逐孔起爆技術在準東露天煤礦的應用

摘要 在準東露天煤礦，使用高精度導爆管雷管實現(xiàn)了逐孔起爆；采用逐孔起爆技術實施大孔徑高臺階爆破，能夠擴大爆破施工規(guī)模，并有效控制爆破振動及飛石等爆破危害。

關鍵詞 逐孔起爆；爆破振動；爆破安全

中圖分類號 TD235 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0164-02

1 工程概況

神華新疆能源有限責任公司準東露天煤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(tài)為殘丘狀的剝蝕平原，海拔567 m～617 m，比高為12.8 m/km。礦區(qū)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2.20 t/m3，天然平均抗壓強度小于30 Mpa，屬于中等硬度巖石類型。

由于生產(chǎn)規(guī)模擴大，準東露天煤礦引進了大型鉆機及配套挖運設備，因而需要調整傳統(tǒng)爆破工藝。實驗爆區(qū)位于準東露天煤礦542平盤，下部平盤兩臺WK—35型電鏟在施工期間將正常作業(yè)，爆破時需撤至安全區(qū)域避炮。爆區(qū)西側地表篩分系統(tǒng)距爆區(qū)約420 m。爆區(qū)周圍無特別需要保護的對象，爆破安全環(huán)境相對比較好。

2 爆破方案

根據(jù)準東露天煤礦生產(chǎn)施工情況，選擇爆破方案要考慮以下因素：首先，爆破施工工藝應安全有效，能夠保證爆破效果，不留根底，確保后續(xù)工作平臺的平整，方便爆碴清運；其次，將大塊率控制在0.3%以內，能滿足35 m3電鏟采裝要求，爆堆的前伸距離不得大于1.2倍臺階高度，爆區(qū)后排處塌陷溝深度小于1.5 m；最后，確保爆破作業(yè)安全，避免爆破飛石危害臨近建筑物、周圍作業(yè)人員和設備以及爆破震動對臨近建筑物、邊坡的影響等。

根據(jù)生產(chǎn)施工條件以及上述因素考慮，經(jīng)研究決定采用以下爆破方案：1）采用高精度導爆管雷管實現(xiàn)逐孔起爆，通過控制最大一段齊發(fā)藥量來減小爆破震動。2）采用減弱松動爆破，嚴格控制藥量，保證堵塞長度和堵塞質量等，控制飛石。3）采用梅花形布孔，耦合裝藥結構。4）選擇適當超深，改善爆破效果，減少根底。

3 爆破參數(shù)設計

3.1 孔網(wǎng)參數(shù)

我公司在該礦配備內有CM351、DM45LP、CDM75D三種鉆孔設備，鉆孔直徑分別為138 mm、200 mm、250 mm。根據(jù)本次試驗施工條件，選用CDM75D鉆機為本爆破工程鉆孔，鉆孔孔徑250 mm，鉆孔角度為90度。根據(jù)礦山整體規(guī)劃設計，臺階高度H為16m。本次爆破采用現(xiàn)場混裝銨油炸藥，根據(jù)現(xiàn)場試驗和類似工程經(jīng)驗，本次爆破炸藥單耗q取0.28 kg/m3。其他爆破參數(shù)設計如下：

1）底盤抵抗線W。過大的底盤抵抗線會造成根底多、大塊率高、后沖作用大等不良效果；過小則不僅浪費炸藥、增大鉆孔工作量而且?guī)r塊易拋散和產(chǎn)生飛石危害。底盤抵抗線計算公式為：W=（20-38）d，根據(jù)前期爆破經(jīng)驗，取W=8.5 m。

2）孔深L和超深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(jù)該露天礦山的巖石性質，這里取2.5 m。則孔深L按下列公式計算：L=H+h，則本工程的標準炮孔深度為18.5 m。

3）堵塞L1。合理的充填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。充填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；充填長度過短，則炸藥能量損失大，將產(chǎn)生較強的空氣沖擊波、噪聲和個別飛石的危害，并影響鉆孔下部的破碎效果。

一般充填長度L1=（0.75～1.0）W。此處取標準炮孔充填長度7 m。

4）單孔裝藥量Q。單孔藥量計算公式為Q=（L-L1）p，按照標準炮孔深度18.5 m計算，單孔藥量為476kg。

5）孔距（a）和排距（b）。炮孔負擔面積按照S=Q/q/H計算，根據(jù)公式S=ab及a=mb，計算得孔距a為12.5 m，排距b為8.5 m。其中通常炮孔密集系數(shù)m 1.0，這里取m=1.47。

