摘 要:爆破后沖破壞是露天深孔爆破有害效應的一個重要方面。后沖破壞嚴重,巖石較破碎,直接影響到下次穿孔作業(yè)。巖石破碎,穿孔時成孔比較困難,而且孔壁完整性差,很容易產生堵孔現(xiàn)象,增加掏孔工作量,同時給炮孔裝藥帶來不便,很容易產生堵炮現(xiàn)象而產生地根,另一個方面講,由于爆破后沖產生的龜裂,加快了爆破氣體產物向巖石外的擴散速度,大塊率明顯增加,影響挖掘機的鏟裝效率,增加二次爆破成本。另外工作面巖石破壞直接影響到下部平臺作業(yè)安全,爆破后沖效應是影響礦山正常生產的一個重要因素。如何減弱爆破后沖已成為爆破設計的一項重要內容。
關鍵詞:爆破 后沖破壞效應
中圖分類號:TJ5文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0053-02
湖南某水泥廠石灰?guī)r礦,以前由于礦山在這方面經(jīng)驗不足,爆破后沖破壞十分嚴重,后沖龜裂范圍最長達4~6米,下次穿孔時第一排孔成孔十分困難,往往需要加許多粘土才能成孔,穿孔速度相當緩慢,且遇到雨季很容易堵孔;而且,爆破后礦石大塊較多,地根也比較嚴重,給礦山生產帶來被動,為此礦山在1996年度把如何減弱爆破后沖破壞作為TQC的一個項目,成立了TQC小組,采取了一系列的措施,取得了一定的效果。
1 礦山的基本情況及后沖破壞嚴重的主要原因
我廠石灰石礦山用YQ150A潛孔鉆穿75°孔爆破落礦,臺段高度15m,孔網(wǎng)參數(shù)a×b為(3.5~4)x(6~8)m×m,使用2#巖石硝銨炸藥和RJ2型乳化炸藥,炸藥單耗0.20kg/T左右,采用毫秒延期電雷管微差爆破。礦山礦體顯緩傾斜之單傾斜層狀產出,礦體傾角10°~30°,礦體主要巖層為泥盒系中統(tǒng)棋梓橋組灰?guī)r段(D2q2)和上余田橋組(D3S),巖石硬度系數(shù)f=8~12節(jié)理,裂隙十分發(fā)育。
1996年度,礦山就如何減弱爆破后沖破壞的問題,成立了有采礦工程技術人員,爆破人員和潛孔班司機參加的TQC小組,經(jīng)過多次現(xiàn)場調查。召開原因分析會,分析礦山爆破后沖破壞嚴重的原因。主要在下列五個方面:(1)孔網(wǎng)參數(shù)選擇不合理;(2)節(jié)理裂隙發(fā)育;(3)地根影響;(4)壓碴爆破的壓碴過多(5)裝藥參數(shù)設計不合理。QC小組針對這五個方面的原因,用爆破理論加以分析尋找出減弱爆破后沖破壞的措施,取得了一定的成績。
2 理論分析
(1)應力波衰減規(guī)律:巖石中應力波按kQ1/2/R衰減。其中Q一爆破裝藥量,R一離藥包的距離,k一衰減系數(shù),主要跟巖性有關。根據(jù)應力波衰減規(guī)律,在充分破碎巖石的條件下,采取一些措施,減少裝藥量,減弱有害應力波,從而減弱爆破后沖破壞效應。
(2)氣體作用理論:爆破對巖石的破壞主要有兩種作用:①應力波作用;②氣體作用。炸藥爆炸產生的爆轟波傳播到巖石形成沖擊波。產生拉伸,剪切破壞,炸藥爆炸產生的高溫,高壓氣體沿著沖擊波破壞產生的空隙擴散,充分地破碎巖石,并把巖石拋出一定的距離。根據(jù)這個巖石的破碎機理和氣體的流體特性,采取一定的措施,把氣體作用的能量引導到有益破碎巖石的方面,充分破碎巖石,減弱爆破氣體對后面工作邊坡作用,從而達到減弱爆破后沖破壞的目的。
(3)應力波反射理論:應力波傳播到自由面時,產生拉伸應力波,引起巖石的拉伸柀壞。根據(jù)這一理論,選擇正確的穿孔位置和方向,減弱節(jié)理,裂隙面的拉伸破壞,從而達到減弱后沖破壞的目的。
3 礦山采取的主要措施
