控制爆破技術(shù)拆除斜井整體式道床的實(shí)踐研究

黃昌全，黃 廠，楊新華

(1.廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西 南丹縣 547207；2.湖南省煤田地質(zhì)局油氣資源勘探隊(duì)， 湖南 長(zhǎng)沙 410014)

控制爆破技術(shù)拆除斜井整體式道床的實(shí)踐研究

黃昌全1，黃 廠1，楊新華2

(1.廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西 南丹縣 547207；2.湖南省煤田地質(zhì)局油氣資源勘探隊(duì)， 湖南 長(zhǎng)沙 410014)

銅坑礦2#盲斜井整體式混凝土道床分兩層澆筑而成，上分層道床使用5年后破損嚴(yán)重，需要爆破拆除上分層強(qiáng)度為C30，厚250 mm的道床，且爆破時(shí)不能加大下分層混凝土道床的破損。依據(jù)孔底柔性間隔、徑向不偶合裝藥爆破理論，應(yīng)用控制爆破技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)盲斜井上分層整體式混凝土道床的爆破拆除，并且確保下分層混凝土道床破損控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。柔性材料替代孔底空氣間隔裝藥降低了裝藥施工難度，提高了盲斜井改造效率，節(jié)約了成本。

爆破拆除；混凝土道床；控制爆破；孔底柔性間隔

銅坑礦為側(cè)翼式主、副井開拓；由2#豎井、東副井、1#豎井、箕斗井、2#風(fēng)井、3#風(fēng)井、1#、2#盲斜井、充填斜井、主斜坡道等組成較完整的開拓系統(tǒng)。2#盲斜井軌道、道床于2011年改造至今已連續(xù)使用5年，道床、軌枕、軌道出現(xiàn)下沉，甚至斷裂，軌枕無(wú)法保持整體的平直度，軌道緊扣件失效，磨損也較大。2011年改造時(shí)，為盡快完成改造工作，未將原已局部破損的整體式混凝土道床破除，直接在原整體式混凝土結(jié)構(gòu)道床上重新澆筑強(qiáng)度為C30 ，厚250 mm 的混凝土結(jié)構(gòu)道床；2011年新鋪設(shè)的混凝土結(jié)構(gòu)整體式道床在連續(xù)使用5年后，混凝土結(jié)構(gòu)道床受提升振動(dòng)影響出現(xiàn)開裂、枕木下沉等情況，繼續(xù)施工存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，且提升能力無(wú)法滿足礦山實(shí)際生產(chǎn)要求。

1 工程概況

1.1 工程概況

2#盲斜井主要負(fù)責(zé)銅坑礦386 m以下礦石提升，井口標(biāo)高455 m，井底標(biāo)高280 m，傾角為25°，盲斜井?dāng)嗝婷娣e為10.2 m2，斜長(zhǎng)486.25 m；設(shè)計(jì)選用2JK3/30E型單繩單筒纏繞式礦井提升機(jī)，配TR450—46—6型交流電動(dòng)機(jī)，功率450 kW，采用后卸式雙箕斗，組合式卸載曲軌，提升箕斗體積為7 m3；年提升量達(dá)89.6萬(wàn)t，日最大提升量超過2700 t。

2#盲斜井軌道、道床于2011年改造至今已連續(xù)使用5年，道床開裂，軌枕出現(xiàn)下沉，甚至斷裂，軌枕無(wú)法保持整體的平直度，導(dǎo)致軌道緊扣件失效，鋼軌的磨損較大，鋼軌多處疲勞斷軌，軌枕磨損、混凝土道床破損嚴(yán)重，難以固定鋼軌，導(dǎo)致軌距增大，造成接頭錯(cuò)位，在提升過程中易造成箕斗跳道脫軌。以上問題導(dǎo)致平時(shí)維護(hù)工作任務(wù)繁重，影響生產(chǎn)提升時(shí)間，且容易引起箕斗跳道故障，無(wú)法滿足安全生產(chǎn)要求。經(jīng)對(duì)鋼軌多點(diǎn)測(cè)量，軌面寬度最小值為Cmin=64.8 mm，磨損率為7.43%；軌面厚度最小值hmin=22.5 mm，磨損率為26.0%。