3.2 起爆網(wǎng)路

本次爆破施工采用逐孔起爆的微差爆破網(wǎng)路。微差時間應根據(jù)巖石性質、裂隙發(fā)育程度、構造特點、對爆堆要求和破碎程度進行選擇。結合葛洲壩易普力新疆爆破工程有限公司在國內一些大型露天礦山常用爆破網(wǎng)路，并根據(jù)準東露天煤礦的實際情況，地表雷管采用延時為65 ms和25 ms兩種高精度雷管，孔內管為延時600 ms的高精度雷管。起爆點用2個瞬發(fā)電管捆綁引爆非電爆破網(wǎng)路。

炮孔平面布置及起爆網(wǎng)路示意圖見圖1。

3.3 裝藥結構

此次爆破施工采用連續(xù)耦合裝藥結構，保證裝藥的連續(xù)性和密實性。中繼起爆具放置孔底以實現(xiàn)反向起爆，能夠使爆破后爆堆松散集中，底部平整無埂坎，利于挖裝，也便于下個臺階鉆孔施工。裝藥結構示意圖見圖2。

4 爆破主要危害效應驗算

4.1 爆破飛石

在爆破中，飛石易發(fā)生在最小抵抗線或填塞長度最小的地方。因鉆孔時，定位不準確和鉆桿傾角不當?shù)榷紩箤嶋H爆破參數(shù)比計算參數(shù)或大或小，若抵抗線偏小，則會產(chǎn)生飛石。

爆破個別飛石安全距離按下列公式計算：

Rf=20·Kf·n2·W

式中：Rf為個別飛石距離，m；Kf為系數(shù)，這里取1.5；n為爆破作用指數(shù)，經(jīng)現(xiàn)場爆破漏斗試驗，測得當n=0.62～0.70時可滿足爆破質量的要求，為安全起見，這里取n=0.7；W為最小抵抗線，因在工程實踐中難以獲得前排炮孔的實際抵抗線，但為安全起見，應取其理論大值，這里W取8.5 m。

根據(jù)上述公式，理論計算飛石距離為125 m。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）規(guī)定和考慮爆區(qū)現(xiàn)場實際情況，爆破安全距離按250 m計，而爆區(qū)西側地表篩分系統(tǒng)距爆區(qū)約420 m，下部平盤兩臺WK—35型電鏟在個別飛石范圍內，要求范圍內所有人員必須撤離，并對電鏟進行適當防護。在爆破區(qū)域周邊設置警戒崗哨，禁止人員、車輛進入。在施工期間將正常作業(yè)，爆破時需撤至安全區(qū)域避炮。

4.2 爆破振動

根據(jù)保護對象允許爆破振動速度V值的要求，利用爆破振動公式，計算出最大一段起爆藥量。通過控制最大一段起爆藥量使爆破震動控制在規(guī)定范圍之內。按照《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）規(guī)定，爆破安全允許最大單響藥量計算公式如下：

Qmax=R3（V/K）3/α

式中：R為爆破點到被保護物之間的距離，m；

Qmax為延時爆破中最大一段單響藥量，kg；

V為保護對象所在地質點振動安全允許速度，cm/s；

K、α為與爆破點至計算保護對象間地形、地質條件有關的系數(shù)和衰減指數(shù)，一般參照表6-1中的要求選取。根據(jù)礦山巖性，取K=300，α=1.8。

本工程中距爆區(qū)最近、抗振能力最差的建構筑物為地表篩分系統(tǒng)，爆破安全規(guī)程規(guī)定質點最大振動速度不超過2cm/s。經(jīng)計算，其最大允許單段起爆藥量為17495kg，由于設計中采用高精度導爆管雷管實現(xiàn)逐孔起爆，最大單響藥量為479kg，遠小于計算值，故爆破振動效應不會對環(huán)境造成危害。

5 爆破效果

本次爆破實際裝藥量為212t，爆破方量約為75.7萬m3。能夠順利完成計劃任務。

1）本次爆破施工個別飛石最遠距離約50 m，在控制范圍內，未對設備等產(chǎn)生危害，達到設計要求；

2）本次爆破施工塊度均勻，大塊率在控制在0.3%以內，挖運完成后基本無根底，符合爆破施工要求。

3）在篩分站測得質點振動速度為0.324 cm/s，符合《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）規(guī)定。

6 結束語

根據(jù)此次爆破試驗，可以得到以下結論：

1）采用梅花形布孔、逐孔起爆網(wǎng)路，先爆炮孔為后爆炮孔創(chuàng)造了新的自由面，減少了后爆炮孔爆破夾制作用，改善了爆破效果。

2）采用高精度導爆管雷管實施逐孔起爆，使單段藥量減少，爆破振動效應大大降低，減少了爆破危害，保護邊坡及周邊建構筑物穩(wěn)定。

3）采用逐孔起爆網(wǎng)路，能夠擴大單次爆破規(guī)模，并有效控制爆破危害，滿足礦山生產(chǎn)需要。

參考文獻

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