QC小組成員,召開理論分析會,對礦山后沖破壞嚴重的五個原因進行理論分析,提出了下列幾點措施:(1)在中排孔采用分段裝藥,減少總裝藥量,減弱有害應力波的破壞,同時因中排孔藥量的減少,氣體產物也相應減少,減弱了后排也爆破作用氣體向前擴散的阻力,引爆破氣體向有利于破碎巖石的方面擴散減弱對后面邊坡的作用。達到充分破碎巖石,減弱后沖破壞的目的。(2)及時處理工作面的地根,盡量避免采用壓碴爆破,加快前排孔巖石前移速度,引導爆轟氣體產物向前方擴散充分破碎巖石,減弱氣體對工作面后方的沖擊破壞,達到充分破碎巖石沖破壞的目的。(3)延長后排孔的微差時間。使前排孔爆破產生的氣體產物充分擴散,同時爆落的巖石向前移動一定的距離,這樣后排也起爆時,爆落的巖石向前移動速度快,爆轟氣體產物向前擴散的阻力小,從而達到充分破碎巖石,減弱后沖破壞的目的。(4)適當減小后排孔的抵抗線,使巖石充分的拉伸剪切破壞減小氣體向膠擴散的阻力,從而達到減弱后沖破壞,達到減弱后沖破壞的目的。(5)正確選擇穿孔方向,使爆破后方應力波傳播方向與節(jié)理,裂隙的走向基本一致,減弱節(jié)理,裂隙產生的拉伸破壞,達到減弱后沖破壞的目的。(6)適當超深后排孔,回填一定量的細碴,同時增加后排孔堵塞,減小爆破氣體產物向上擴散速度,減弱氣體對工作面后方表面巖層的破壞,達到減弱后破壞的目的。
這些措施在礦山的爆破設計和施工中得到了很好的應用,大大減弱了礦山爆破后沖破壞效應,爆破后沖龜裂長度一般在1~2m范圍內?,F(xiàn)以兩個實例介紹礦山實施情況。
4 實例介紹
這里介紹的是1996年礦山在240平臺進行的兩次爆破。A為1996年二月中旬的一次爆破;B為1996年十月中旬的一次爆破,地點處于225平臺開段溝前端。巖層相同,李理裂隙均比較發(fā)育,走向S-N方向。
A為拉225平臺開段溝的一次爆破。工作面推進方向為E向,炮孔布置平面草圖1所示。
基本情況:(1)1#~20#孔孔深均為16.5m;(2)孔網(wǎng)參數(shù):一排a×b為6m×m;二至四排a×b為3.5×6.5m×m;(3)裝藥:均采用連續(xù)裝藥。第一、二、三排孔每孔裝藥梢銨120kg,乳化72kg,炮孔堵塞長度4m,第四排裝藥硝銨210kg,炮孔堵塞長度5m。(4)微差時間:1#~5#孔用1#段電雷管,6#~10#孔用2#段電雷管,10#~15#孔用3#段電雷管,15#~20#孔用4#段電雷管起爆。
(5)壓碴情況:壓碴礦石7000噸左右,工作邊坡壓碴高度7米。爆破效果:爆堆高度12m,大塊率6%~8%,后沖產生龜裂寬度5m,礦石鏟出后發(fā)現(xiàn)長10m,厚2m,高3~4m的地根。
B為開段溝形成后的一次爆破,工作面前方為s方向,炮孔平面布置如圖2所示。
基本情況:(1)孔深:1#~18#深均為16.5m,19#~24#孔穿孔17.0m,回填細碴0.5m。(2)孔網(wǎng)參數(shù):第一排a×b為4×6m×m第二、三排孔a×b為3.5×6.5m×m,第四排孔a×b為3×6.5m×m。(3)裝藥:第一排孔采用連續(xù)裝藥,角孔裝藥硝銨120kg,乳化72kg,堵塞長度4m,第二、三排孔采用兩段裝藥,每孔下段裝藥硝銨60kg,乳銨48kg,堵塞長度2m,上段裝藥硝銨30kg乳化24kg,堵塞長度4m。每孔總裝藥量為72kg乳化,90kg硝銨,孔內不采用微差爆破。第四排孔采用連續(xù)裝藥,每孔裝藥量硝銨210kg。(4)微差時間:2#~6#孔采用1#段電雷管,1#和8#~12#孔采用2#段電雷管,2#~6#孔用1#段電雷管,7#和14#~18#孔采用3#段電雷管,13#孔采用4#段電雷管,19#~24#孔采用5#段電雷管起爆。(5)壓碴和地根:前面無壓碴、地根。
爆破效果:爆堆高度10m,大塊率4%~5%,后沖龜裂寬度105m,無地根現(xiàn)象。
5 取得的成績和存在的問題
1996年度礦山在中爆破設計施工中靈活運用上述措施,取得了比較好的效果,大大減弱了爆破后沖破壞效應,提高了爆破效果。1997年度統(tǒng)計,正常平臺深孔爆破,大塊率從1995年的6%~9%降低到4%~6%,地根比1995年降低25%,炸藥單耗比1995年降低0.015kg/T。取得了比較好的成績,但在實施過程中也遇到一些問題,如(1)在起深后排孔深回填少量細碴時,往往造成下部平臺不平的現(xiàn)象。(2)為了避免采用壓碴爆破,及時處理工作面地根,挖掘機待料的時間必須增長,影響了生產等等。這些將是今后工作的努力方向。
參考文獻
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