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酒鋼集團西溝礦東山頭硐室爆破

2014-05-27 責任編輯:崔瑋娜

 
劉維忠

(甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司西溝礦,甘肅嘉峪關735102)

  要:為滿足酒鋼集團西溝礦擴能改造項目工程要求,在復雜地質、地形及周圍環境條件下,采用了雙層硐室條形藥包布置、延時起爆的硐室爆破技術。針對不同地形條件,采用不同的最小抵抗線爆破參數,取得了理想的爆破效果。工程實踐證明,只要爆破參數合理、安全防護得當,硐室爆破技術可以在復雜地質、地形及周圍環境條件下推廣應用。

關鍵詞:硐室爆破;條形藥包;延時爆破;爆破參數;安全防護

1  工程概述

酒鋼集團西溝礦擴能技術改造項目,需要對露天采場東山頭進行爆破處理,以便擴大2308m水平的工作平臺,達到擴大采場境界、提高礦石產量的目的。爆破區域東西長180m、南北寬120m、高度42m,爆破方量25152lm3。該山頭在露天采場東面境界線外、2308m水平以上,出露礦體成分為石灰石,可作為成品石灰石礦石,由爆破場地轉運至采場溜井輸出。礦石硬度系數為ƒ=812,密度27kgm3;山體北面傾角在60°以上,形成地表陡峭的上部地形;山體東面、南面地勢平緩,傾角在15°~30°之間,表面有05m厚的覆蓋土層。

2  設計原則與爆破方案

21設計原則

爆破場地周圍環境復雜,東面山坡下方300m3100m水平破碎站,南面100m為采場的山北公路,西面是年采剝總量達500t的采場作業面,布有各種大型、重型設備。爆破既要使山體充分解體破碎至600mm以下的塊度,符合礦石入溜井和進入破碎站的要求,又要控制爆破危害,確保采場、3100m水平破碎站人員與設備的安全。因此要嚴格控制山北、山南礦石爆破后滾下山坡的數量,提高礦石回收率、保證公路暢通。

22爆破方案

該山頭爆破規模較大,要求在短期內完成大量土石方挖運工程。為了減少鑿巖工程量及相應設備、工具、材料和動力消耗,采用簡單、輕便的機具,便于在交通不便和山勢陡峭的地方作業。為加快施工進度,采用硐室爆破方案。硐室爆破必須保證爆后巖石充分松動,塊度符合要求;臺階平整,不留根底;便于機械裝運以及確保周圍設施和人員安全。但硐室爆破尚存在大塊率較高、二次爆破量大的不足。

該礦要求山頭爆破時礦石回收率達60%,為防止爆破時礦石滾下溝底造成損失降低回收率,影響周圍設施的安全,對北面的山體采用減弱松動爆破方案,對南面的山坡33083320m水平臺階采用淺孔或潛孔鉆鉆孔爆破和機械清理形成寬81 5m安全平臺,并在其外設置寬3m、高不低于5m的擋土墻,確保礦石爆落在安全平臺之上裝運;對不符合塊度要求的礦石進行二次爆破處理。

3硐室爆破設計

31藥包布置原則

(1)當最小抵抗線W與埋深H比值wH<06時,一般應考慮布置兩層或多層藥包。wH值越小,崩塌部分m現的大塊越多,該露天采礦剝離取WH==09。

(2)采崩條形藥包為主的單層、多層、多排布藥方式。

(3)最小抵抗線w。為保證藥包各部位的最小抵抗線基本相等,以提高爆破效果、控制爆破有害效應,條形藥包軸線方向應盡量與地形等高線平行。根據爆1)(地形、周圍環境,參考同內爆破經驗,最小抵抗線W取值存1525m內。

(4)爆破作用指數n。其值大小直接關系到爆堆的松散程度及飛石距離。根據山體北面地形陡峭,東面、南面地勢平緩,并且要對礦石回收的特點考慮n值的選取。礦體西面,為保證礦石充分破碎,便于機械裝運,按加強松動爆破方案布置藥包,爆破作用指數選取0809;礦體北面、東面不允許山體向外塌落,采用減弱松動爆破方案布置藥包,爆破作用指數選取04O6。

