馬陵山露天花崗巖礦爆破參數(shù)的選取與優(yōu)化

陳克傳（新沂市福鑫石材有限公司,江蘇　新沂　221400）

馬陵山露天花崗巖礦爆破參數(shù)的選取與優(yōu)化

陳克傳
（新沂市福鑫石材有限公司,江蘇新沂221400）

摘要：詳細(xì)介紹了馬陵山花崗巖露天礦爆破參數(shù)的選取過程，并通過爆破試驗(yàn)對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，降低了大塊率，取得了較好的爆破效果，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分突出，對其它類似礦山或類似工程有一定的借鑒及指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：馬陵山；爆破參數(shù)；大塊率；優(yōu)化

1　工程概況

新沂市福鑫石材有限公司位于新沂市東南約15Km，沭河以東約3Km處宋山西北部，交通便利。宋山為一剝蝕殘丘，垅崗緩坡地貌，主要地層為上太古界——下元古界東海群變質(zhì)巖系，巖性主要為角閃花崗質(zhì)片麻巖。礦層為堅(jiān)硬類，普氏硬度系數(shù)f=8～14，巖性穩(wěn)定性好、裂隙不發(fā)育、抗壓強(qiáng)度高。礦區(qū)東面及北面1000m內(nèi)是莊稼地，西面600米有生產(chǎn)廠房，西距鄉(xiāng)村道路1000m，爆破環(huán)境較好。礦山主要產(chǎn)品為建筑用石料系列產(chǎn)品，規(guī)格主要有3＃石碴（1-3㎝）、2＃石碴（1-2㎝）、瓜子片（0.5-1㎝）、石粉（<0.3㎝）。

2　爆破參數(shù)的選取

影響爆破效果的主要爆破參數(shù)有：臺階高度H及超深h、底盤抵抗線W底、孔徑d和孔深L、孔距a與排距b、堵塞長度L2、單位炸藥消耗量q、單孔裝藥量Q等[1]。

2.1鉆機(jī)及鉆孔直徑的選取

露天深孔爆破的孔徑主要取決于鉆機(jī)類型、臺階高度和巖石性質(zhì)等。孔徑選擇應(yīng)從發(fā)揮鉆機(jī)最大效率、爆破經(jīng)濟(jì)效果和裝藥施工難易等情況來考慮，孔徑越大，裝藥越方便；但就爆破效果而言，鉆孔越小，炸藥在巖體中分布越均勻，效果越好[2]；考慮到馬陵山巖石堅(jiān)硬和破碎設(shè)備的性能，參照類似礦山的經(jīng)驗(yàn)，選用操作簡單靈活、適用性強(qiáng)的阿特拉斯?jié)摽足@機(jī)，鉆孔直徑90毫米，臺班效率可達(dá)170-230米。

2.2炸藥與爆破器材選定

經(jīng)多方考證，選取由徐州雷鳴民爆器材有限公司生產(chǎn)的2號巖石粉狀乳化炸藥和Φ70mm的膠狀乳化炸藥藥卷。起爆材料用普通毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，電容式起爆器起爆。

2.3深孔爆破參數(shù)的選取

2.3.1底盤抵抗線

底盤抵抗線是影響深孔爆破效果的重要參數(shù)，與炸藥威力、巖石可爆性、巖石爆破要求、炮孔直徑、臺階高度及坡面等多種因素有關(guān)，其經(jīng)驗(yàn)公式較多。

（1）按每孔的裝藥條件（巴隆公式）計(jì)算：

式中：d─炮孔直徑（m）；

△－裝藥密，kg/m3，本次取1；

τ－裝藥系數(shù)，τ=0.35-0.65，本次取0.6；

m－炮孔密集系數(shù)，一般m=1.2-1.5，本次取1.2；

q－炸藥單耗，kg/m3，本次取0.40；

計(jì)算W底=2.89米

（2）按經(jīng)驗(yàn)公式W底=0.024d+0.85[3]=3.01米

綜合以上因素，參照深孔爆破的底盤抵抗線經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，馬陵山礦的底盤抵抗線取3米。

2.3.2臺階高度及超深

根據(jù)爆破安全技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，確定開采臺階為15米。則其超深為：h＝（0.15～0.35）W底

