張建民，楊靖，劉宏宇

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300）

大孔徑淺孔爆破在魏家峁露天煤礦的應(yīng)用

張建民，楊靖，劉宏宇

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300）

魏家峁露天礦成功實(shí)施了φ 200 mm和φ 250 mm兩種大孔徑淺孔爆破處理方法，介紹爆破設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)、設(shè)計(jì)的主要依據(jù)以及爆破時(shí)容易出現(xiàn)的問題及解決措施，供類似露天礦山參考。

大孔徑淺孔爆破；爆破參數(shù)設(shè)計(jì)；安全技術(shù)與防護(hù)措施

魏家峁露天礦區(qū)位于內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾煤田東南部，魏家峁鎮(zhèn)西側(cè)6 km，行政隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗龍口鎮(zhèn)管轄。其范圍東起單渠梁，西至史榆公路，北起薛家圪旦，南至罐子溝煤礦及煤田邊界，隔黃河?xùn)|與山西偏關(guān)南與山西河曲為鄰。其地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°14'45″～111°21'45″、北緯39° 31'00″～39°35'45″。礦區(qū)南北最長處8.79 km，東西最寬處10.02 km，面積52.593 2 km2。礦田煤炭儲量豐富，境界內(nèi)資源儲量為977.18 Mt，可采原煤量為814.442 2 Mt，煤質(zhì)為低硫高熱值長焰煤，一期設(shè)計(jì)規(guī)模6.0 Mt/a，二期規(guī)模為12.0 Mt/a。礦區(qū)劃分為3個采區(qū)，主要可采煤層為6＃煤層，賦存于太原組上部，基本全區(qū)分布，大部分可采。現(xiàn)采區(qū)為首采區(qū)，采區(qū)面積7.54 km2，煤層厚度由6.00～23.85 m，平均厚度14 m，單一煤層單臺階開采，厚度變化不大，屬穩(wěn)定/較穩(wěn)定煤層。6＃煤層頂?shù)装鍘r性大部分為泥巖、粉砂巖、粗砂巖，其次為砂質(zhì)泥巖。

1 魏家峁露天礦巖石爆破工程概況

首采區(qū)巖層剝離臺階高度為16 m，劃分為1048、1064、1080三個巖石臺階分層，采取多排垂直深孔微差松動爆破后采裝。露天礦一期年均穿爆量1 626.0萬m3，巖石采掘帶寬度40 m，抗壓強(qiáng)度一般為15～30 MPa，普氏硬度系數(shù)f=2～6，屬中硬巖。為提高爆破能量分布均勻性，均采取梅花型布孔方式。穿孔設(shè)備配置為煤層選用DM45燃油牙輪鉆機(jī)，鉆桿直徑200 mm；巖層選用CDM75電動牙輪鉆機(jī)，鉆桿直徑250 mm，施工方式為穿孔自營，爆破施工外委。在露天礦初步設(shè)計(jì)中，未涉及到處理未形成標(biāo)準(zhǔn)臺階的地表露巖面的施工方法。在實(shí)際作業(yè)中，依據(jù)現(xiàn)有穿孔設(shè)備條件，實(shí)施了大孔徑淺孔爆破施處理方法。

2 大孔徑淺孔爆破設(shè)計(jì)的特殊性

根據(jù)要求，對高出標(biāo)準(zhǔn)臺階3～7 m的露巖面都要進(jìn)行大孔徑淺孔爆破處理，鉆孔直徑有200、250 mm兩種規(guī)格。這與爆破理論中淺孔爆破的定義不相的，淺孔爆破的基本定義為炮孔直徑≤50 mm，深度≤5 m的爆破作業(yè)。在爆破技術(shù)資料中查無相關(guān)大孔徑淺孔爆破設(shè)計(jì)內(nèi)容。因此，淺孔爆破設(shè)計(jì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式不適用大孔徑淺孔爆破。在爆破設(shè)計(jì)中主要依據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出適應(yīng)相關(guān)條件的爆破設(shè)計(jì)方法，并得到有效應(yīng)用。

3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

依據(jù)巖石可爆性普氏硬度系數(shù)f=2～6，大孔徑淺孔爆破炮孔裝藥相對集中，爆破抵抗線長度較大，為達(dá)到理想的爆破效果，炸藥單耗較小孔徑淺孔爆破高，在實(shí)際應(yīng)用中爆破單耗q一般按0.35 kg/m3控制，根據(jù)巖石的軟硬程度再做適當(dāng)調(diào)整。不同臺階高度的爆破參數(shù)見表1、表2。