藥包布置平面及剖面如圖l所示。

32藥包布置方法

(1)首先在最高山峰下定出1#主藥包位置,使西面抵抗線小于北面抵抗線,并在藥室南側留足夠的邊坡保護層。

(2)按此沿山脊布置2#8#主藥室,使各藥室剖面最小抵抗線均滿足西面抵抗線小于北面抵抗線的要求。

(3)在主藥包負擔爆破量偏大的地段,布置輔助藥包。

(4)邊坡附近的藥包布置應按自下而上,自邊坡中心向外的順序進行。為使邊坡松動、不致塌落、便于回收礦石,采用雙層或多層藥室減弱爆破,并留有足夠的邊坡保護層,用挖掘機械裝運至溜井。

(5)1-12-2剖面是窄山脊地形,應將藥包偏離山脊的投影線,選好兩側n值之比,根據n值比例調整選取最小抵抗線。3-38-8剖面線山脊較寬,可在兩側分別布置拋擲和松動藥包達到一側拋擲一側松動之目的。

(6)3-3、4-4、6 -6、7-7、8 -8剖面均布置了雙排條形藥包,前排藥包爆破后的上破裂線與水平線的夾角按60°計算,前排藥包中心線按上述角度向上方作上破裂線R′并視為后排藥包的臨空面,由此確定后排藥包的最小抵抗線。布藥時應先考慮布置于西面的前排約包,并加強松動爆破效果,然后再布置后排松動藥包。

(7)為減少大塊,可以考慮在山尖處布置壓頂藥包,如1-l#、2-1#、6-2#、7- 2#等藥包。

(8)藥包間距:①同一高程布藥的藥包間距a=m1WCP=(Wl+W2)/2,m1為間距系數,m1=O812。②分層布置藥包的間距b=m2WCP;m2為層距系數,m2=122O。

(9)在硐室施工前,對爆區周圍高度在一個臺階(1 2m)之內的所有礦巖進行鉆孔爆破處理,并裝車運走.為硐室爆破塌落的礦巖準備足夠的堆積空間。

33  藥室斷面

藥宇導硐斷面要滿足開挖和炸藥裝填作業的需要,本次開挖需要人工出碴,其斷面S=15m×18m,藥室斷面S用下面公式計算并校正:

S=(DlP)(△×1000)

式中:lP為藥室單位長度裝藥量,這里取其最大值為7831 kg/m;△為裝藥密度,在藥室內整袋裝填銨油炸藥取08 tm;D為不耦合系數,取26。

經驗證,D=270,故藥室開挖斷面符合最大單位長度裝藥量的要求,即滿足整個硐室裝藥堵的要求。

34裝藥與填塞   

 條形藥包按設計的每米實際藥量從里端向外順序密實碼放,起爆藥包要放在炸藥中間,用2巖石硝銨炸藥裝有2發導爆管雷管捆扎結實制成,導爆管與主電雷管起爆系統反向連接,主起爆體要放在藥室靠近填塞料一端3m處。    

為保證填塞質量、提高炸藥有效能量的利用率,設計中,條形藥室與導硐垂直布置,因此填塞長度  按下式計算:  

  Ld=(1823)B0

式中:Ld為條形硐室填塞長度,m;B0為導硐開挖  寬度,取15m。    計算得,硐室填塞長度345m,取35m。  

35爆破參數計算

按蘭州有色冶金設計研究院提出的公式計算藥量:

Q=kW 2L(O5+O5n3)