式中：W底—底盤抵抗線，m

因此超深h＝3×（0.15～0.35）＝0.45～1.05米，取1米。

2.3.3鉆孔深度

L＝（H＋h）/sinα

L－鉆孔深度，米。

H－臺階高度，15米。

h－超深，為1米。

α－坡面角，為70°。

所以L＝H/sinα＋h＝15/sin70°+1＝17米。

2.3.4孔距與排距

孔距：a＝mW底

式中：m－鉆孔密集系數(shù)，m值通常大于1.0，在寬孔距小抵抗線爆破中則為3-4或更大。但第一排孔往往由于底盤抵抗線過大，選用較小的密集系數(shù)，以克服底盤的阻力。一般為1-1.25，取1.2

所以a＝1.2×3＝3.6米取3.6米

排距：炮眼布置采用等邊三角形布時，b＝asin60°＝3.11米。取3米

2.3.5填塞長度L2

合理的填塞長度應(yīng)能降低爆炸氣體能量損失和盡可能增加鉆孔裝藥量。

鉆孔填塞長度L2=（0.7-1.0）W底；傾斜孔取（0.9-1.0）W底

計(jì)算填塞長度L2=2.7-3米

或者一般為鉆孔直徑的20-30倍，采用90毫米直徑中深孔爆破時，其堵塞長度應(yīng)為1.8～2.7米,取3.0米。

2.3.6單位炸藥消耗量

影響單位炸藥消耗量的因素主要有巖石的可爆性、炸藥特性、自由面條件、起爆方式和塊度要求。參照類似礦山的經(jīng)驗(yàn)[4-5]，單位炸藥消耗量取0.40kg/m3，則單孔裝藥量：Q＝qaW底H

式中：q－單位炸藥消耗量，kg/m3

Q＝0.40×3.6×3×15＝64.8（kg），取65kg

2.3.7裝藥結(jié)構(gòu)及其堵塞

采用連續(xù)耦合裝藥結(jié)構(gòu)。爆破裝填施工前，清理好工作面，查清炮孔數(shù)目，清除炮孔內(nèi)積水和泥渣后進(jìn)行裝藥。鉆孔堵塞用巖粉和粘土混合物堵塞。

2.3.8起爆網(wǎng)路

為了減少最大一段起爆量，降低爆破飛石和爆破震動對人員和建筑物的影響，采用非電導(dǎo)爆管孔外接力式捆聯(lián)網(wǎng)路起爆，排內(nèi)、排間微差延時，孔內(nèi)使用15段導(dǎo)爆管雷管，排內(nèi)2個炮孔為1組，使用2段導(dǎo)爆管雷管連接，排間使用3段導(dǎo)爆管雷管連接。

3　爆破安全距離

3.1爆破地震安全距離

對于一般建筑物的安全距離R＝(k/v)1/aQ1/3

式中：R－爆破地震安全距離，米

烏有先生強(qiáng)忍住咳嗽，將咳在左手掌上的血水抹在身側(cè)雪枝上，右手拈起一顆白子，依袁安所言放置到棋盤，一邊嘮叨：“我剛才在窗外看過你小子在黃梁驛里打拳，東一腳西一腿，亂七八糟，好像拜了幾百個師父，我心里想，這樣的王八拳，是妓院的護(hù)院鏢師教的吧，花拳繡腿當(dāng)什么用，老黃一個黃雀在后，就可以將你送到黃泉等見你娘。沒成想你閃閃躲躲，偷偷摸摸，還占了上風(fēng)。你這個下棋法，大概也是幾百個棋待詔教你的。一招深入虎穴，盲人騎瞎馬，不怕死，這個好！老頭子我聽你的！”

k－與地形地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)，取200

V－沖擊波安全系數(shù)，取2.5

a－與地形地質(zhì)條件有關(guān)的衰減指數(shù)，取1.5

Q－一次爆破允許的安全裝藥量，微差爆破一段起爆6個孔，裝藥量420kg。

R＝（200/2.5）1/1.5×（420）1/3＝139.2米

3.2爆破飛石安全距離的計(jì)算

式中：L－個別飛石最大距離，米。

a－爆破衰減指數(shù)與地形、風(fēng)向等因素有關(guān)，取1.5。

n－爆破作用系數(shù)，取1。

W－最小抵抗線，取3.0米。

所以：L＝20×1.5×12×3.0＝60米。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722－2003）個別飛散物最小安全距離為200米。取爆破安全警戒線為200米。順坡時應(yīng)增加50%即300米，爆破作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置堅(jiān)固的人員避炮設(shè)施。

