復(fù)雜環(huán)境下礦山露天開采爆破施工技術(shù)

金 錚 王武濤 李創(chuàng)新 常根召

(河南前進(jìn)化工科技集團(tuán)股份有限公司)

復(fù)雜環(huán)境下礦山露天開采爆破施工技術(shù)

金 錚 王武濤 李創(chuàng)新 常根召

(河南前進(jìn)化工科技集團(tuán)股份有限公司)

介紹了在復(fù)雜環(huán)境下露天煤礦開采過程中采區(qū)形成孤島、施工道路修筑困難、采區(qū)存在大面積溫度異常區(qū)和高溫區(qū)等問題的處理方式，提出了首先局部鋪筑道路形成臨時(shí)通道，然后整體剝離，高溫區(qū)爆破參數(shù)優(yōu)化的施工方案，并給出了相應(yīng)的礦山開采安全技術(shù)措施，在施工過程中取得了較好的效果，可供同類工程參考。

復(fù)雜環(huán)境 孤島 溫度異常區(qū) 高溫區(qū) 爆破參數(shù) 安全技術(shù)措施

羊齒采區(qū)是汝箕溝無煙煤分公司露天采區(qū)之一，C區(qū)位于羊齒采區(qū)西側(cè)，地形陡峭，C區(qū)最高標(biāo)高較東側(cè)+2120平盤高約100 m。在東區(qū)施工過程中，C區(qū)形成“孤島”，難以直接修筑道路至頂部，施工地形極為復(fù)雜，對后期開采工作影響很大。如不及時(shí)對C區(qū)進(jìn)行降段處理，開采難度將隨著羊齒采區(qū)其他施工區(qū)的推進(jìn)逐步增加。另外，C區(qū)中下部存在大面積溫度異常區(qū)和高溫區(qū)，并且山體表面有高溫蒸汽冒出，增加了施工難度。在施工過程中面臨的問題：①采區(qū)高程落差較大，修筑道路空間不足，采用傳統(tǒng)的施工方法，難度大，危險(xiǎn)性高；②采區(qū)工程量較大，爆破剝離量約130萬m3，裝車平臺(tái)標(biāo)高+2 000 m，高程落差最大達(dá)到200 m以上，在溫度異常區(qū)和高溫區(qū)作業(yè)，施工難度更大。

1 施工技術(shù)方案

1.1 孤島降段處理

(1)在C區(qū)虛渣排土場西側(cè)+2 117 m水平采用液壓挖掘機(jī)以不大于25%的坡度向C區(qū)上方鋪墊輔助道路至+2 180 m水平，作為挖掘機(jī)和鉆機(jī)的臨時(shí)道路，路寬設(shè)計(jì)為5 m，兩側(cè)修筑底寬大于3 m、頂寬大于2 m、高度不小于1.5 m的安全土擋。

(2)由+2 180 m水平至C區(qū)頂部的道路根據(jù)地形沿山脊修筑，對于挖掘機(jī)無法挖動(dòng)的硬巖，采用鉆孔爆破法處理。鉆爆、甩渣交替循環(huán)，直至將道路修筑至C區(qū)頂部。對C區(qū)頂部平整處理后通過鉆孔爆破按10 m臺(tái)階高度向下開拓。

(3)運(yùn)用液壓挖掘機(jī)對C區(qū)最上部進(jìn)行平整處理，循環(huán)采用穿孔、爆破倒堆下排的方法進(jìn)行降段處理，直至整體水平降至設(shè)計(jì)剝離高度，形成剝離平臺(tái)，在此過程中輔助道路標(biāo)高也隨之降低，從而形成輔助開拓系統(tǒng)。

1.2 礦山露采爆破方案優(yōu)化

C區(qū)地形起伏較大，炮孔分為淺孔和深孔2類。深孔臺(tái)階爆破整體使用微差爆破技術(shù)[1-3]，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，臺(tái)階高度設(shè)計(jì)為10 m，裝藥結(jié)構(gòu)主要采用連續(xù)耦合裝藥，巖性變化較大的特殊地段和特殊環(huán)境下采用分層裝藥。高溫區(qū)爆破主要采用粉狀乳化炸藥，非高溫區(qū)主要采用現(xiàn)場混裝銨油炸藥、水孔裝藥、起爆藥包，二次改炮主要采用各種規(guī)格的成品乳化炸藥。針對前排部分的不規(guī)則區(qū)域，為避免抵抗線過大，可鉆傾斜孔或加密孔。炮孔裝藥結(jié)構(gòu)見圖1，爆破設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，淺孔臺(tái)階爆破參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。為達(dá)到增加爆堆的延伸距離和減少挖掘機(jī)甩棄量的效果，采用導(dǎo)爆管-導(dǎo)爆索排間微差起爆網(wǎng)路。

圖1 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)

