硐室爆破在東溝鉬礦基建剝離工程中的應(yīng)用研究

高 奎,曹少亮

(金堆城鉬業(yè)汝陽有限責(zé)任公司, 河南汝陽縣 471200)

硐室爆破在東溝鉬礦基建剝離工程中的應(yīng)用研究

高 奎,曹少亮

(金堆城鉬業(yè)汝陽有限責(zé)任公司, 河南汝陽縣 471200)

礦山基建剝離是礦山進入生產(chǎn)期的前提,硐室爆破是山坡露天礦山基建剝離期通常采用的爆破方法。根據(jù)多年的爆破實踐工作經(jīng)驗和研究成果,提出了東溝鉬礦基建剝離工程中的硐室爆破設(shè)計思路與措施,對東溝鉬礦首次硐室爆破設(shè)計和實施有著重要參考及應(yīng)用意義。

東溝鉬礦;硐室爆破;剝離工程;導(dǎo)硐

東溝鉬礦采選工程是地方重點工程之一,其中東溝鉬礦南礦區(qū)開采方案為露天分期開采,一期開采境界內(nèi)基建剝離量達數(shù)千萬噸,由于礦床地貌呈溝谷切割,山高坡度,剝離任務(wù)較大。為了加快剝離進度,盡早揭露礦體,確保選廠按期投產(chǎn),根據(jù)東溝鉬礦南區(qū)山脊、溝谷較多且不適宜大型設(shè)備作業(yè)等特點,研究確定露天基建剝離采用硐室爆破的方式進行。

經(jīng)實際踏勘,首次硐室爆破位于一期境界礦體中心偏西方向,即H20剖面與Z31剖面交匯處(6#井西南方向溝谷內(nèi))。爆源中心距6#井約400m,距離東溝村河沿岸居民點約500m。根據(jù)硐室爆破工藝、爆破安全要求及首次爆破工程的工期,確定本次爆破規(guī)模為:總裝藥量控制在50t以內(nèi),爆破方量在20～25萬t以內(nèi),導(dǎo)硐和藥室開挖進尺在200m左右。

1 爆破方案

為充分破碎巖石,降低爆堆高度,便于挖運工作,節(jié)省資金的投入,選用2號巖石炸藥(袋裝和卷裝)作為起爆體,銨油炸藥作為主要爆破炸藥,采用加強松動微差爆破法。

1.1 藥包布置

藥包布置時,選擇最小抵抗線W不超過25m。原設(shè)計爆破高程740～770m,但從實際地形看,在高程720～750m范圍內(nèi)比較適合布置單層藥包,且爆破規(guī)?？梢钥刂圃跇I(yè)主要求范圍內(nèi)。藥包詳細布置見圖1。

圖1 藥包及導(dǎo)硐平面布置

1.2 爆破參數(shù)

爆破參數(shù)計算結(jié)果見表1。

表1 爆破參數(shù)計算成果

當(dāng)條形藥包最小抵抗線差異在7%以內(nèi)時,不調(diào)整藥量,否則,增加堵塞段,調(diào)整藥量。

根據(jù)爆破漏斗計算,爆破方量預(yù)計為88685.84 m3。

1.3 導(dǎo)硐藥室設(shè)計

導(dǎo)硐設(shè)計以施工方便為前提,以減少工程量為原則。藥室設(shè)計以便于裝藥為原則。具體設(shè)計為:

導(dǎo)硐高×寬為1.70m×1.25m,藥室高×寬為1.70m×1.25m;經(jīng)計算,導(dǎo)硐總長為130m;導(dǎo)硐藥室工程量為276.25m3。

1.4 裝藥設(shè)計

集中藥包的裝藥結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 集中藥包裝藥結(jié)構(gòu)

1.5 堵塞設(shè)計

靠近硐口的藥室,其堵塞長度一般大于最小抵抗線,并要特別注意封口嚴(yán)密。結(jié)合本爆破工程的實際情況,本設(shè)計硐口堵塞長度LT≥1.2W;藥室間隔堵塞長度取LJT=2.6m;導(dǎo)硐藥室裝藥堵塞結(jié)構(gòu)見圖3;堵塞長度為120m;堵塞方量為255m3。

圖3 硐口堵塞結(jié)構(gòu)

2 起爆體及電爆網(wǎng)絡(luò)

(1)起爆體材料。起爆體用邊長30cm的正方形木箱盛裝和保護內(nèi)部結(jié)構(gòu),起爆體內(nèi)部一般可裝藥10～20kg優(yōu)質(zhì)炸藥。經(jīng)比較選用卷裝的2號巖石炸藥作為起爆藥。起爆體內(nèi)的起爆藥用兩發(fā)相同的電雷管(雙電雷管)引爆,且兩發(fā)電雷管并聯(lián),然后和同一藥室內(nèi)其它起爆體中的電雷管相串聯(lián)。