表1 不同臺階高度下φ200 mm炮孔爆破參數(shù)

表2 不同臺階高度下φ250 mm炮孔爆破參數(shù)

4 孔網(wǎng)參數(shù)選取的主要依據(jù)

1）爆破參數(shù)應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的具體條件和類似工程的成功經(jīng)驗(yàn)選取，并通過實(shí)踐檢驗(yàn)修正，以取得最佳參數(shù)值[1-4]。

2）淺孔爆破的炸藥單耗較深孔爆破高，利用松動爆破漏斗試驗(yàn)，確定爆破單耗，以避免飛石的危害。

3）爆破設(shè)計(jì)時(shí)，最小抵抗線要避免與炮孔在同一方向。若沒有側(cè)向臨空面，垂直水平臨空面鉆孔起爆時(shí)，往往會產(chǎn)生飛石或出現(xiàn)沖炮。設(shè)計(jì)時(shí)注意底盤抵抗線與填塞長度的關(guān)系。

4）在進(jìn)行孔網(wǎng)計(jì)算時(shí)，可結(jié)合爆破漏斗試驗(yàn)、現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及臺階爆破炮孔填塞長度分別與底盤抵抗線、炮孔直徑或臺階高度等的關(guān)系公式，作為約束條件，來確定淺孔的裝藥高度和裝藥量，進(jìn)而根據(jù)設(shè)計(jì)單耗，推算炮孔負(fù)擔(dān)面積，最后根據(jù)孔距與排距的關(guān)系，計(jì)算孔距與排距。

5）淺孔爆破時(shí)，炮孔超深較重要，超深（△h）一般取臺階高度的10%～15%，即h=（0.10～0.15）H，為便于實(shí)際施工控制，這里超深值取0.5～1.0 m。

5 炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)

按設(shè)計(jì)孔網(wǎng)進(jìn)行布孔，布孔采取梅花形式，嚴(yán)格控制布孔誤差，使爆破能量作用均勻，進(jìn)而提高爆破質(zhì)量。裝藥結(jié)構(gòu)為連續(xù)裝藥，裝藥量要符合設(shè)計(jì)值，孔底植入一個起爆體起爆。

6 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

露天礦山爆破為防止雜散電流、感應(yīng)電流、射頻電流等可能引起的早爆或誤爆事故，依據(jù)規(guī)程要求選用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，并采用孔內(nèi)高段別毫秒延期雷管作孔內(nèi)起爆，孔外使用低段別毫秒延期雷管進(jìn)行孔外延期，孔外一般使用3段管，延期時(shí)間50 ms。采取逐排微差起爆網(wǎng)路起爆[1]。

7 露天淺孔爆破容易出現(xiàn)的問題及解決措施

7.1 爆破震動危害及控制

爆破振動的控制是確定爆破參數(shù)和施工方案的前提，所有參數(shù)和方案的選擇，必須滿足爆破振動控制的要求[5-8]。爆破方案設(shè)計(jì)時(shí)利用下面的公式計(jì)算單響最大安全裝藥量。

式中：V為爆破地震安全速度；鑒于露天爆破爆破環(huán)境好，爆破地震安全速度以永久性巖石高邊坡為保護(hù)對象設(shè)定，取值10 cm/s；R為爆破中心距被保護(hù)目標(biāo)距離，m；K、α為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)。根據(jù)對該地區(qū)的地質(zhì)情況，暫取K=200，α=1.5；Q為單段安全用藥量，kg。

根據(jù)上述公式可計(jì)算出對應(yīng)安全距離允許值下的最大單響藥量，見表3。

鑒于以上結(jié)果，爆破設(shè)計(jì)和施工時(shí)，根據(jù)每次爆破區(qū)域距被保護(hù)對象之間的距離計(jì)算最大單響藥量，并取其中最小值。施工時(shí)，還要根據(jù)爆破試驗(yàn)的結(jié)果及時(shí)合理地調(diào)整單段藥量。

