計布孔完畢后,測量放出每個孔口底實際高程，計算出每個孔的實際孔深，以保證爆破后底部平整，便于挖裝及下臺階施工，采用CM351高風壓鉆機根據爆破設計及測量計算實際孔深進行鉆孔。

9）單孔藥量：一般情況下礦山常規爆破中鉆孔排距與底盤抵抗線相等，故單孔裝藥量可直接下式求得：

式中：Q為單孔裝藥量，kg；K為考慮受前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數，取1.1。

10）裝藥結構與起爆方式：保證裝藥的連續性和密實性，采用連續耦合裝藥結構，使用中繼起爆藥包放置孔底以實現反向起爆，爆破后爆堆松散集中，底部平整無埂坎，非常利于挖裝，也便于下臺階鉆孔施工，典型裝藥結構，見圖1。

圖1 典型裝藥結構

5 爆破網絡的選擇

采用國內大型礦山爆破常用的微差起爆網絡。

1）優選的幾種微差起爆網絡：起爆網絡應根據巖石性質、裂隙發育程度、構造特點、對爆堆要求、破碎程度進行選擇。根據南露天礦的實際情況，優選了“V”型微差起爆、對角微差起爆、波浪型微差起爆、高精度雷管的逐孔起爆網絡四種網絡。當爆破區只有兩個自由面時采用“V”型微差起爆；有三個自由面時采用對角微差起爆方案；如果單排孔數較多、爆破區橫向較長，采用“V”型微差起爆或對角微差起爆則起爆排數過多，容易引起爆破后沖作用，增大爆破振動，也不利于巖石破碎，采用波浪型微差起爆，減少起爆排數。

2）合理時差的選擇：按照巖體爆破發生前移和回彈兩個作用的運動過程，并考慮自由面原理，爆破微差延長時間應等于巖體向前運動、向后回彈、形成裂隙自由面的總時間：

式中：J為微差延遲時間，ms；f1為巖體系數，取1.0～1.2，當巖體容重小，縱波速度低，節理發育時，取小值，反之取大值；f2為炸藥與巖體波阻抗系數1.02～1.78；s為形成裂隙寬度，一般取10 mm；v為巖塊平均移動速度，一般取4mm/s～7mm/s。Q1、2為表示相鄰兩孔的藥量。為了便于控制飛石方向，實現多段起爆，宜采用高精度雷管的逐孔起爆方式。

6 結束語

采用上述的爆破設計方案進行了順利爆破，爆破后的實際情況完全滿足工程要求，符合本次爆破設計方案原則的要求。

[1]張世平.510t級硐室大爆破減震技術[J].太原理工大學學報，2005（4）：451-454.

[2]高爾新，楊仁樹.爆破工程[M].徐州：中國礦業大學出版社，1997.

[3]張萌.露天礦爆破工程[M].徐州：中國礦業學院出版社，1986.

Application of Deep-hole Bench Blasting in Southern Open-pit Coal Mine

CHEN Ji-fu1,GUO Gao-chuan2
(1.Gezhouba Yipuli Co.,Chongqi400023,2.Taiyuan Institute of Design and Research of Coal Industry,Taiyuan Shanxi 030001)

For the Southern open-pit coal mine,the blasting plan was made.On the analysis of the geological condition and surrounding environment,the plan was optimized and the blasting was carried out successfully.

Southern open-pit coal mine;blasting plan;geological condition;optimization

TD824.2

A

1672-5050（2011）06-0036-03

2011-03-15

陳繼府（1980—），男，山西大同人，大學本科，助理工程師，從事爆破技術及管理工作。

劉新光