式中:Q為藥包裝藥量,kg;K為集中藥包標準單位炸藥消耗量,西溝石灰巖取14kgm3;W為最小抵抗線,m;L為計算裝藥長度,m;n為爆破作用指數。

按此公式計算的裝藥量及其他爆破參數如表1所示。

本次爆破以各條形藥室為一段、延時起爆,藥包最大一段裝藥量為13t,總裝藥量為969t,實際炸藥單耗為039 kgm3。

36起爆網路  

采用非電導爆管和電雷管的混合起爆扁路。在各爆區藥室內采用非電導爆管進行延時控制,藥室外采用瞬發電雷管連接起爆。為了改善爆破效果和降低爆破振動,采用單層雙排的布藥方式,同排相鄰藥包之間采用毫秒延時起爆,延時間隔為50ms,前后排延時間隔為100ms,上下層藥包起爆一般以百毫秒級間隔為宜。

爆破分為工、Ⅱ、Ⅲ 3個爆區按順序分別起爆。首先起爆I爆區,爆后對礦石裝運并處理好根底后,再進行Ⅱ爆區的爆破及裝運工作,最后對Ⅲ爆區進行爆破。山頭西北側1-1、2-2、3-3剖面為I爆區,布置的藥室為比較陡峭的孤山包、山脊,相對獨立,臨空面較好,爆破體受夾制作用小,不易產生飛石。爆后為II爆區(4-4、5-5、6-6剖面)后爆巖體確定了臨空面,使Ⅱ爆區抵抗線的方向朝北,采場和山北公路避開飛石方向。III爆區(7-7、8-8剖面)最后松動爆破,四面臨空、爆破條件好,容易控制飛石。

同一爆區靠近山頭西側剖面的藥包首先起爆;同一剖面不同層藥包,上層藥包較下層藥包先爆;同一剖面同層藥包靠近南側的先起爆。

4爆破安全設計

41爆破振動

爆破振動會對破碎機房造成影響,因此在總藥量控制上,除了分3個爆區分3次爆破外,每個藥室都裝不同段別的雷管延時爆破。爆破振動速度按《爆破安全規程》推薦的公式計算:

根據西溝礦石灰巖爆破的經驗,選。K=150,a=15,Q=13000kg,R=300m。經計算爆破振動速度為35cms。由于3100m水平有運輸平巷,其安全允許質點振動速度為15 cms,混凝土框架破碎機房允許振速為7 cms。由此可見爆破振動速度控制在主要周圍環境允許的安全振動內。

42爆破飛石

 按《爆破安全規程》規定的硐室爆破對人員的安全距離設計,但不小于300m。通常按下面經驗公式計算:RF= 20KFn2W,各系數根據最大藥包設計取值為:KF=15、n=08、W= 24m。計算得RF=4608m。

 考慮到東山頭位于采場較高孤專位置的具體地形,個別飛石有可能撞擊地面二次飛出,設計取防護爆破飛石的安全距離為1000m。

5  爆破效果

51本次爆破效果

 該工程從20101月開始至當年底結束,累計回收礦石488958t,回采率達72%,超過了目標回采率60%的要求;炸藥單耗039kgm3,比采場正常作業炸藥單耗o50kgm3,降低了54%。爆破效果良好,大塊率控制在7%以內,爆破后礦石塊度滿足破碎站對礦石粒徑和級配要求。無安全事故發生,爆破飛石和振動對周圍設備及供電線路無任何損壞。

52體會

  針對采場邊生產、邊擴大產能進行技術改造,工期要求緊,山體陡峭、無法運用大型鉆孔沒備的況,采用硐室爆破、延時起爆的方法,解決了大型潛孔鉆設備受現場條件限制,無法使用或難以發揮效率的問題。通過精心布藥設計,合理選取爆破參數,使硐室爆破方法在擴大采場境界的山體開挖工程中,獲得顯著的經濟效益。

參考文獻:

[1]中華人民共和國國家標準.爆破安全規程(GB 6722 2003)[S].北京:中國標準出版社,2004

[2]汪旭光.爆破手冊[M].北京:冶金工業出版社,2010,10

[3]汪旭光.全國工程爆破技術人員統一培訓教材《爆破設計與施工》[M].北京:冶金工業出版社,2011,5

[4]張健,黃雄偉.雙層多硐室攔腰爆破構筑山體平臺[J].工程爆破,2005,11(3)4648

 

            摘自《工程爆破》總第66

 

 

 


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