CS－165E型潛孔鉆機(jī)在預(yù)裂爆破中的應(yīng)用

稅承慧，雷慧華

（1.四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 四川攀枝花市 617000；2.攀鋼集團(tuán)公司礦業(yè)公司蘭尖鐵礦，四川攀枝花市 617063）

CS－165E型潛孔鉆機(jī)在預(yù)裂爆破中的應(yīng)用

稅承慧1，雷慧華2

（1.四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 四川攀枝花市 617000；2.攀鋼集團(tuán)公司礦業(yè)公司蘭尖鐵礦，四川攀枝花市 617063）

蘭尖鐵礦根據(jù)具體條件，應(yīng)用CS－165E型潛孔鉆機(jī)鉆鑿Φ150mm的炮孔進(jìn)行預(yù)裂爆破，并取得較好效果。從爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、爆破效果、應(yīng)用前景等幾個(gè)方面詳細(xì)介紹了Φ150mm孔徑的CS－165E型潛孔鉆機(jī)在蘭尖鐵礦預(yù)裂爆破中的應(yīng)用。

CS－165E型潛孔鉆機(jī)；預(yù)裂爆破；爆破參數(shù)；爆破效果

0 前 言

隨著露天礦山進(jìn)入深部開采，作業(yè)空間越來越狹窄，邊坡靠幫速度越來越快，為保證采場的正常推進(jìn)，鉆孔爆破工作的效率和質(zhì)量將直接影響到后續(xù)工藝的正常進(jìn)行。為提高邊坡靠幫速度和改善邊坡預(yù)裂質(zhì)量，已進(jìn)入深部開采的蘭尖鐵礦于2006年3月在邊坡預(yù)裂爆破中引進(jìn)了穿孔效率較高的CS－165E型（孔徑Φ150mm）潛孔鉆機(jī)替代效率較低，設(shè)備狀況較差的KQ－200型（孔徑Φ200mm）潛孔鉆機(jī)，進(jìn)行了Φ150mm孔徑預(yù)裂爆破試驗(yàn)，經(jīng)過幾年的試驗(yàn)和實(shí)踐，取得了一套較為合理的爆破參數(shù)，證明了CS－165E型潛孔鉆機(jī)在保證邊坡靠幫任務(wù)的完成和提高邊坡預(yù)裂爆破質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用，具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。

1 蘭尖鐵礦礦巖物理力學(xué)性質(zhì)

蘭尖鐵礦的礦巖物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)見表1和表2。

2 預(yù)裂爆破參數(shù)的確定

露天邊坡預(yù)裂爆破效果在很大程度上取決于預(yù)裂孔的參數(shù)選擇和裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)的合理性。蘭尖鐵礦CS－165E型潛孔鉆機(jī)（孔徑Φ150mm）預(yù)裂爆破參數(shù)及選取方法如下。

2.1 不耦合系數(shù)K

根據(jù)國內(nèi)外資料K值一般以2～5為宜，當(dāng)巖石抗壓強(qiáng)度大時(shí)，應(yīng)選取較小的K值。在允許的線裝藥密度下，K值可隨孔距的減少而增大。蘭尖鐵礦采用馬鞍山研究院爆破組根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)推導(dǎo)出公式：

式中：［σ］——巖石的極限抗壓強(qiáng)度。

由式（1）計(jì)算出蘭尖鐵礦各種礦巖適合的不偶合系數(shù)K，見表2。

表1 蘭尖鐵礦礦巖物理性質(zhì)

表2 蘭尖鐵礦邊坡巖、礦力學(xué)性質(zhì)及相應(yīng)K值

2.2 線裝藥密度

通常情況下硬巖的q線值的選擇范圍較廣且值較大，軟巖的q線值的選擇范圍較窄且值較小。節(jié)理和裂隙發(fā)育，巖體破碎程度大的堅(jiān)硬巖石q線值的選取與完整巖體q線值的選取有很大的不同。蘭尖鐵礦通常用下式計(jì)算q線。

式中：D——炮孔直徑，cm；

ρ——炸藥密度，g／cm3。

根據(jù)預(yù)裂爆破設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，類比KQ－200型潛孔鉆機(jī)預(yù)裂爆破的線裝藥密度，CS－165型潛孔鉆機(jī)穿鑿的預(yù)裂孔線裝藥密度確定為0.8kg／m。

