陳繼府，郭高川

（1.葛州壩易普力股份有限公司，重慶400023；2.煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001）

深孔臺階爆破在南露天煤礦的應(yīng)用

陳繼府1，郭高川2

（1.葛州壩易普力股份有限公司，重慶400023；2.煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001）

針對南露天礦的實(shí)際情況，進(jìn)行了爆破方案設(shè)計，通過分析實(shí)際的地質(zhì)條件、周圍環(huán)境情況，對爆破方案進(jìn)行了選擇和優(yōu)化，最后進(jìn)行了順利爆破。

南露天礦；爆破方案；地質(zhì)條件；優(yōu)化

1 工程概況

南露天礦位于卡拉麥里山南麓，地勢總趨勢呈北高南低的緩傾斜坡。地貌形態(tài)為殘丘狀的剝蝕平原，海拔567 m～617 m，比高為12.8 m/km。礦區(qū)內(nèi)煤層頂板以砂巖和泥巖類為主，其次為細(xì)砂巖、粉砂巖；底板以泥巖、細(xì)、粉砂巖為主。天然容重平均為2.20t/m3，天然平均抗壓強(qiáng)度小于30MPa，屬于中等硬度巖石類型。

爆破區(qū)周圍環(huán)境寬松，周圍3km內(nèi)無工廠和居民區(qū)。爆破區(qū)距煤礦生活區(qū)、辦公區(qū)較遠(yuǎn)（約1 000 m），但在南露天礦的采剝區(qū)有施工設(shè)備和人員。根據(jù)地質(zhì)條件和周圍的環(huán)境復(fù)雜程度及工程要求，需要采取的爆破技術(shù)方案要求：（1）爆破時適度控制爆破飛石距離及振動強(qiáng)度；（2）到界邊幫及各出入溝邊幫應(yīng)采用周邊控制爆破；（3）爆后下部平盤平整度要求較高，應(yīng)控制在每百米±0.3m以內(nèi)；（4）爆后大塊率要求控制在一定范圍內(nèi)；（5）煤層爆破，要求商品煤的塊煤率達(dá)50%左右。

2 爆破設(shè)計方案的原則

（1）嚴(yán)格控制爆破振動圈、飛石、沖擊波等爆破有害效應(yīng)的影響范圍，確保施工設(shè)備和人員安全。（2）選擇合理的孔網(wǎng)參數(shù)及施工工藝，降低大塊率，做到爆堆松散、塊度均勻，為后續(xù)的高效率鏟裝作業(yè)提供條件。（3）到界邊幫及各出入溝邊幫采取有效控制措施，以保持邊幫的穩(wěn)定性。

3 爆破方案的選擇

根據(jù)采區(qū)特點(diǎn)和設(shè)計原則，結(jié)合工程實(shí)際條件，到界邊幫及各出入溝邊幫采用周邊控制爆破，其余主爆破部分自上而下采用深孔梯段爆破方法進(jìn)行。

4 爆破參數(shù)的選擇

1）孔徑（d）：孔徑取決于鉆機(jī)類型及工程進(jìn)度、環(huán)境要求等因素。南露天礦的爆破作業(yè)屬大型礦山爆破，由于剝采量不大，不宜選用牙輪鉆機(jī)或液壓鉆機(jī)，因為這兩種鉆機(jī)行走不便，不利于避炮和上下臺階之間的移動。宜用CM351型高風(fēng)壓鉆機(jī)，空壓機(jī)與鉆機(jī)是分離結(jié)構(gòu)，使其移動方便，爬坡能力較強(qiáng)，利于上下臺階移動。CM351型鉆機(jī)可以通過更換沖擊器，使其鉆孔直徑范圍大（105mm～140 mm），鉆孔角度可調(diào)范圍大，可滿足多種鉆孔要求。本工程選用CM351型高風(fēng)壓鉆機(jī)作為主要穿孔設(shè)備，大石解炮孔選用氣腿式手風(fēng)鉆，孔徑一般在38 mm～42mm。

2）臺階高度（H）：根據(jù)南露天整體的設(shè)計規(guī)劃，臺階高度H取15m。

3）超深（h）：超鉆的作用是為了克服炮孔巖石的夾制作用，使爆后不殘留根坎，挖裝后能形成平整的底部平面，一般取h=(8～12)d，根據(jù)在準(zhǔn)東地區(qū)的巖石性質(zhì)，這里取1.5m。

4）底盤抵抗線（W1）：過大的底盤抵抗線會造成根底多、大塊率高、后沖作用大；過小，則不僅浪費(fèi)炸藥、增大鉆孔工作量，而且?guī)r塊易拋散和產(chǎn)生飛石危害。根據(jù)多年露天煤礦的爆破經(jīng)驗，采用微差爆破取底盤抵抗線為：

式中：W1為底盤抵抗線，m；d為鉆孔直徑，140mm。

由計算得：底盤抵抗線W1＝（3.15～5.25）m，根據(jù)工程經(jīng)驗取W1=5m。

5）孔距（a）和排距（b）：孔距按下計算：a=mW1.式中：a為孔距，m；m為炮孔密集系數(shù)，方形布孔取＝1.0。根據(jù)露天煤礦的經(jīng)驗，布孔方式采用梅花形布孔?？拙郺一般取（1.2～1.8）b，這里取7 m～7.5 m。則排距b=4.5m～5m。

