硐室爆破在東溝鉬礦基建剝離工程中的應用研究

高 奎,曹少亮

(金堆城鉬業汝陽有限責任公司, 河南汝陽縣 471200)

硐室爆破在東溝鉬礦基建剝離工程中的應用研究

高 奎,曹少亮

(金堆城鉬業汝陽有限責任公司, 河南汝陽縣 471200)

礦山基建剝離是礦山進入生產期的前提,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。根據多年的爆破實踐工作經驗和研究成果,提出了東溝鉬礦基建剝離工程中的硐室爆破設計思路與措施,對東溝鉬礦首次硐室爆破設計和實施有著重要參考及應用意義。

東溝鉬礦;硐室爆破;剝離工程;導硐

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開采方案為露天分期開采,一期開采境界內基建剝離量達數千萬噸,由于礦床地貌呈溝谷切割,山高坡度,剝離任務較大。為了加快剝離進度,盡早揭露礦體,確保選廠按期投產,根據東溝鉬礦南區山脊、溝谷較多且不適宜大型設備作業等特點,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)。爆源中心距6#井約400m,距離東溝村河沿岸居民點約500m。根據硐室爆破工藝、爆破安全要求及首次爆破工程的工期,確定本次爆破規模為:總裝藥量控制在50t以內,爆破方量在20～25萬t以內,導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。原設計爆破高程740～770m,但從實際地形看,在高程720～750m范圍內比較適合布置單層藥包,且爆破規模可以控制在業主要求范圍內。藥包詳細布置見圖1。

圖1 藥包及導硐平面布置

1.2 爆破參數

爆破參數計算結果見表1。

表1 爆破參數計算成果

當條形藥包最小抵抗線差異在7%以內時,不調整藥量,否則,增加堵塞段,調整藥量。

根據爆破漏斗計算,爆破方量預計為88685.84 m3。

1.3 導硐藥室設計

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

導硐高×寬為1.70m×1.25m,藥室高×寬為1.70m×1.25m;經計算,導硐總長為130m;導硐藥室工程量為276.25m3。

1.4 裝藥設計

集中藥包的裝藥結構見圖2。

圖2 集中藥包裝藥結構

1.5 堵塞設計

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密。結合本爆破工程的實際情況,本設計硐口堵塞長度LT≥1.2W;藥室間隔堵塞長度取LJT=2.6m;導硐藥室裝藥堵塞結構見圖3;堵塞長度為120m;堵塞方量為255m3。

圖3 硐口堵塞結構

2 起爆體及電爆網絡

(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部結構,起爆體內部一般可裝藥10～20kg優質炸藥。經比較選用卷裝的2號巖石炸藥作為起爆藥。起爆體內的起爆藥用兩發相同的電雷管(雙電雷管)引爆,且兩發電雷管并聯,然后和同一藥室內其它起爆體中的電雷管相串聯。

(2)起爆體結構。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。導線、導爆索分別從缺口插入起爆藥箱。導線的端頭聯接兩個并聯的相同電雷管(雙電雷管),導爆索的端頭設導爆索結。將起爆電雷管綁在導爆索結上,導爆索結固定在起爆箱中間,其長度為20cm。為了防止施工時外部拖拽將導線和導爆索拽出,將導線和導爆索固定在槽形缺口內側的木棍上(見圖4)。

圖4 起爆體結構

(3)起爆網路。硐室爆破采用的起爆網路通常有雙重電爆網路、電爆與導爆索網路、雙重導爆索網路、非電導爆管起爆網路等。但最廣泛使用的是電爆網路和電爆與導爆索復式網路。因為硐室爆破的起爆網路要求萬無一失,而只有電爆網路能用儀表檢查,做到心中有數。本工程采用電爆復式網路。爆破微差設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。串并聯法聯接見圖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。經驗算,通過每發電雷管電流大于4A,可以安全準爆。

圖5 網絡設計

3 爆破安全與主要技術經濟指標

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——與地質地形條件有關的系數和指數,經實測,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——與爆破作用指數和破壞狀態有關的系數。

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、風向和風力、堵塞質量、爆破參數等的影響。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;

Kf——安全系數,一般選1～1.5。

風大、順風、拋擲方向正對最小抵抗線應為1.5,山間或啞口地形為1.5～2。結合本工程的實際情況,為了安全起見,本設計取Kf=1.5。經計算,飛石最大距離Rf=371m。

3.4 主要技術經濟指標

結合實際的工作條件和同類爆破工程的實際經驗,以及爆破工程的實際地形地質條件、現場的實際施工環境,預計爆破主要技術經濟指標見表2。

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

表2 主要技術經濟指標

對于本文所提出爆破設計方案,無論從理論上,還是參考類似工程實踐經驗,皆可以用于解決東溝鉬礦基建剝離問題,經嚴格的分段聯網和防護,預計對爆破區不會發生大的破壞,可以較好的達到預期的爆破效果。

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[5]李翼琪,等.爆炸力學[M].北京:科學出版社,1992.

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2009-11-11)

高 奎(1972-),男,采礦工程師,從事礦山技術管理和研究工作。