某礦用公路高陡邊坡爆破技術(shù)

徐志宏

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司;2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

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某礦用公路高陡邊坡爆破技術(shù)

徐志宏1,2,3

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司;2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

摘要某礦125 m水平臺階邊緣屬于高陡邊坡一部分，臺階正下方是主要運礦公路。要求在保證爆破質(zhì)量的基礎(chǔ)上，嚴格控制臺階邊緣的拋擲量，確保運礦公路的暢通。介紹了礦區(qū)的爆破環(huán)境現(xiàn)狀，采用掏槽爆破的技術(shù)方案設(shè)計了爆破參數(shù)、地表爆破網(wǎng)絡(luò)和爆破安全距離，并給出主要的爆破安全保障措施，取得了較好的爆破效果。

關(guān)鍵詞高陡邊坡掏槽爆破爆破參數(shù)爆破網(wǎng)絡(luò)安全距離

隨著露天開采的不斷進行，某采區(qū)部分臺階境界逐漸到位[1]，致使采區(qū)工作面狹窄以及臨近公路的爆破次數(shù)增加，給爆破設(shè)計提出了新的要求。

1爆破環(huán)境

爆破區(qū)域位于采區(qū)西源嶺125 m水平，礦巖斷層、節(jié)理以及裂隙比較發(fā)育，巖石為花崗閃長斑巖，普氏系數(shù)f=10～12，屬于Ⅰ類巖石，難爆破[2]。爆區(qū)東邊靠近破碎站，臺階邊緣下部是采區(qū)主要運礦公路。此區(qū)域為采區(qū)主要礦脈，對爆破質(zhì)量要求高；爆破要嚴格控制臺階邊緣的拋擲量，確保下方運礦公路的暢通。爆破環(huán)境見圖1。

2爆破參數(shù)設(shè)計

從能量分布均勻的觀點來看，三角形布孔方式最理想。臺階爆破炮孔剖面見圖2。

2.1底盤抵抗線

底盤抵抗線是影響露天礦爆破效果的重要參數(shù)，在滿足巖石破碎條件、安全條件及裝藥條件的前提下按經(jīng)驗公式計算：

(1)

圖2　臺階炮孔剖面

式中，B為鉆孔中心至臺階坡頂線的安全距離，2.5 m；α為臺階坡度角，65°；H為臺階高度，15 m。

計算可得W1=9.5 m。

2.2孔網(wǎng)參數(shù)

根據(jù)類似爆破設(shè)計，孔網(wǎng)參數(shù)取孔距a=8 m，排距b=6 m。為確保運礦公路通暢，前排孔需減少裝藥量，為避免臺階邊緣有大塊根底，局部加密布置(圖3)。

2.3單孔裝藥量

由于巖石的堅固性和地質(zhì)構(gòu)造的差異，炸藥單耗的取值有所不同。根據(jù)礦山多年爆破經(jīng)驗，靠近臺階邊緣第一排孔q1=0.57 kg/m3(減少拋擲量)，其余孔q2=1.04 kg/m3。臨近臺階邊緣的第一排孔單孔裝藥量Q1按以下公式計算：

Q1=aq1W1H.

(2)

計算可得Q1=650 kg。

炸藥單耗具體值根據(jù)現(xiàn)場的底盤抵抗線以及清渣壓渣具體情況，適當調(diào)整裝藥量。從第二排孔起，每個孔的裝藥量均按以下公式計算：

Q2=abq2HK，

(3)

式中，K為爆破時后排孔藥量增加系數(shù)，取1.0。

計算可得Q2=750 kg。

2.4超深

h是指鉆孔低于臺階平盤水平部分的深度，其主要作用是降低炸藥中心位以便有利于克服臺階底部阻力。可按以下公式計算：

(4)

計算可得h=1.425～3.325 m，取2.5 m。

2.5填塞高度

填塞高度對深孔爆破爆炸能量的利用有很大的影響，過高或過低都會影響爆破效果，本次設(shè)計采用連續(xù)裝藥，根據(jù)填塞高度計算公式：

(5)

