楊榮彥,劉廣興

(洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)礦山公司, 河南欒川縣 471542)

露天礦二次穿孔區(qū)域穿孔爆破施工的探討

楊榮彥,劉廣興

(洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)礦山公司, 河南欒川縣 471542)

針對(duì)洛鉬集團(tuán)礦山公司露天礦存在“二次穿孔區(qū)域”、“亂渣孔”的特點(diǎn),創(chuàng)新地提出了“亂渣孔”穿孔及裝藥的改進(jìn)措施,通過實(shí)施較好地解決了露天礦生產(chǎn)中這一特殊性及復(fù)雜性的難題。該實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可供其他類似情況的露天礦借鑒。

二次穿孔區(qū)域;空區(qū)處理;亂渣孔;穿孔作業(yè);裝藥作業(yè)

洛鉬集團(tuán)礦山公司是從事鉬鎢露天開采的現(xiàn)代化大型礦山企業(yè),現(xiàn)生產(chǎn)能力為 30000 t/d。該礦山是由原來的地下開采轉(zhuǎn)而進(jìn)行露天開采的,由于歷史原因和地采的不規(guī)范性,導(dǎo)致現(xiàn)在露天臺(tái)階采礦區(qū)域下部采空區(qū)多、規(guī)模大而且錯(cuò)綜復(fù)雜。礦山在臺(tái)階正常推進(jìn)之前,利用中深孔崩落的方法進(jìn)行處理,讓臺(tái)階塌落充填下部采空區(qū),這一施工過程礦山稱之為“空區(qū)處理”。在經(jīng)過鏟裝之后,到下臺(tái)階原來經(jīng)過空區(qū)處理的那部分區(qū)域稱之為“二次穿孔區(qū)域”。在該區(qū)域凡是成孔條件不好的孔稱之為“亂渣孔”。

由于塌落區(qū)一般不會(huì)完全塌實(shí),巖體也不完全破碎,塌落區(qū)裂縫多、巖塊大,還有許多不確定因素,如小的空區(qū)、巖根、巖墻存在等。為了保障臺(tái)階有序推進(jìn),便于鏟裝,減少二次破碎,保證安全生產(chǎn)。在臺(tái)階推進(jìn)到該區(qū)域時(shí),礦山仍采用中深孔松動(dòng)爆破技術(shù)進(jìn)行穿孔爆破。但“二次穿孔區(qū)域”的特殊性及復(fù)雜性對(duì)穿孔及裝藥有很大的影響,增加了施工的難度。為此,針對(duì)該區(qū)域?qū)Υ┛准把b藥的影響進(jìn)行分析、探討并采取了一定的措施,收到了良好的效果。

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1.1 “二次穿孔區(qū)域”對(duì)穿孔的影響

(1)為了保證臺(tái)階的正常標(biāo)高及場(chǎng)地的平整度,便于大型牙輪鉆機(jī)和大型電鏟的作業(yè),一般在“二次穿孔區(qū)域”會(huì)留下數(shù)米虛渣。但虛渣的存在容易引起塌孔,增加了穿孔的難度。

(2)由于不穩(wěn)定的巖體及大的石塊存在,裂隙發(fā)育,加之還有不確定的未塌實(shí)的小空區(qū),在穿孔過程中,極易產(chǎn)生卡堵鉆機(jī)沖擊器、鉆頭甚至鉆桿的現(xiàn)象,從而帶來較大經(jīng)濟(jì)損失,該情況本礦時(shí)有發(fā)生。

(3)鉆機(jī)在該區(qū)域穿孔時(shí)的工作效率低,成孔質(zhì)量差。鉆機(jī)沖擊器、鉆頭及鉆桿的磨損嚴(yán)重、容易損壞,增加了穿孔成本。同時(shí)由于大量不確定因素的存在,還有埋鉆、塌孔甚至引起地面塌陷,危及機(jī)械及人員的安全。

1.2 穿孔作業(yè)中采取的措施

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,尋找導(dǎo)致問題發(fā)生的各種因素,分析和梳理因素之間存在的關(guān)系。確定預(yù)防和消除的辦法,并采取針對(duì)性措施,主要做法如下:

