季節性凍土爆破參數試驗研究

黃 明 升

(中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400037)

季節性凍土爆破參數試驗研究

黃 明 升

(中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400037)

根據利文斯頓爆破漏斗理論，在黑山露天煤礦季節性凍土的松動爆破開挖現場，經過不同凍土條件下多種爆破方法的參數對比試驗與效果分析，歸納了相應的鉆孔直徑、孔網參數、單位耗藥量的優化數據，對季節性凍土爆破工程具有一定的參考價值。

季節性凍土，松動爆破，孔網參數，試驗研究

1 概述

神華黑山露天煤礦是以黑粘泥和砂礫巖為主的季節性凍土，凍結層厚度2.5 m～3.0 m，含水量大，具有獨特的物理力學性能，可鉆性和可爆性較差，根據生產和表土剝離需要，爆破只能在每年的3月份～4月份進行，爆破作業時間短、作業強度大。因此，本文針對黑山露天煤礦實際情況，開展凍土爆破參數試驗研究，對于保證年度土方剝離計劃和煤炭生產的正常接續，實現2 000萬t/年的生產目標具有重要的現實意義和應用價值。

2 平臺孔的多排孔微差起爆試驗

根據單孔爆破漏斗試驗中漏斗特性設計的孔網參數及藥量，能不能達到滿意的爆破效果，需要通過現場小規模試驗進行確認。為此，進行了三種孔網參數的爆破試驗。試驗在同一區域進行，每排10個孔，每種參數布置4排孔，中間兩排孔同時起爆，兩側各排延期25 ms起爆(中間兩排采用MS2,兩側各采用MS3)。

2.1 平臺孔爆破試驗參數

在603水平進行了三種孔網參數的爆破試驗，在同一炮眼直徑(150 mm)的前提下，孔網參數分別為6 m×4 m,5 m×4 m,4 m×3.5 m,相應的鉆孔設計深度為2.8 m，2.5 m，2.2 m，爆破設計單耗分別為0.35 kg/m3，0.32 kg/m3，0.31 kg/m3，詳細見表1。

表1 平臺孔試驗參數

2.2 平臺孔爆破效果分析

三種孔網參數的爆破試驗效果如圖1～圖3所示。

從整體爆破效果上來說，三種參數下的爆破均達到了破碎凍土的目的，但是單耗偏高，后續爆破可以適當降低計算單耗。通過試驗我們知道采用中部兩排同時起爆，兩側排孔延期起爆的起爆方式，先爆孔創造的臨空面易起到作用，有利于改善爆破效果，可以達到降低單耗的目的。爆破效果分析如下：

1)方案一a×b=4×3.5，l=2.2，q=0.31：孔網參數較小，孔深也小，鉆孔深度能夠滿足要求，破碎塊度較小，滿足工程機械開挖的要求。

2)方案二a×b=5×4，l=2.5，q=0.32：孔網參數增大，孔深也相應增大，鉆孔深度能夠滿足要求，破碎塊度滿足工程機械開挖的要求。

3)方案三a×b=6×4，l=2.8，q=0.35：孔網參數和鉆孔深度都進一步增大，但因螺旋鉆孔深后下部鉆屑不容易提升出孔，孔深不容易達到設計要求，導致裝藥深度不夠，堵塞長度偏短，爆后部分孔間未聯通。

根據以上小規模試驗，考慮鉆孔設備性能，確認實際生產項目的爆破開挖中采用方案二的孔網參數：a×b=5×4，l=2.5，q=0.32進行后續爆破作業，其他平臺遇到土質變化時，具體單耗需要根據不同區域土質情況進行調整。有條件的應該先進行小規模爆破作業試驗，以確保爆破效果。

3 邊坡孔的爆破參數試驗

在東幫603平臺外側進行了83個坡面孔的爆破試驗，孔深7 m～10 m，孔距6 m～7 m，頂盤抵抗線受邊坡頂面堆土的影響，在2.8 m～5 m變化。

爆破試驗效果如圖4，圖5所示。爆破效果分析如下：

1)采用設計的參數，控制單耗0.7 kg/m3，總體達到了預期的目的。

2)土層在不同地段有變化，導致破碎效果有差異。

3)受土堆影響，鉆孔一般位于凍土層后的非凍土層或接近非凍土層，一次鉆孔深度不宜過大，深度過大后，易于發生塌孔、提鉆困難、底盤抵抗線與上盤抵抗線差異過大。

4)最北端靠近斜坡道地帶，因臺階高度減小，邊坡碼放的土堆高度較大，盡管鉆孔深度加大了，但邊坡孔未能將碼放的土堆推倒。

4 斜坡道孔爆破參數試驗

斜坡道布置四排孔，每排8個孔，中間兩排孔同時起爆，兩側各排延期60 ms起爆。

4.1 斜坡道孔爆破試驗參數

在同一炮眼直徑(150 mm)的前提下，孔網參數5×4.5，孔深2.5 m，堵塞長度1.5 m，單耗0.32 kg/m3，詳細見表2。

表2 斜坡道孔試驗參數

4.2 斜坡道孔爆破效果分析

爆破試驗效果如圖6所示。

爆破效果分析如下：

1)坡面爆破試驗總體效果理想，后續作業按原設計方案實施，因土堆引起鉆孔前方土層較厚時，需要減小孔距，以增大爆破作用力。

2)部分孔眼間沒有貫通，呈現可見爆破漏斗。

3)因平臺采用逐排孔內延時，有利于介質破碎，平臺孔單耗可適當減小。

4)不同地段土質有差異，應適當調整爆破參數，加強堵塞質量。

5 結語

通過現場試驗獲得了適合該礦季節性凍土的爆破孔網參數、孔深和單耗。其中平臺孔爆破試驗參數為：炮眼直徑150 mm，孔網參數5×4，鉆孔深度2.5 m，設計單耗0.32 kg/m3；邊坡孔爆破試驗參數為：孔深7 m～10 m，孔距6 m～7 m，頂盤抵抗線受邊坡頂面堆土的影響，在2.8 m～5 m變化，控制單耗0.7 kg/m3；斜坡道孔爆破試驗參數為：炮眼直徑150 mm，孔網參數5×4.5，孔深2.5 m，堵塞長度1.5 m，單耗0.32 kg/m3。從而實現了對該露天礦山凍土的爆破剝離，對季節性凍土爆破工程具有一定的參考價值和指導意義。

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The research on seasonally frozen ground blasting parameter test

HUANG Ming-sheng

(ChongqingInstituteCo.,Ltd,ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroup,Chongqing400037,China)

According to Livingston blasting crater theory, through a large number of trials which took the blasting and excavation of seasonally frozen ground in Heishan strip mine as the background. On the basis of the parameters contrast test and effect analysis under multifarious blasting method of different permafrost conditions, the optimum data were given in terms of diameter of drilling hole, hole net parameters, unit explosive consumption, has the reference value for the seasonally frozen blasting project.

seasonally frozen ground， loose blasting， hole net parameters， experimental study

1009-6825(2014)11-0098-02

2014-01-25

黃明升(1986- )，男，助理工程師

TU411

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