淺析泥夾石地形爆破飛石發(fā)生原因

中國鋁業(yè)貴州分公司礦業(yè)公司 貴州 貴陽 550014

一、概述

鑿巖爆破作為現(xiàn)階段露天礦山剝離采礦的主要工藝,在礦山的重要性不言而喻。隨著當今社會的發(fā)展及安全生產需要,爆破施工過程中的安全控制尤為重要。就露天臺階爆破而言,爆破飛石作為爆破的高風險項,縱觀國內大大小小露天爆破事故,由爆破飛石四濺而造成的事故占絕大多數(shù),其危害性高,難控制,難預測,因此,如何預防爆破飛石一直是露天爆破安全管理的重點。

二、貴州某礦山爆破簡介

以貴州省某露天鋁土礦開采礦山為例,該礦山為山坡露天礦,礦石頂板多為白云巖及鋁土巖,而爆破對象主要為白云巖。根據(jù)該礦山地質資料顯示,礦區(qū)內白云巖厚度約4～36m,普式系數(shù)6～8,傾角約26°。多年來,該礦山白云巖的爆破主要采用中深孔臺階爆破,孔徑90mm,孔深8～12m不等,導爆管雷管起爆網(wǎng)絡。據(jù)統(tǒng)計,自2018年初至2019年底,該礦山爆破施工約21次,其中發(fā)生爆破飛石約9次,飛石最遠飛行距離約250m。通過觀察出現(xiàn)爆破飛石的炮孔發(fā)現(xiàn),發(fā)生爆破飛石的炮孔均有不同數(shù)量的泥土涌出。通過該項統(tǒng)計結果可以得出,該礦山爆破飛石的出現(xiàn)與泥夾石地形有直接關系。下面我們簡單分析一下泥夾石地形對炸藥爆炸能量的傳播的影響。

三、泥夾石地形爆破飛石產生原因

如圖一所示,當起爆臺階出現(xiàn)泥夾石時,根據(jù)直接接觸炮孔巖石的厚薄,將炮孔周邊巖石分為強抵抗區(qū)與弱抵抗區(qū),因為這部分區(qū)域的巖石厚薄不同,故而炸藥爆炸時爆炸能量在兩處區(qū)域的傳播也不同。相對強抵抗區(qū)而言,因為弱抵抗區(qū)直接接觸炮孔的巖石較薄,因此該區(qū)域炸藥起爆后用于破碎該部分巖石的能量少,傳播至泥層中的能量高,而泥層的強度和巖石的強度差別較大,炸藥爆炸后產生的沖擊波更容易將泥層推開,從而導致弱抵抗區(qū)爆破能量轉化為巖體動能的能量高,巖石破碎后的動能更高,破碎后的巖石受到的阻力變小,更容易出現(xiàn)爆破飛石。而強抵抗區(qū)則相反,因為炸藥爆炸后的能量均作用于巖體,且該區(qū)域巖體較弱抵抗區(qū)更厚,該區(qū)域巖體爆破時轉化為巖體動能的能量較小,且受到的阻力更大,因此此部分區(qū)域破碎后巖石動能較低,不易出現(xiàn)爆破飛石。

圖一 泥夾石地形臺階爆破示意圖

根據(jù)該礦山的實際爆破情況發(fā)現(xiàn),爆破時每次遇到泥夾石地形,都會出現(xiàn)爆破飛石,飛石最遠飛行距離約230m,而同樣的爆破參數(shù),當巖體完好時,爆破飛石最遠飛行距離僅30m。而這一現(xiàn)象也側面印證了上訴結論。

四、針對爆破飛石的防范措施

通過爆破飛石的產生原因,可以有針對性的制訂相應的防范措施,相關措施如下:1.在炮孔空口及臺階坡面采用0.5cm厚的塑膠皮遮掩,防止碎石飛濺;2.爆破設計前首先對爆區(qū)地質條件進行勘察,盡可能避免泥層;3.鉆孔時如鉆至泥層,需根據(jù)孔深重新確定炮孔位置,避免沖天炮;4.裝藥時必須控制藥量,遇溶洞時,需立即放入起爆藥包,然后停止裝藥;

五、結論

爆破飛石因為其不確定性以及隨機性,已成為爆破安全施工中管控的重點,而根據(jù)該礦山實際采取的措施,也有效抑制了爆破飛石的危害。就泥夾石地形爆破而言,因為泥層及巖石的多變性、不確定性,從而導致設計時不能有效合理的選取相應的爆破參數(shù),導致爆破能量不能有效的作用于巖體,使爆破飛散物難以控制,而爆破飛散物最終脫離爆堆,因此,在爆破飛石的防護上可以采取地表遮掩等措施有效的控制飛散物的飛行距離。而泥夾石地形總是伴隨著溶洞、裂隙出現(xiàn),這就導致裝藥時容易保證填塞而使單孔裝藥量過大,也一定程度上造成飛散物的出現(xiàn),故而爆破時遇到泥夾石地形必須確定藥量,在保證填塞長度的基礎上,單孔裝藥量只能少,不能多,方能有效的保證整個爆破過程的安全。