(1)在該區(qū)域正常穿孔之前,打探測(cè)孔盡量弄清該臺(tái)階塌陷區(qū)及其外圍巖體賦存狀態(tài),進(jìn)一步核實(shí)虛渣的厚度及空區(qū)的存在。如果有空區(qū)存在,利用三維探測(cè)儀對(duì)空區(qū)進(jìn)行掃描,確定空區(qū)的空間位置及空區(qū)范圍、形狀、高度、大小等,為穿孔設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的基礎(chǔ)資料,做到穿孔前心中有數(shù)。

(2)結(jié)合實(shí)際情況,在確保安全的前提下適當(dāng)調(diào)整前排抵抗線。若清渣情況下穿孔,可適當(dāng)加大前排抵抗線 1～1.5 m。與正常區(qū)域穿孔相比,孔網(wǎng)參數(shù)適當(dāng)調(diào)整。一般該區(qū)域用Φ250 mm鉆機(jī)施工。正常區(qū)域穿孔孔網(wǎng)參數(shù)為:排距 5 m,孔距 7～7.5 m;二次穿孔區(qū)域排距采用 5.5 m。

(3)在“二次穿孔區(qū)域”穿孔要備足黃土。鉆機(jī)施工過程遇到虛渣或破碎地帶,即鉆機(jī)打不出巖粉的地帶,可以將鉆桿提出,往孔中一次回填 1.5～2 m黃土,然后再開鉆。在鉆進(jìn)時(shí),要適當(dāng)掌握水量及鉆進(jìn)速度,通過鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)及擠壓黃土可起到護(hù)壁的作用。有時(shí)為了增加黃土的粘度,可在黃土中加少量建筑用的白灰。經(jīng)過以上反復(fù)作業(yè),鉆機(jī)能較好地穿越破碎地帶,便于成孔。

(4)如果鉆機(jī)沒辦法回避空區(qū),為防止卡鉆等問題發(fā)生。鉆機(jī)鉆至離空區(qū)頂 3 m左右時(shí),要調(diào)整鉆機(jī)速度,改用小程鉆進(jìn)。

(5)鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)孔深時(shí),一定要慢提鉆桿,防止破壞孔壁。鉆機(jī)挪離后,要注意護(hù)孔,盡量避免車輛等機(jī)械設(shè)備在孔位附近產(chǎn)生大的震動(dòng)。礦山制作了一種類似鍋蓋形狀的鍍鋅鐵皮工具將孔口蓋住,以防止雨水等對(duì)孔的沖刷及破壞,防止二次塌孔。

(6)由于可能還有未知情況存在,為保障施工安全,要做好安全措施。加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域地壓活動(dòng)的監(jiān)測(cè),若有異常情況發(fā)生,所有人員一定要立即撤離現(xiàn)場(chǎng)到安全地方,待情況查明確保安全后,才準(zhǔn)施工。在該區(qū)域施工一定要選用機(jī)械性能良好的設(shè)備。技術(shù)人員及操作工不僅要熟悉該區(qū)域情況,同時(shí)要有一定經(jīng)驗(yàn)和掌握技術(shù)要領(lǐng),施工過程要注意觀察并做好各孔情況的記錄。

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2.1 二次穿孔區(qū)域?qū)Ρ剖┕さ挠绊?/p>

“二次穿孔區(qū)域”的特殊性及復(fù)雜性增加了穿孔的難度。采取以上措施,成孔率有較大提高,孔深能較好地達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但是各孔情況不一,仍有這樣幾種孔存在:一種是孔中部有較大的裂縫或小的未塌實(shí)區(qū)存在;另一種是孔底部有較大的裂縫或小的未塌實(shí)區(qū)存在;還有一種是沒有小的空區(qū)存在,黃土護(hù)壁卻沒完全封堵孔壁及孔底上的裂縫仍留有較多大小裂隙,這種孔比較普遍;再有一些孔具有以上多種因素。