1.3 高溫區(qū)爆破施工措施

在高溫區(qū)爆破裝藥過程中，將孔內(nèi)溫度超過50 ℃ 的區(qū)域定為高溫區(qū)，將溫度為25～49 ℃的區(qū)域定為溫度異常區(qū)[4-5]。在高溫區(qū)嚴(yán)禁裝藥爆破，可采用注水的方式進(jìn)行降溫。注水降溫根據(jù)由外向內(nèi)、先低溫后高溫的原則，采取沿裂隙注水或注水孔注水的方式，循序漸進(jìn)逐漸靠近火源中心，實(shí)行分離、孤立，進(jìn)而消除，當(dāng)溫度降至49 ℃以下且10 min內(nèi)不反彈的高溫區(qū)可按溫度異常區(qū)進(jìn)行管理。孔溫測值以計(jì)劃爆破區(qū)域內(nèi)每個(gè)炮孔測溫的最高值為準(zhǔn)，采用紅外線或熱敏電阻測溫儀進(jìn)行測溫，部分區(qū)域可采用上述2種儀器同時(shí)測量，以高值為準(zhǔn)。

表1 臺(tái)階爆破參數(shù)

溫度異常區(qū)單次爆破總孔數(shù)不超過8個(gè)，臺(tái)階高度不超過10 m，每孔由2名作業(yè)人員負(fù)責(zé)，8個(gè)孔同時(shí)裝藥。在溫度異常區(qū)進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，選用巖石粉狀乳化炸藥，通過“二人制”進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，采用導(dǎo)爆索下孔，地表采用導(dǎo)爆索連接，爆區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁使用雷管，導(dǎo)爆索主線聯(lián)出爆區(qū)外用導(dǎo)爆管雷管連接，溫度異常區(qū)作業(yè)時(shí)應(yīng)做好前期準(zhǔn)備工作，縮短操作時(shí)間，從開始裝藥到爆破結(jié)束耗時(shí)不宜超過3 min。

2 礦山開采主要安全措施

2.1 裝車平臺(tái)安全技術(shù)措施

①裝車平臺(tái)施工時(shí)間，施工人員應(yīng)采取相關(guān)的保護(hù)措施；②裝車平臺(tái)施工時(shí)嚴(yán)禁一切無關(guān)人員和設(shè)備進(jìn)入施工現(xiàn)場；③裝車平臺(tái)外圍須修筑安全土擋，安全土擋底寬不小于5 m，高度不小于3 m，防止C區(qū)上部傾倒的剝離物威脅下方人員及設(shè)備安全；④施工時(shí)安排專人實(shí)時(shí)觀測上方山體情況，如發(fā)現(xiàn)山體裂縫或山體有碎石滾落等現(xiàn)象，立即停止施工，并撤離相關(guān)人員和設(shè)備；⑤挖掘機(jī)在上方甩料時(shí)，應(yīng)在上部剝離平臺(tái)和下部裝車平臺(tái)現(xiàn)場指派專人進(jìn)行指揮；⑥上部剝離甩渣時(shí)，現(xiàn)場指揮人員應(yīng)實(shí)時(shí)觀測附近山體情況，嚴(yán)禁上部甩料和下部裝車平臺(tái)同時(shí)作業(yè)，上部剝離平臺(tái)甩渣時(shí)，下部裝車平臺(tái)內(nèi)不得停放設(shè)備，并設(shè)安全警示牌，派專人值守；⑦下部裝車平臺(tái)液壓挖掘機(jī)采裝高度不得大于10 m，否則應(yīng)采取措施進(jìn)行處理，多臺(tái)裝載設(shè)備和運(yùn)輸車輛同時(shí)作業(yè)時(shí)，其安全距離應(yīng)符合相關(guān)作業(yè)規(guī)程的規(guī)定。

2.2 輔助道路安全修筑措施

①道路修筑全過程采用液壓挖掘機(jī)開挖，嚴(yán)禁夜間作業(yè)；②修路過程中，作業(yè)設(shè)備與相關(guān)人員應(yīng)保持10 m以上的安全距離；③由于C區(qū)上方面積小，剛開始施工時(shí)液壓挖掘機(jī)和鉆機(jī)無法同時(shí)施工，可采取輪流施工的方式進(jìn)行；④由于所修筑道路為輔助道路，作業(yè)設(shè)備加油須下至+2 117 m水平指定的安全地點(diǎn)加油，加油車嚴(yán)禁通行輔助道路；⑤當(dāng)修路過程中出現(xiàn)傘檐時(shí)，應(yīng)立即清除，之后方可繼續(xù)作業(yè)；⑥由于所修輔助道路坡度達(dá)到25%，因而液壓挖掘機(jī)和鉆機(jī)行走和作業(yè)時(shí)應(yīng)時(shí)刻保持重心平穩(wěn)，避免側(cè)翻和后翻；⑦輔助道路寬度不小于5 m，兩側(cè)應(yīng)修筑底寬不小于3 m、頂寬不小于2 m、高度不小于1.5 m的安全土擋；⑧嚴(yán)禁在大雪、大風(fēng)、大霧天氣進(jìn)行施工作業(yè)，須將人員及設(shè)備撤離施工工作面；⑨修路過程中應(yīng)安排專職安全員到現(xiàn)場指揮。