式中，H0為孔深，17.5 m；Q為單孔裝藥量,kg；A為炮孔線裝藥量，68 kg/m。

計算可得第一排孔填塞高度L1=7.94 m，其他孔填塞高度L2=6.47 m。

2.6爆破網(wǎng)絡(luò)

首先起爆中間一排掏槽孔，形成一條槽溝狀自由面，然后再起爆兩側(cè)各排鉆孔。控制排用17，25，42 ms導(dǎo)爆管雷管延時，雁行列用65 ms導(dǎo)爆管雷管延時，臨近臺階邊緣的炮孔用100 ms導(dǎo)爆管雷管延時，延長起爆時間，減少碰撞的力度，為臺階邊緣第一排孔創(chuàng)造充分的自由面，從而改變拋擲方向并減少側(cè)后翻[3]。爆破網(wǎng)絡(luò)見圖3。

圖3　爆破網(wǎng)絡(luò)

3爆破危害控制

在工程爆破中，炸藥爆炸的能量僅有一小部分能量做了有用功，大部分能量消耗在藥包周圍介質(zhì)的破壞粉碎以及轉(zhuǎn)化為不利于人類的有害效應(yīng)，包括爆破地震、空氣沖擊波、爆破飛石、爆破毒氣等[4]。因此，對于從事工程爆破設(shè)計、施工以及管理的人員來說，應(yīng)設(shè)計科學(xué)合理的安全距離，相應(yīng)劃定爆破警戒線，從而減少爆破危害。根據(jù)爆破周邊環(huán)境要求，主要控制爆破飛石危害。飛石安全距離可按以下公式計算[5]：

S=20n2kW，

(6)

式中，k為安全系數(shù)，1.1；n為爆破作用指數(shù)，松動爆破取0.75；W為最小抵抗線，7 m。

計算可得S=86.6 m，遠小于爆破區(qū)域和工業(yè)場地安全距離(300 m)，符合設(shè)計要求。

4安全保障措施

(1)現(xiàn)場作業(yè)人員必須配戴好安全帽以及勞動保護用品。

(2)爆破現(xiàn)場需放置警戒旗，爆破器材必須輕拿輕放。

(3)爆破器材進入炮區(qū)前，清除爆區(qū)內(nèi)帶電物體。

(4)炸藥車進出爆破區(qū)域，禁止碾壓電纜、導(dǎo)爆管。

(5)起爆彈加工時，應(yīng)用較大的石頭捆壓，防止掉進孔里。

(6)在炮區(qū)內(nèi)避免交叉作業(yè)。

(7)采用橡膠桶隔離器隔離炸藥和巖粉，提高堵塞質(zhì)量，減少爆破飛石。

(8)響炮前，相關(guān)人員、設(shè)備需撤離，爆破警戒必須到位。

5爆破效果

從實際爆破效果看，爆堆的總體位移向中間掏槽孔位置靠攏，沒有拋向臨近公路的高陡邊坡，爆堆形狀規(guī)整，巖石塊度均勻，沒有產(chǎn)生根底，爆破達到預(yù)期效果。

6結(jié)語

臨近公路的高陡邊坡爆破設(shè)計關(guān)鍵是控制爆堆的整體移動方向。采用掏槽爆破技術(shù)方案，保證爆破質(zhì)量的基礎(chǔ)上，可以控制臺階邊緣的拋擲量，確保運礦公路的暢通。臨近公路的炮孔裝藥量、爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是此方案成功與否的關(guān)鍵。

參考文獻

[1]王華.數(shù)碼電子雷管在露天深孔爆破中的應(yīng)用試驗[J].銅業(yè)工程，2011(4)：14-19.

[2]葉俊林，黃定華，張俊霞.地質(zhì)學(xué)概論[M].北京：地質(zhì)出版社，2005.

[3]陳星明，鄧永康.逐孔起爆技術(shù)在黃山石灰石礦山中的應(yīng)用[J].爆破，2009(3)：41-42.

[4]廟延鋼，欒龍發(fā).爆破工程與安全技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007.

[5]于亞倫.工程爆破理論與技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

(收稿日期2015-09-03)

徐志宏(1968—)，男，高級工程師，243000，安徽省馬鞍山市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號。