6）堵塞長度：合理的堵塞長度應(yīng)能降低爆炸氣體能量損失和盡可能增加鉆孔裝藥量。堵塞長度過長，將會降低延米爆破量，增加鉆孔費(fèi)用，并造成臺階上部巖石破碎不佳。堵塞長度過短，則炸藥能量損失大，將產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣沖擊波、噪聲、個別飛石的危害，并影響鉆孔下部的破碎效果。一般堵塞長度取底盤抵抗線的0.75倍～1.0倍，在此取4 m～4.5m。

7）單位炸藥消耗量：影響單位炸藥消耗量的因素很多，主要有巖石的可爆性、炸藥種類、自由面條件、起爆方式和、塊度要求等。因此，選取合理的單位炸藥消耗量q值，往往需要通過試驗或長期生產(chǎn)實(shí)踐來驗證。根據(jù)我公司多年礦山開采經(jīng)驗及在神新準(zhǔn)東露天煤礦工程實(shí)踐，選取單位炸藥消耗量q＝（0.25～0.38）kg/m3。

8）炮孔深度：現(xiàn)場根據(jù)爆破設(shè)計布孔完畢后,測量放出每個孔口底實(shí)際高程，計算出每個孔的實(shí)際孔深，以保證爆破后底部平整，便于挖裝及下臺階施工，采用CM351高風(fēng)壓鉆機(jī)根據(jù)爆破設(shè)計及測量計算實(shí)際孔深進(jìn)行鉆孔。

9）單孔藥量：一般情況下礦山常規(guī)爆破中鉆孔排距與底盤抵抗線相等，故單孔裝藥量可直接下式求得：

式中：Q為單孔裝藥量，kg；K為考慮受前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數(shù)，取1.1。

10）裝藥結(jié)構(gòu)與起爆方式：保證裝藥的連續(xù)性和密實(shí)性，采用連續(xù)耦合裝藥結(jié)構(gòu)，使用中繼起爆藥包放置孔底以實(shí)現(xiàn)反向起爆，爆破后爆堆松散集中，底部平整無埂坎，非常利于挖裝，也便于下臺階鉆孔施工，典型裝藥結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 典型裝藥結(jié)構(gòu)

5 爆破網(wǎng)絡(luò)的選擇

采用國內(nèi)大型礦山爆破常用的微差起爆網(wǎng)絡(luò)。

1）優(yōu)選的幾種微差起爆網(wǎng)絡(luò)：起爆網(wǎng)絡(luò)應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)、裂隙發(fā)育程度、構(gòu)造特點(diǎn)、對爆堆要求、破碎程度進(jìn)行選擇。根據(jù)南露天礦的實(shí)際情況，優(yōu)選了“V”型微差起爆、對角微差起爆、波浪型微差起爆、高精度雷管的逐孔起爆網(wǎng)絡(luò)四種網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)爆破區(qū)只有兩個自由面時采用“V”型微差起爆；有三個自由面時采用對角微差起爆方案；如果單排孔數(shù)較多、爆破區(qū)橫向較長，采用“V”型微差起爆或?qū)俏⒉钇鸨瑒t起爆排數(shù)過多，容易引起爆破后沖作用，增大爆破振動，也不利于巖石破碎，采用波浪型微差起爆，減少起爆排數(shù)。

2）合理時差的選擇：按照巖體爆破發(fā)生前移和回彈兩個作用的運(yùn)動過程，并考慮自由面原理，爆破微差延長時間應(yīng)等于巖體向前運(yùn)動、向后回彈、形成裂隙自由面的總時間：

式中：J為微差延遲時間，ms；f1為巖體系數(shù)，取1.0～1.2，當(dāng)巖體容重小，縱波速度低，節(jié)理發(fā)育時，取小值，反之取大值；f2為炸藥與巖體波阻抗系數(shù)1.02～1.78；s為形成裂隙寬度，一般取10 mm；v為巖塊平均移動速度，一般取4mm/s～7mm/s。Q1、2為表示相鄰兩孔的藥量。為了便于控制飛石方向，實(shí)現(xiàn)多段起爆，宜采用高精度雷管的逐孔起爆方式。

6 結(jié)束語

采用上述的爆破設(shè)計方案進(jìn)行了順利爆破，爆破后的實(shí)際情況完全滿足工程要求，符合本次爆破設(shè)計方案原則的要求。

[1]張世平.510t級硐室大爆破減震技術(shù)[J].太原理工大學(xué)學(xué)報，2005（4）：451-454.

[2]高爾新，楊仁樹.爆破工程[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1997.

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

Application of Deep-hole Bench Blasting in Southern Open-pit Coal Mine

CHEN Ji-fu1,GUO Gao-chuan2
(1.Gezhouba Yipuli Co.,Chongqi400023,2.Taiyuan Institute of Design and Research of Coal Industry,Taiyuan Shanxi 030001)

For the Southern open-pit coal mine,the blasting plan was made.On the analysis of the geological condition and surrounding environment,the plan was optimized and the blasting was carried out successfully.

Southern open-pit coal mine;blasting plan;geological condition;optimization

TD824.2

A

1672-5050（2011）06-0036-03

2011-03-15

陳繼府（1980—），男，山西大同人，大學(xué)本科，助理工程師，從事爆破技術(shù)及管理工作。

劉新光