2.3 穿孔安全措施

①確保鉆孔有足夠的作業(yè)區(qū)域及平整度，防止鉆機(jī)傾倒；②鉆機(jī)在工作臺(tái)階邊緣進(jìn)行鉆孔作業(yè)前，應(yīng)檢查鉆孔的位置能否滿足鉆機(jī)作業(yè)的安全距離及工作面有無安全隱患(有無傘檐、裂紋、裂隙等)；③沿臺(tái)階邊緣走鉆時(shí)，履帶(外側(cè))距臺(tái)階邊緣不得小于2 m；③進(jìn)入溫度異常區(qū)前，應(yīng)檢查鉆機(jī)及空壓機(jī)滅火器材配備情況，在溫度異常區(qū)域進(jìn)行穿孔作業(yè)時(shí)，應(yīng)將空壓機(jī)停放于常溫區(qū)域；④由于剛施工時(shí)C區(qū)上方面積小，走鉆時(shí)應(yīng)由班長負(fù)責(zé)指揮，鉆機(jī)移動(dòng)時(shí)應(yīng)按指定線路行走；⑤嚴(yán)禁回轉(zhuǎn)器反轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；⑥作業(yè)時(shí)，如因系統(tǒng)壓力突然大幅度升降引起回轉(zhuǎn)、推進(jìn)速度巨變，應(yīng)立即停機(jī)并及時(shí)處理；⑦當(dāng)鉆桿傾角大于30°卸桿時(shí)，操作人員不得正對鉆桿，防止鉆桿滑出傷人；⑧機(jī)器停止工作時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)移至安全地點(diǎn)停放。

2.4 爆破作業(yè)安全措施

①爆破裝藥前，應(yīng)了解周圍危及安全的不利環(huán)境因素，及時(shí)掌握氣象、水文資料，遇到特殊惡劣氣候、水文情況時(shí)，應(yīng)停止裝藥和爆破作業(yè)；②在爆破施工前，施工隊(duì)?wèi)?yīng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，進(jìn)行明確分工，按卸藥、裝藥、充填、聯(lián)線等4個(gè)工序進(jìn)行爆破作業(yè)，每個(gè)工序應(yīng)單獨(dú)作業(yè)，嚴(yán)禁平行作業(yè)；③炮孔的孔深、積水、孔溫、坍塌、堵塞等信息應(yīng)在炮孔周圍安置明顯標(biāo)識(shí)，并標(biāo)注具體數(shù)據(jù)；④在溫度異常區(qū)，“二人制”連接網(wǎng)絡(luò)責(zé)任到人，其中一名經(jīng)驗(yàn)豐富、動(dòng)作熟練的施工人員負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接，另一施工人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢查，其他人員撤至安全區(qū)；⑤嚴(yán)格做好爆破警戒工作，由專人指揮負(fù)責(zé)，爆破區(qū)20 m外周邊插上紅旗并派專人警戒，嚴(yán)禁非爆破人員和車輛進(jìn)入，C區(qū)爆破作業(yè)時(shí)警戒范圍不得小于300 m。

3 結(jié) 語

高溫區(qū)爆破施工是目前露天煤礦開采過程中的一大難題，復(fù)雜的地形條件加劇了施工難度。羊齒采區(qū)C區(qū)開采過程中通過制定合理的降段施工方案、優(yōu)化設(shè)計(jì)爆破參數(shù)、完善現(xiàn)場安全管理方法以及制定相應(yīng)的安全防護(hù)措施，取得了較好的效果。施工中取得的經(jīng)驗(yàn)：①針對高程落差較大的露天礦山開采爆破施工，降段處理設(shè)計(jì)及安全措施的制定應(yīng)充分考慮地形條件；②溫度異常區(qū)和高溫區(qū)施工應(yīng)嚴(yán)格測量孔內(nèi)溫度，并采取必要的降溫措施；③溫度異常區(qū)和高溫區(qū)應(yīng)堅(jiān)持“少孔多爆”的方法，充分做好裝藥前期的準(zhǔn)備工作，堅(jiān)持“快裝快起爆”的原則；④特殊施工條件下須制定特定的安全措施。

[1] 何 理，鐘冬望，劉 建，等.微差爆破試驗(yàn)及爆破振動(dòng)能量的小波包分析[J].金屬礦山，2014(6)：10-15.

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[3] 彭 輝，池恩安，王謬斯.中深孔臺(tái)階爆破降低大塊率的措施[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(7)：65-67.

[4] 蔡建德.露天煤礦高溫區(qū)爆破安全作業(yè)技術(shù)研究[J].工程爆破，2013，19(1)：92-95.

[5] 許 晨，李克民，李晉旭，等.露天煤礦高溫區(qū)爆破的安全技術(shù)探究[J].露天采礦技術(shù)，2010(4)：73-75.

2015-07-22)

金 錚(1987—)，男，工程師，471000 河南省洛陽市高新區(qū)春城路5號(hào)。