2.3 裝藥結(jié)構(gòu)及藥卷間隔距離

原則上講，預(yù)裂爆破時(shí)，藥包均勻連續(xù)地布置于鉆孔中央時(shí)，爆破效果最理想，但蘭尖鐵礦使用的藥卷直徑為50mm，長1000mm，線裝藥密度ρ＝0.9～1.0kg／m，每個(gè)藥卷凈重1kg。由于藥卷的線密度超過了所要求的線裝藥密度，只能采用間隔裝藥。根據(jù)計(jì)算的線裝藥密度，將藥卷按30～50 cm的間距綁扎在導(dǎo)爆索上，形成一個(gè)炸藥串。

2.4 預(yù)裂孔孔網(wǎng)參數(shù)

蘭尖鐵礦臺階高15m，設(shè)計(jì)的安全平臺寬度有4，4.5，6，8m幾種，清掃平臺寬度有9，12m兩種。從現(xiàn)場實(shí)際來看，臺階坡底總有一些小根底和浮渣存留。所以對于預(yù)裂孔傾角的選擇應(yīng)因地制宜，根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場和鉆機(jī)作業(yè)條件，能布置傾斜孔的就采用75°斜孔，孔口在警戒線前1～2m處；不能布置傾斜孔的就采用垂直孔，孔口在警戒線前5～6m處，炮孔均采用CS－165型潛孔鉆機(jī)穿鑿，孔網(wǎng)布置見圖1和圖2。孔網(wǎng)參數(shù)見表3。

圖1 75°斜孔預(yù)裂爆破示意

圖2 垂直孔預(yù)裂爆破示意

表3 預(yù)裂爆破參數(shù)（臺階高度H＝15m）

根據(jù)馬鞍山礦山研究院推薦的預(yù)裂孔孔距經(jīng)驗(yàn)公式：a＝19.4D（K－1）－0.523計(jì)算出a＝173～174 cm，根據(jù)實(shí)際巖體構(gòu)造和施工條件，蘭尖鐵礦設(shè)計(jì)為1.5～1.8m，嚴(yán)格控制使其不超過2m。預(yù)裂孔的下部，通常距孔底1m左右仍有裂縫出現(xiàn)，為保護(hù)底部，預(yù)裂孔不能過深，嚴(yán)格控制在16m左右，連續(xù)兩個(gè)預(yù)裂孔的深度不夠則必須補(bǔ)透。預(yù)裂孔與緩沖孔的排距b預(yù)應(yīng)大于預(yù)裂孔距a，蘭尖鐵礦選取a為10～15倍孔徑，設(shè)計(jì)為1.7～2m。

裝藥量設(shè)計(jì)為每孔13～15kg，孔底一般集中裝藥2kg，然后用雙股導(dǎo)爆索間隔捆綁藥卷于其上（捆綁線為回收的廢電線），使裝藥高為10～12m，孔口充填2～3m。裝藥時(shí)，將藥卷外用兩層牛皮紙涂蠟，對水孔尚需外加塑料進(jìn)行密封以防水。

為防止爆破地震波從預(yù)裂線端部繞向邊幫，對邊幫安全造成影響，預(yù)裂線應(yīng)比主爆孔區(qū)域延長60～100倍預(yù)裂孔孔徑。即比主爆孔區(qū)延長4～6m。

2.5 緩沖孔孔網(wǎng)參數(shù)

用CS－165型潛孔鉆機(jī)穿鑿75°～90°炮孔，緩沖孔與正?？组g的排距為3～3.5m，孔網(wǎng)面積和每孔裝藥量為主爆孔的50%～60%，采用孔內(nèi)分段裝藥方式，裝藥量為60＋20kg或80＋20kg，具體孔網(wǎng)參數(shù)見表3。

2.6 主爆孔孔網(wǎng)參數(shù)

通過實(shí)踐，得出了一套對于正常爆區(qū)的爆破比較經(jīng)濟(jì)和適用的爆破孔網(wǎng)參數(shù)，預(yù)裂爆區(qū)中主爆孔也按此參數(shù)進(jìn)行布孔（見表4）。

表4 蘭尖鐵礦CS－165型潛孔鉆機(jī)爆破孔網(wǎng)參數(shù)