為確保2#盲斜井安全高效提升，需對(duì)2#盲斜混凝土整體式結(jié)構(gòu)道床進(jìn)行破除并重新鋪道床、軌道，以確保2#盲斜井安全高效提升。

1.2 混凝土整體式結(jié)構(gòu)道床

本次需爆破拆除上分層250 mm厚混凝土結(jié)構(gòu)道床，為節(jié)省整改時(shí)間，減少爆破后人工清渣量，爆破時(shí)不能加劇下分層整體式混凝土結(jié)構(gòu)道床破損。本次需要破除整體式混凝土結(jié)構(gòu)道床長(zhǎng)62 m，寬4.3 m，厚0.25 m，混泥土結(jié)構(gòu)枕木鑲在整體式混凝土結(jié)構(gòu)道床內(nèi)，采用爆破拆除時(shí)僅有一個(gè)爆破自由面。2#盲斜井混凝土道床結(jié)構(gòu)見圖1。

2 爆破設(shè)計(jì)與施工

2.1 爆破方案選擇

根據(jù)孔底間隔和徑向不耦合裝藥爆破相關(guān)理論知識(shí)，結(jié)合本次爆破工程情況，在拆除盲斜井混凝土結(jié)構(gòu)道床爆破時(shí)需嚴(yán)格控制好爆破振動(dòng)，降低孔底爆破壓力和爆破振動(dòng)，以減少對(duì)下分層C30強(qiáng)度混凝土道床的損壞，需應(yīng)用控制爆破技術(shù)，確定合理的爆破鉆爆參數(shù)，使下分層混凝土道床受到的爆破損壞最小，并能有效地將上分層250 mm C30強(qiáng)度整體式結(jié)構(gòu)混凝土拆除，爆破后不留根底，塊度均勻、拋擲距離小，便于人工清渣。依據(jù)孔底間隔爆破理論，結(jié)合相關(guān)工程實(shí)例，孔底采用柔性材料間隔，孔口采用柔性材料堵塞，可以有效降低爆破應(yīng)力波、爆破沖擊壓力對(duì)孔底的破壞，并可以降低爆破振動(dòng)。采用徑向不耦合裝藥，可以提高爆能的利用率，改善巖石破碎塊度，減少拋擲距離，以達(dá)到松動(dòng)爆破的效果。因此選用孔底柔性材料間隔、孔口柔性材料堵塞和徑向不耦合裝藥爆破方案，以將下分層混凝土受破損程度控制在預(yù)定范圍內(nèi)，同時(shí)降低爆破大塊率，提高人工清渣效率，縮短盲斜井改造時(shí)間。

圖1混凝土道床結(jié)構(gòu)

2.2 爆破器材選擇

根據(jù)2#盲斜井澆筑混凝土道床的強(qiáng)度和目前礦山井下采掘工程所使用的爆破器材，本次爆破選用2#巖石乳化炸藥，質(zhì)量規(guī)格為200 g/卷，藥卷長(zhǎng)度為200 mm，藥卷直徑為32 mm，半秒管導(dǎo)爆管雷管、SF-A型電子雷管、導(dǎo)爆索聯(lián)合進(jìn)行爆破。

2.3 爆破設(shè)計(jì)和施工

2.3.1 控制爆破孔網(wǎng)參數(shù)

(1) 根據(jù)徑向不耦合裝藥爆破理論，應(yīng)用徑向不耦合裝藥，可以有效降低大塊率、減少拋擲距離，達(dá)到松動(dòng)爆破的效果，減少爆破作業(yè)對(duì)井筒內(nèi)設(shè)備設(shè)施的破壞。結(jié)合現(xiàn)有的鑿巖設(shè)備和徑向不耦合裝藥理論，選定炮孔直徑D=42 mm，炸藥直徑D=32 mm。