“亂渣孔”的裝藥一直是一個(gè)令人頭疼的問題,因?yàn)楝F(xiàn)在露天礦山的炸藥主要有銨油炸藥和乳化炸藥,亂孔的縫隙和小的未塌實(shí)區(qū)會(huì)讓大量的炸藥流失,嚴(yán)重影響了爆破的質(zhì)量。過去常用的裝藥方法是:對(duì)于第 1種孔,一般采用下部裝一部分炸藥,到中部未塌實(shí)區(qū)附近用硝酸銨編織袋裝少量炸藥,然后用鐵絲將其吊至未塌實(shí)區(qū)上方,再裝藥充填。這種方法最大的缺點(diǎn)是:如果孔中間有多處未塌實(shí)區(qū),就會(huì)增加裝藥施工的難度,而且炸藥不集中,影響爆破效果。對(duì)于第 2種孔,一般采用乳化炸藥或用硝酸銨編織袋裝少量銨油炸藥,然后將其丟至孔底部,以防止炸藥流失。但是如果遇到底部有較大的未塌實(shí)區(qū)時(shí),該方法就不起作用了。對(duì)于第 3種孔,常采用全部裝乳化炸藥或用硝酸銨編織袋裝少量銨油炸藥一點(diǎn)點(diǎn)放入孔中的辦法。

由于“亂渣孔”的孔壁不光滑,并且孔壁容易變形,石塊極易位移甚至坍塌,施工人員在施工時(shí)很難掌握。利用以上的方法在裝藥的過程中,極易堵塞炮孔。在處理堵塞炮孔時(shí),可能損壞導(dǎo)爆管而產(chǎn)生盲炮,也可能發(fā)生大范圍坍塌而廢孔,還可能因炸藥與起爆藥包分離而拒爆。同時(shí)上述方法也難以保障裝藥線密度,使裝藥量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因以上因素的存在,很難達(dá)到良好的爆破效果。另外,由于大量使用乳化炸藥,增加了爆破成本。

2.2 對(duì)裝藥施工采取的措施

針對(duì)“亂渣孔”裝藥施工中存在的問題,創(chuàng)新發(fā)明了一種新型的實(shí)用技術(shù),并取得了良好效果。

采用一種加長(zhǎng)型柔性桶狀編織袋來進(jìn)行裝藥,編織袋的工作內(nèi)徑一般比孔內(nèi)徑大 50 mm。新型裝藥裝置的具體操作過程為:

假定炮孔深 14 m、孔徑為Φ250 mm,炮孔中部有一個(gè)小的未塌實(shí)區(qū),下部具有部分亂石,孔壁還有裂隙。設(shè)計(jì)裝銨油炸藥 320 kg,用一套起爆具,充填高度為 6 m。選用定制的Φ300 mm內(nèi)徑長(zhǎng)編織袋,長(zhǎng)度根據(jù)孔的實(shí)際深度加長(zhǎng) 1.5～2 m剪取,裝藥前,在長(zhǎng)編織袋容器的一端內(nèi)裝入少量巖粉 (以不堵炮孔為宜),扎緊封閉此端。然后將長(zhǎng)編織袋沿炮孔拉直放至孔底,放的過程不能使長(zhǎng)編織袋扭轉(zhuǎn),保證長(zhǎng)編織袋內(nèi)腔順暢。在長(zhǎng)編織袋放到孔底后,用刀片將編織袋出孔部分從中間割開,分為左右兩片,并在裝藥時(shí)安排兩人在相對(duì)方向拉緊以上兩片編織袋,另一人向袋內(nèi)倒入炸藥,裝好底藥 120 kg(3袋)后,向袋中置入起爆體,然后倒入上部炸藥 200 kg(5袋),裝藥完畢后用巖粉進(jìn)行充填 (見圖1)。這種孔也可用銨油混裝炸藥車直接向袋內(nèi)裝藥,新型的實(shí)用裝置可保障裝藥過程中炸藥不會(huì)流失,同時(shí)又節(jié)省裝藥時(shí)間并使爆破質(zhì)量得到保障,還減輕了人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖1 加長(zhǎng)型柔性桶狀編織袋使用狀態(tài)

3 結(jié) 語

通過以上辦法,較好地解決了“二次穿孔區(qū)域”穿孔作業(yè)的難題,較理想地克服了“亂渣孔”影響裝藥的制約因素,安全、節(jié)約、高效地提高了爆破質(zhì)量,能保證生產(chǎn)開采的需要,可以在類似情況的露天礦中借鑒應(yīng)用。

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2010-10-25)

楊榮彥 (1966-),男,河南欒川人,助理工程師,1990年 6月畢業(yè)于昆明冶金?？茖W(xué)校,從事礦山測(cè)量及礦山開采技術(shù)工作。