(2)起爆體結(jié)構(gòu)。在起爆體木箱的平行于藥室斷面的端面上開兩個槽形缺口。導(dǎo)線、導(dǎo)爆索分別從缺口插入起爆藥箱。導(dǎo)線的端頭聯(lián)接兩個并聯(lián)的相同電雷管(雙電雷管),導(dǎo)爆索的端頭設(shè)導(dǎo)爆索結(jié)。將起爆電雷管綁在導(dǎo)爆索結(jié)上,導(dǎo)爆索結(jié)固定在起爆箱中間,其長度為20cm。為了防止施工時外部拖拽將導(dǎo)線和導(dǎo)爆索拽出,將導(dǎo)線和導(dǎo)爆索固定在槽形缺口內(nèi)側(cè)的木棍上(見圖4)。

圖4 起爆體結(jié)構(gòu)

(3)起爆網(wǎng)路。硐室爆破采用的起爆網(wǎng)路通常有雙重電爆網(wǎng)路、電爆與導(dǎo)爆索網(wǎng)路、雙重導(dǎo)爆索網(wǎng)路、非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路等。但最廣泛使用的是電爆網(wǎng)路和電爆與導(dǎo)爆索復(fù)式網(wǎng)路。因為硐室爆破的起爆網(wǎng)路要求萬無一失,而只有電爆網(wǎng)路能用儀表檢查,做到心中有數(shù)。本工程采用電爆復(fù)式網(wǎng)路。爆破微差設(shè)計采用藥包單獨一段起爆,微差段別從前排到后排分為1,3,5,7,9共5個段別。串并聯(lián)法聯(lián)接見圖5。起爆電源使用380V交流電,2.5mm塑料單芯線,電阻率ρ=7.0Ω/km。經(jīng)驗算,通過每發(fā)電雷管電流大于4A,可以安全準(zhǔn)爆。

圖5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

3 爆破安全與主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

3.1 爆破震動速度

式中:Q——最大一段起爆炸藥量,取11196.64kg;

R——測點至爆源的距離,m;

K、α——與地質(zhì)地形條件有關(guān)的系數(shù)和指數(shù),經(jīng)實測,取K=100,α=1.7。

本工程爆源距6#井400m:V=0.74cm/s＜[v]=5cm/s,安全;

距居民點500m:V=0.51cm/s＜[v]=1cm/s,安全。

3.2 空氣沖擊波距離

式中:Q0——總裝藥量,取45229.78kg;

KK——與爆破作用指數(shù)和破壞狀態(tài)有關(guān)的系數(shù)。

上式是拋擲爆破時空氣沖擊波的計算公式,松動爆破時,一般不考慮空氣沖擊波,實際可參照上式估算加強松動爆破時的空氣沖擊波,本設(shè)計取KK=1。代入計算得沖擊波安全距離Rk=213m。

3.3 爆破飛石的安全距離

大爆破時,個別飛石的飛散距離受地形、風(fēng)向和風(fēng)力、堵塞質(zhì)量、爆破參數(shù)等的影響。本文按下式計算。

式中:Rf——碎石飛散對人員的安全距離;

n——爆破作用指數(shù);

Kf——安全系數(shù),一般選1～1.5。

風(fēng)大、順風(fēng)、拋擲方向正對最小抵抗線應(yīng)為1.5,山間或啞口地形為1.5～2。結(jié)合本工程的實際情況,為了安全起見,本設(shè)計取Kf=1.5。經(jīng)計算,飛石最大距離Rf=371m。

3.4 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

結(jié)合實際的工作條件和同類爆破工程的實際經(jīng)驗,以及爆破工程的實際地形地質(zhì)條件、現(xiàn)場的實際施工環(huán)境,預(yù)計爆破主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)見表2。

爆破施工是一項技術(shù)含量高且具有一定危險性的綜合性工作,必須根據(jù)現(xiàn)場地形地質(zhì)、施工機具及工程整體安排等條件進行合理設(shè)計和組織施工,對保證工程質(zhì)量和施工安全都具有重要的意義。

表2 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

對于本文所提出爆破設(shè)計方案,無論從理論上,還是參考類似工程實踐經(jīng)驗,皆可以用于解決東溝鉬礦基建剝離問題,經(jīng)嚴(yán)格的分段聯(lián)網(wǎng)和防護,預(yù)計對爆破區(qū)不會發(fā)生大的破壞,可以較好的達到預(yù)期的爆破效果。

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2009-11-11)

高 奎(1972-),男,采礦工程師,從事礦山技術(shù)管理和研究工作。