4　現(xiàn)場試驗(yàn)爆破效果分析與爆破參數(shù)的優(yōu)化

4.1現(xiàn)場試驗(yàn)爆破效果分析

為驗(yàn)證參數(shù)的合理性，在現(xiàn)場進(jìn)行多次爆破試驗(yàn)，分析爆破效果，優(yōu)化爆破參數(shù)。爆破試驗(yàn)的爆破參數(shù)與效果評價(jià)見下表。

4.2現(xiàn)場試驗(yàn)說明

（1）在露天礦生產(chǎn)中，對爆破產(chǎn)生的大塊原來基本是采用二次爆破的方法予以解決，但二次爆破的安全性低，現(xiàn)在礦山生產(chǎn)不準(zhǔn)使用。目前破碎大塊的主要方法是利用挖掘機(jī)液壓破碎錘破碎，由于挖掘機(jī)液壓破碎錘容易磨損，成本很高，因此，控制大塊率是馬陵山礦產(chǎn)中面臨的最大問題。

（2）爆破試驗(yàn)主要考慮馬陵山的巖石性質(zhì)、選用的炸藥特性及現(xiàn)有的各類生產(chǎn)設(shè)備的要求。

（3）第一次爆破質(zhì)量很差，大塊率高，大于1m的礦石大塊率為13.61%，有底根擋墻和凹地出現(xiàn)，場地不平整，汽車運(yùn)輸不方便，生產(chǎn)效率低，設(shè)備磨損嚴(yán)重，維護(hù)費(fèi)用高，二次破碎的成本大。

（4）根據(jù)瑞典U?蘭格福斯(Langfous)的寬孔距、小抵抗線爆破技術(shù)原理，第二次試爆是在保持炮孔負(fù)擔(dān)面積不變的前提下，加大孔距、減小抵抗線，即將孔距增大到4米，排距減小到2.7米。并調(diào)整了單位炸藥消耗量等等參數(shù)，爆破效果有了明顯改善，但大塊率仍很高，也有少量根底出現(xiàn)，因此又進(jìn)行了三次試驗(yàn)，繼續(xù)減小孔網(wǎng)參數(shù)，增加炸藥單耗，增大炮孔傾角，取得了較為滿意的效果。

5　結(jié)論

（1）由于爆破的復(fù)雜性和爆破理論的不完善，采用純理論公式計(jì)算的爆破參數(shù)可能與實(shí)際情況差距較大，采用經(jīng)驗(yàn)公式又有一定的局限性，因此，在目前情況下，可以依據(jù)一定的理論指導(dǎo)，通過試爆，對設(shè)計(jì)的爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

（2）優(yōu)化后的爆破參數(shù)在馬陵山露天花崗巖礦的實(shí)際應(yīng)用中取得了令人滿意的效果，爆堆形狀理想，集中松散，礦塊破碎均勻，大于1m的大塊很少，減少了二次破碎工作量，減輕了設(shè)備磨損，二次破碎成本降低了31%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

爆破試驗(yàn)的爆破參數(shù)與效果評價(jià)表

參考文獻(xiàn)：

[1]汪旭光.爆破設(shè)計(jì)與施工[M].北京；冶金工業(yè)出版社,2012.

[2]梁明輝，陳西動，田巖平.采石場深孔爆破設(shè)計(jì)方案的研究[J].石家莊鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003,2(02):30-33.

[3]巫裕.露天深孔爆破效果改善與安全保障研究與應(yīng)用[J].柳鋼科技，2004(04):41-43.

[4]廖安友.中深孔爆破在花崗巖礦塊中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2011,11(03):100-101.

[5]王保東，武菊平.深孔爆破在露天礦中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010,4(04):85-87.

作者簡介：陳克傳（1968—），男，工程師，新沂市福鑫石材有限公司。