2.7 起爆方式和順序

在蘭尖鐵礦的預(yù)裂爆破施工中，預(yù)裂孔每孔裝2根導(dǎo)爆索，地表采用導(dǎo)爆索連接，一次起爆，為了達(dá)到預(yù)裂的目的，預(yù)裂孔一定要超前主爆孔起爆，其超前主爆孔的時(shí)差至少應(yīng)有100ms。其方式有兩種，一種是隨主爆孔一起爆破；另一種是單獨(dú)爆破預(yù)裂孔，主爆孔、緩沖孔延后一段時(shí)間爆破，起爆順序是預(yù)裂孔－主爆孔－緩沖孔。

3 施工注意事項(xiàng)

（1）鉆孔注意事項(xiàng)。要獲得較整齊的預(yù)裂面，必須確保鉆孔精度。對沿預(yù)裂面方向的偏差可以放寬一些，但對垂直預(yù)裂面方向的偏差要嚴(yán)格控制，孔底的鉆孔偏差不應(yīng)超過15～20cm。

（2）預(yù)裂孔填塞注意事項(xiàng)。不裝藥段的長度與所處的地層狀況、預(yù)裂孔的孔徑以及裝藥量有關(guān)。在松軟、破碎巖石中預(yù)裂孔孔口以下3m段不裝藥，在堅(jiān)硬和完整性較好巖石中的預(yù)裂孔孔口以下2m段不裝藥，用破布或塑料包裝袋下至孔口2～3 m處，上部用巖粉堵塞。

（3）孔底裝藥。炮孔的底部受到夾制作用，必須加大裝藥量，才能達(dá)到預(yù)期的爆破效果。炮孔愈深，巖石愈堅(jiān)硬，夾制作用愈明顯。在實(shí)際工作中，底部裝藥的增量以該孔線裝藥密度的倍數(shù)來衡量，當(dāng)孔深超過10m時(shí)，增加3～5倍，堅(jiān)硬巖石取大值，松軟、破碎巖石取小值。底部增加裝藥量的范圍，自孔底起約0.5～1.5m內(nèi)。

4 爆破效果

起爆后爆堆下塌2～3m，前沖16～25m，邊坡線整齊，在預(yù)裂面上形成貫通裂縫，地表裂縫寬度在2.5cm左右；塊度均勻，表面無大塊。鏟挖后無根底擋墻，預(yù)裂面較平整，壁面不平整度小于20cm，半壁孔孔痕在硬巖中大于95%，在斷層處大于40%；爆破時(shí)實(shí)測爆破震動震感不強(qiáng)，降低爆破地震效應(yīng)36%。

蘭尖鐵礦實(shí)踐證明，孔徑為150mm的CS－165E型潛孔鉆機(jī)所穿鑿的預(yù)裂爆區(qū)的邊坡預(yù)裂質(zhì)量明顯好于孔徑為200mm的KQ－200潛孔鉆機(jī)，自CS－165型潛孔鉆機(jī)在蘭尖鐵礦投入使用以來，由于其穿孔效率較高、設(shè)備狀況較好、炮孔直徑適合礦山預(yù)裂爆破的要求等優(yōu)點(diǎn)，在完成每年的邊坡靠幫任務(wù)和提高蘭尖鐵礦的邊坡預(yù)裂爆破效果方面發(fā)揮了較大的作用，有較好的推廣價(jià)值。

［1］梁晶泰.蘭尖鐵礦預(yù)裂爆破實(shí)踐［J］.四川冶金，1981（4）.

［2］高文遠(yuǎn)，何 強(qiáng).邊坡預(yù)裂爆破機(jī)理的探討［J］.礦業(yè)快報(bào)，2001（20）.

［3］羅明榮.淺析礦山開采中的預(yù)裂爆破技術(shù)應(yīng)用［EB／OL］.http：／／www.safehoo.com／essay／mine／201008／46910.shtml.

［4］余錫章.邊坡預(yù)裂爆破質(zhì)量影響因素分析［J］.云南冶金，2002（6）.

［5］中國力學(xué)學(xué)會工程爆破專業(yè)委員會.爆破工程［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

2011－12－05）

稅承慧（1969－），女，四川樂山人，副教授，主要從事金屬礦床開采的研究。