控制爆破技術拆除斜井整體式道床的實踐研究

黃昌全，黃 廠，楊新華

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

控制爆破技術拆除斜井整體式道床的實踐研究

黃昌全1，黃 廠1，楊新華2

(1.廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦， 廣西 南丹縣 547207；2.湖南省煤田地質局油氣資源勘探隊， 湖南 長沙 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年后破損嚴重，需要爆破拆除上分層強度為C30，厚250 mm的道床，且爆破時不能加大下分層混凝土道床的破損。依據孔底柔性間隔、徑向不偶合裝藥爆破理論，應用控制爆破技術成功實現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計范圍內。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

銅坑礦為側翼式主、副井開拓；由2#豎井、東副井、1#豎井、箕斗井、2#風井、3#風井、1#、2#盲斜井、充填斜井、主斜坡道等組成較完整的開拓系統。2#盲斜井軌道、道床于2011年改造至今已連續使用5年，道床、軌枕、軌道出現下沉，甚至斷裂，軌枕無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，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構道床上重新澆筑強度為C30 ，厚250 mm 的混凝土結構道床；2011年新鋪設的混凝土結構整體式道床在連續使用5年后，混凝土結構道床受提升振動影響出現開裂、枕木下沉等情況，繼續施工存在一定的安全風險，且提升能力無法滿足礦山實際生產要求。

1 工程概況

1.1 工程概況

2#盲斜井主要負責銅坑礦386 m以下礦石提升，井口標高455 m，井底標高280 m，傾角為25°，盲斜井斷面面積為10.2 m2，斜長486.25 m；設計選用2JK3/30E型單繩單筒纏繞式礦井提升機，配TR450—46—6型交流電動機，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89.6萬t，日最大提升量超過2700 t。

2#盲斜井軌道、道床于2011年改造至今已連續使用5年，道床開裂，軌枕出現下沉，甚至斷裂，軌枕無法保持整體的平直度，導致軌道緊扣件失效，鋼軌的磨損較大，鋼軌多處疲勞斷軌，軌枕磨損、混凝土道床破損嚴重，難以固定鋼軌，導致軌距增大，造成接頭錯位，在提升過程中易造成箕斗跳道脫軌。以上問題導致平時維護工作任務繁重，影響生產提升時間，且容易引起箕斗跳道故障，無法滿足安全生產要求。經對鋼軌多點測量，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2#盲斜混凝土整體式結構道床進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 混凝土整體式結構道床

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

2 爆破設計與施工

2.1 爆破方案選擇

根據孔底間隔和徑向不耦合裝藥爆破相關理論知識，結合本次爆破工程情況，在拆除盲斜井混凝土結構道床爆破時需嚴格控制好爆破振動，降低孔底爆破壓力和爆破振動，以減少對下分層C30強度混凝土道床的損壞，需應用控制爆破技術，確定合理的爆破鉆爆參數，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強度整體式結構混凝土拆除，爆破后不留根底，塊度均勻、拋擲距離小，便于人工清渣。依據孔底間隔爆破理論，結合相關工程實例，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力波、爆破沖擊壓力對孔底的破壞，并可以降低爆破振動。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，以達到松動爆破的效果。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定范圍內，同時降低爆破大塊率，提高人工清渣效率，縮短盲斜井改造時間。

圖1混凝土道床結構

2.2 爆破器材選擇

根據2#盲斜井澆筑混凝土道床的強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，質量規格為200 g/卷，藥卷長度為200 mm，藥卷直徑為32 mm，半秒管導爆管雷管、SF-A型電子雷管、導爆索聯合進行爆破。

2.3 爆破設計和施工

2.3.1 控制爆破孔網參數

(1) 根據徑向不耦合裝藥爆破理論，應用徑向不耦合裝藥，可以有效降低大塊率、減少拋擲距離，達到松動爆破的效果，減少爆破作業對井筒內設備設施的破壞。結合現有的鑿巖設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) 結合類似工程實踐，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象的材質、幾何形狀、爆破體位置、周圍環境、爆破塊度要求以及清碴能力等有關，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。因為道床內鑲有枕木，為便于打孔作業，炮孔布置采用井字形。根據經驗公式，孔距和排距均取400 mm。

(5) 孔底間隔長度。相似工程實踐表明，空氣間隔高度L=18D時爆破體積最大，振動最小，底部空氣層可使振動減少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為50 mm。

(6) 單孔裝藥量。為防止出現溝槽效應，本次爆破單耗q取較大值2.5 kg/m3，計算得單孔裝藥量為100 g。單孔裝藥結構見圖2。

圖2 炮孔裝藥結構/mm

2.3.2 鑿巖爆破作業

按爆破設計確定的孔網參數，本次共布置153排炮孔，每排7個共1071個炮孔。按由下往上共分10個段爆破，每段16排共112個孔，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。

炮孔孔底應用浸濕并軟化的紙質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。

結合礦山日常生產使用的起爆器材，本次控制爆破選用半秒導爆管雷管分段，環形雙線導爆索起爆網絡連接各排炮孔，SF-A型電子雷管起爆爆破網絡。

2.3.3 爆破效果

盲斜井道床拆除鋼軌后，現場情況見圖3，枕木鑲嵌在整體式混凝土道床內。爆破后混凝土塊度均勻，鑲嵌在道床內的枕木均被翻起，只有少部分枕木出現斷裂，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計250 mm厚；爆破清渣后效果見圖4。

圖3 爆破前鋼混結構整體式道床

圖4 道床爆破后效果

3 結 論

應用控制爆破技術，依據孔底間隔裝藥爆破相關理論，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，能夠有效保護下分層混泥土道床不受爆破沖擊波和爆炸氣體破壞，同時降低爆破振動，減少大塊率、拋擲距離和爆破飛石破壞，達到了預期的爆破效果。

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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、爆破工程設計和礦山施工管理工作，Email：huangchangquanl@163.com。