覃 翔

(廣西桂大爆破工程有限公司，廣西 南寧 530004)

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，爆破作業(yè)被廣泛應(yīng)用于礦山開采、交通建設(shè)、城市建筑拆除、港口疏浚等工程領(lǐng)域。由于工程爆破的成本較低，加上采用爆破作業(yè)施工效率較高，這就推動了越來越多的爆破新技術(shù)及爆破新器材涌入爆破行業(yè)[1]。

在露天礦山開采中，常用的爆破方式為深孔臺階爆破，一般采用導(dǎo)爆管雷管孔內(nèi)延時孔間微差的起爆網(wǎng)路。但是，由于導(dǎo)爆管雷管的延期時間精度不高，爆破時產(chǎn)生的振動效應(yīng)較大，且爆破后的爆碴塊度不均勻，機(jī)械二次破碎及鏟裝清運(yùn)效率較低，施工成本較高。近年來，隨著一大批新型爆破器材進(jìn)入爆破行業(yè)，數(shù)碼電子雷管率先在各個工程領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用及推廣。數(shù)碼電子雷管憑借其操作簡便，延時精度高，安全性好，起爆網(wǎng)路可檢測等特點，隨即得到了眾多用戶的認(rèn)同及應(yīng)用[2]。

文章以廣西某露天礦山開采爆破施工為例，分別采用導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路和電子數(shù)碼雷管起爆網(wǎng)路，對比分析了采用不同的起爆網(wǎng)路時的降振效果及爆后爆碴塊度。

1 工程概況

該露天礦山位于廣西南寧市，距南寧至隆安二級公路10 km，并有簡易公路與之相通，礦區(qū)交通運(yùn)輸條件較好。礦區(qū)南東側(cè)經(jīng)多年開采已形成一大采空區(qū)，東側(cè)約50 m有鄉(xiāng)村道路經(jīng)過，道路外為山地；南側(cè)為礦區(qū)工業(yè)場地；西側(cè)為開闊地，約29.4 m有高壓線經(jīng)過；北側(cè)為山地，約14.9 m有高壓線經(jīng)過；爆破區(qū)域周邊環(huán)境較為簡單，需要保護(hù)的建構(gòu)筑物為高壓線。

區(qū)域地質(zhì)條件:礦區(qū)屬于巖溶峰林地貌，開采礦石的設(shè)計最高標(biāo)高271 m，設(shè)計最低標(biāo)高150 m，地形較為陡峭，礦區(qū)出露地層較為穩(wěn)定，巖石較堅硬。礦區(qū)地表沒有發(fā)現(xiàn)溶洞，也未發(fā)現(xiàn)較大的斷層、褶曲等構(gòu)造破碎帶。采區(qū)全為石灰?guī)r，厚度大，出露完好，礦層連續(xù)、穩(wěn)定，礦石為粉晶、細(xì)晶、中晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，致密堅硬，裂隙發(fā)育，局部為方解石細(xì)脈充填。該露天礦山開采出的礦石碳酸鈣含量平均達(dá)45%以上，是較為優(yōu)質(zhì)的水泥煅燒原料。

2 爆破對比試驗

為了分析及研究采用不同起爆網(wǎng)路時的爆破振動效應(yīng)及爆后效果，在礦區(qū)分別采用導(dǎo)爆管雷管及數(shù)碼電子雷管進(jìn)行了兩次爆破對比試驗。

2.1 爆破設(shè)計參數(shù)

根據(jù)礦區(qū)周圍環(huán)境，通過反復(fù)論證，依據(jù)以往相關(guān)工程的經(jīng)驗，確定對該露天礦山采用深孔臺階爆破，臺階高度H=10 m，采用潛孔鉆機(jī)鉆鑿直徑d=90 mm的炮孔，爆破區(qū)域采用垂直布孔的方式，炮孔深度L、超深h、底盤抵抗線W1、孔間間距a、排間間距b、堵塞段長度l，按下述方法確定。

2.1.1炮孔深度L、超深h

開采礦區(qū)采用深孔臺階爆破技術(shù)，一次開采臺階高度H=10 m，則孔深L為：

L=H/sinα+h=10/sin90°+1=11 m。

其中，L為炮孔的深度，取11 m，采用垂直布孔；α=90°；h為炮孔的超深，h=(8～12)d=11×0.09=0.99 m，炮孔的超深h取1 m。

2.1.2底盤抵抗線W1

底盤抵抗線W1按下式計算：

其中，d為炮孔直徑,0.09 m；Δ為炸藥密度,1.24 g/cm3；τ為裝藥系數(shù)，一般取值為0.35～0.65，本工程取0.4;m為炮孔密集系數(shù)，一般m=1.2～1.5，本工程取1.2；q為單位炸藥消耗量，松動爆破取0.25 kg/m3～0.35 kg/m3，本工程取0.3;H為臺階高度,取10 m;L為炮孔深度，取11 m;W1為底盤抵抗線，取3 m。