(2) 結(jié)合類似工程實(shí)踐，一般混凝土最小抵抗線W取(300～500 mm)，最小抵抗線W的確定主要根破除對(duì)象的材質(zhì)、幾何形狀、爆破體位置、周圍環(huán)境、爆破塊度要求以及清碴能力等有關(guān)，綜合考慮取W為中間值400 mm。

(3) 炮孔深度L。由于本次爆破地點(diǎn)位于盲斜井，斜井傾角為25°，為便于打孔，采用垂直于混凝土道床打孔。鉆鑿垂直孔，一般L=(0.7～1)H，其中H為爆破體厚度，H=250 mm，取L值為250 mm。

(4) 炮孔間距a和排距b。因?yàn)榈来矁?nèi)鑲有枕木，為便于打孔作業(yè)，炮孔布置采用井字形。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，孔距和排距均取400 mm。

(5) 孔底間隔長(zhǎng)度。相似工程實(shí)踐表明，空氣間隔高度L=18D時(shí)爆破體積最大，振動(dòng)最小，底部空氣層可使振動(dòng)減少40%；由于本次采用柔性材料孔底間隔，為使爆破后不留根底，確保爆破效果和便于裝藥施工，孔底柔性材料間隔長(zhǎng)為50 mm。

(6) 單孔裝藥量。為防止出現(xiàn)溝槽效應(yīng)，本次爆破單耗q取較大值2.5 kg/m3，計(jì)算得單孔裝藥量為100 g。單孔裝藥結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)/mm

2.3.2 鑿巖爆破作業(yè)

按爆破設(shè)計(jì)確定的孔網(wǎng)參數(shù)，本次共布置153排炮孔，每排7個(gè)共1071個(gè)炮孔。按由下往上共分10個(gè)段爆破，每段16排共112個(gè)孔，單孔裝藥量100 g，同段最大起爆藥量：11.2 kg，總裝藥量：107.1 kg。

炮孔孔底應(yīng)用浸濕并軟化的紙質(zhì)炸藥包裝箱作為孔底間隔的柔性材料，孔口也采用該柔性材料堵口；該柔性材料取材方便，便于裝藥施工。

結(jié)合礦山日常生產(chǎn)使用的起爆器材，本次控制爆破選用半秒導(dǎo)爆管雷管分段，環(huán)形雙線導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)絡(luò)連接各排炮孔，SF-A型電子雷管起爆爆破網(wǎng)絡(luò)。

2.3.3 爆破效果

盲斜井道床拆除鋼軌后，現(xiàn)場(chǎng)情況見圖3，枕木鑲嵌在整體式混凝土道床內(nèi)。爆破后混凝土塊度均勻，鑲嵌在道床內(nèi)的枕木均被翻起，只有少部分枕木出現(xiàn)斷裂，清渣后下層混凝土未受到較大的破損，未留有根底，爆破破除混泥土道床厚度為設(shè)計(jì)250 mm厚；爆破清渣后效果見圖4。

圖3 爆破前鋼混結(jié)構(gòu)整體式道床

圖4 道床爆破后效果

3 結(jié) 論

應(yīng)用控制爆破技術(shù)，依據(jù)孔底間隔裝藥爆破相關(guān)理論，在孔底采用柔性材料間隔和孔口柔性材料堵塞，徑向不耦合裝藥爆破，能夠有效保護(hù)下分層混泥土道床不受爆破沖擊波和爆炸氣體破壞，同時(shí)降低爆破振動(dòng)，減少大塊率、拋擲距離和爆破飛石破壞，達(dá)到了預(yù)期的爆破效果。

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2017-05-25)

黃昌全(1985-)，男，廣西蒙山人，工程師，主要從事采礦、爆破工程設(shè)計(jì)和礦山施工管理工作，Email：huangchangquanl@163.com。