表3 不同爆破安全距離時(shí)的最大單響藥量

7.2 爆破飛石危害控制

飛石危害是淺孔爆破中最常出現(xiàn)的問題，常見的危害現(xiàn)象為造成起爆網(wǎng)路被炸斷導(dǎo)致盲炮，造成周圍的設(shè)備損壞或人員傷害[4]?？刂拼胧┲饕校孩俸侠碓O(shè)計(jì)，在裝藥過程中嚴(yán)格控制炸藥單耗，避免多余爆破能量使巖石整體產(chǎn)生拋散；②詳細(xì)掌握炮孔臨空面情況和最小抵抗線情況，合理調(diào)整單耗和裝藥高度；③保證炮孔具有足夠的填塞長度或填塞質(zhì)量；④裝藥前應(yīng)先清理炮孔周圍的浮石，避免孔口產(chǎn)生飛石；⑤嚴(yán)格控制起爆延期時(shí)間，避免因延期時(shí)間過長造成前排孔先爆改變后排孔最小抵抗線大小，在一次起爆藥量在振動安全許可的范圍內(nèi)，盡量采用瞬發(fā)管齊爆，排間毫秒延期要控制延期時(shí)間在50 ms左右；⑥防止爆破飛散物飛散過遠(yuǎn)，避免飛石產(chǎn)生危害，填塞后，可在炮孔口上方壓沙袋；爆區(qū)附近人員、設(shè)備必須按規(guī)程規(guī)定的安全距離撤離。

7.3 沖炮現(xiàn)象的控制

淺孔爆破設(shè)計(jì)和現(xiàn)場裝藥時(shí)，注意防止最小抵抗線方向與藥孔方向一致，要確保高質(zhì)量的填塞，避免炮孔方向成為抵抗強(qiáng)度薄弱地帶，導(dǎo)致爆炸能從炮孔方向散逸。

7.4 爆破后殘留根部

淺孔爆破后殘留根底的會給后續(xù)清運(yùn)工作帶來很大麻煩，因此要注重鉆孔超深的設(shè)計(jì)，保證超深的量值。

8 結(jié)語

大孔徑淺孔爆破設(shè)計(jì)，還未有明確的計(jì)算公式，本文旨在給出實(shí)際運(yùn)用中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，可供同類型露天礦山參考。

大孔徑淺孔爆破成本控制也是重要的研究方面，在具體實(shí)踐中，依據(jù)露天礦穿、采、運(yùn)設(shè)備配置，盡可能大地增大孔網(wǎng)，提高炮孔的延米爆破量。

［1］汪旭光.爆破設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

［2］管志強(qiáng)，焦峰.露天礦深孔爆破設(shè)計(jì)的編制與審核［J］.工程爆破，2003（4）：37-40.

［3］紀(jì)旭，汪龍.大孔徑淺孔臺階控制爆破在重慶地區(qū)的應(yīng)用［J］.礦山爆破，2015（1）：21-25.

［4］羅遠(yuǎn)城，陳剛.大直徑淺孔在控制爆破中的應(yīng)用［J］.爆破，2001（9）：12-14.

［5］蔣曉國，周巧霞，薛培興.大直徑淺孔爆破飛石控制［J］.爆破，2014（8）：44-46.

［6］張萌.露天礦爆破工程［M］.徐州：中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1986：125-130.

［7］謝建德.大孔徑淺孔爆破設(shè)計(jì)原則及參數(shù)選擇［J］.生產(chǎn)技術(shù)，2007（3）：18-22.

［8］GB6722—2014爆破安全規(guī)程［S］.

【責(zé)任編輯：陳毓】

Application of large aperture shallow hole blasting in Weijiamao Open-pit Mine

ZHANG Jianmin,YANG Jing,LIU Hongyu
(Northern Weijiamao Coal Electricity Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

Weijiamao Open－pit Mine adopts φ200 mm and φ250 mm large aperture shallow hole blasting.This article introduces the experience parameters of blasting design,the main basis for design and the problems and solutions prone to bursting,which can provide reference for the similar open－pit mines.

large aperture shallow hole blasting;blasting parameter design;safety technology and protection measure

TD235.32

B

1671－9816（2017）02－0027－03

張建民，楊靖，劉宏宇.大孔徑淺孔爆破在魏家峁露天煤礦的應(yīng)用［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（2）：27－29.

2016－08－21

張建民（1987—），男，山東單縣人，助理工程師，2009年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)爆破技術(shù)與器材專業(yè)，現(xiàn)就職于北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，從事爆破管理工作。

DOI∶10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.008