2.1.3孔間距a、排距b

為了提高炮孔的利用率，設(shè)計采用梅花形(三角形)布孔方式，孔間間距a及排間間距b可按照下式計算：

a=mW1=(1～1.5)W1=1.2×3=3.6 m；

b=(0.8～1)a=0.8×3.6=2.88 m。

其中，m為炮孔密集系數(shù)，取1.2；a取3.6 m；b取2.9 m。

2.1.4堵塞長度

為了爆破作業(yè)時不發(fā)生沖孔及產(chǎn)生飛散物，需要保證炮孔的有效堵塞長度，有效炮孔堵塞長度l可按照下式計算：

l=zW1=0.8×3=2.4 m。

其中，z為炮孔的堵塞系數(shù)，垂直布置的炮孔z取0.7～0.8，傾斜布置的炮孔取0.9～1.0，為了避免爆破作業(yè)時發(fā)生沖孔及產(chǎn)生大量的飛散物，該礦區(qū)爆破區(qū)域的堵塞長度l需要不小于3 m。

炮孔深度L=11 m，超深h=1 m，底盤抵抗線W1=3 m，有效的堵塞長度應(yīng)不小于3 m，炮孔孔間間距a=3.6 m，排間間距b=2.9，采用梅花形形式布置炮孔。炸藥選用二號巖石乳化炸藥，藥卷直徑70 mm，兩次爆破分別采用導(dǎo)爆管雷管和數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路[3]。

2.2 起爆網(wǎng)路設(shè)計

第一次采用導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路，設(shè)計采用孔內(nèi)延時多孔間微差的起爆技術(shù)，低段位3段的導(dǎo)爆管雷管用于孔外微差傳爆連接，高段位15段用于孔內(nèi)延時，每3發(fā)雷管為一束簇聯(lián)，起爆網(wǎng)路示意圖如圖1所示[4]。第二次采用高精度電子數(shù)碼雷管逐孔起爆技術(shù)，孔間微差時間為50 ms，其連接示意圖如圖2所示。

2.3 爆破振動監(jiān)測點

為了對比分析導(dǎo)爆管雷管及數(shù)碼電子雷管在露天礦山爆破中各自產(chǎn)生的振動的特點，第一次爆破時采用導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行裝藥，第二次爆破時采用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行裝藥作業(yè)，兩次爆破時均在礦山所在的生活區(qū)及高壓線樁基上布置兩個監(jiān)測點，監(jiān)測點采用TC-4850爆破測振儀對爆破振動進(jìn)行監(jiān)測，高壓線樁基的布置圖如圖3所示。

3 爆破效果分析

第一次爆破作業(yè)時采用導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路，第二次采用數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路，通過兩次對比試驗得出了兩次爆破作業(yè)所產(chǎn)生的爆破振動峰值速度大小，以及爆破后的效果。

3.1 爆破振動效應(yīng)

兩次爆破作業(yè)時所產(chǎn)生的爆破振動峰值速度及爆破振動頻率如表1所示。

表1 爆破振動測試結(jié)果

根據(jù)表1可以得出，采用導(dǎo)爆管雷管孔內(nèi)延時多孔間微差的起爆網(wǎng)路進(jìn)行爆破作業(yè)時，所產(chǎn)生的爆破振動峰值速度高于采用數(shù)碼電子雷管逐孔起爆網(wǎng)路所產(chǎn)生的振動峰值速度；且爆破振動峰值速度與爆源距呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；采用數(shù)碼電子雷管時，所產(chǎn)生的爆破振動主振頻率低于采用導(dǎo)爆管雷管，根據(jù)GB 6722—2014爆破安全規(guī)程，主頻越大的振動速度安全允許值越大，提高爆破振動主振頻率對于保護(hù)建構(gòu)筑物具有積極意義[5,6]。

3.2 爆破效果

根據(jù)對兩次爆破后的效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)采用導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路進(jìn)行爆破時，爆破后個別礦石塊度較大且局部又存在過粉碎的現(xiàn)象，增加了部分礦石的二次破碎工作量，且浪費(fèi)了部分過粉碎的礦石；采用高精度數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破作業(yè)時，爆破效果較好，礦石的塊度較為均勻，且產(chǎn)生的根底較少，機(jī)械的鏟裝及清運(yùn)效率較高，二次破碎的工作量較小，礦石的利用率也有所增加[6]。

4 結(jié)語

根據(jù)南寧市某露天礦山的爆破實踐，對比分析了采用導(dǎo)爆管雷管和數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破作業(yè)時的降振效率及爆破后的效果，結(jié)果顯示：數(shù)碼電子雷管在露天礦山開采中能保障施工安全、節(jié)約作業(yè)成本，具有較大的應(yīng)用及推廣價值。

1)采用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破作業(yè)時，起爆網(wǎng)路是否聯(lián)通可進(jìn)行檢測，且在連線過程中操作簡便，靈活性強(qiáng)，而采用導(dǎo)爆管雷管則無法采用有效的方法對網(wǎng)路是否聯(lián)通進(jìn)行檢測，僅能憑借其外觀及經(jīng)驗。

2)采用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破作業(yè)時，其減振效率達(dá)29.57%，合理設(shè)置孔間延時能有效的減弱爆破作業(yè)時所產(chǎn)生的振動。

3)采用導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行爆破作業(yè)時，其產(chǎn)生的爆破振動主頻較低，對建構(gòu)筑物的影響較大，采用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破時，可有效的提高爆破振動主振頻率，對保護(hù)建構(gòu)筑物具有積極意義。

4)采用數(shù)碼電子雷管可有效的避免大塊率及過粉碎現(xiàn)象的發(fā)生，且爆破后產(chǎn)生的根底較少，爆后礦石塊度較為均勻，機(jī)械鏟裝清運(yùn)效率較高。