黃 明 升

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037)

季節(jié)性凍土爆破參數(shù)試驗(yàn)研究

黃 明 升

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037)

根據(jù)利文斯頓爆破漏斗理論，在黑山露天煤礦季節(jié)性凍土的松動(dòng)爆破開挖現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過不同凍土條件下多種爆破方法的參數(shù)對(duì)比試驗(yàn)與效果分析，歸納了相應(yīng)的鉆孔直徑、孔網(wǎng)參數(shù)、單位耗藥量的優(yōu)化數(shù)據(jù)，對(duì)季節(jié)性凍土爆破工程具有一定的參考價(jià)值。

季節(jié)性凍土，松動(dòng)爆破，孔網(wǎng)參數(shù)，試驗(yàn)研究

1 概述

神華黑山露天煤礦是以黑粘泥和砂礫巖為主的季節(jié)性凍土，凍結(jié)層厚度2.5 m～3.0 m，含水量大，具有獨(dú)特的物理力學(xué)性能，可鉆性和可爆性較差，根據(jù)生產(chǎn)和表土剝離需要，爆破只能在每年的3月份～4月份進(jìn)行，爆破作業(yè)時(shí)間短、作業(yè)強(qiáng)度大。因此，本文針對(duì)黑山露天煤礦實(shí)際情況，開展凍土爆破參數(shù)試驗(yàn)研究，對(duì)于保證年度土方剝離計(jì)劃和煤炭生產(chǎn)的正常接續(xù)，實(shí)現(xiàn)2 000萬t/年的生產(chǎn)目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

2 平臺(tái)孔的多排孔微差起爆試驗(yàn)

根據(jù)單孔爆破漏斗試驗(yàn)中漏斗特性設(shè)計(jì)的孔網(wǎng)參數(shù)及藥量，能不能達(dá)到滿意的爆破效果，需要通過現(xiàn)場(chǎng)小規(guī)模試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。為此，進(jìn)行了三種孔網(wǎng)參數(shù)的爆破試驗(yàn)。試驗(yàn)在同一區(qū)域進(jìn)行，每排10個(gè)孔，每種參數(shù)布置4排孔，中間兩排孔同時(shí)起爆，兩側(cè)各排延期25 ms起爆(中間兩排采用MS2,兩側(cè)各采用MS3)。

2.1 平臺(tái)孔爆破試驗(yàn)參數(shù)

在603水平進(jìn)行了三種孔網(wǎng)參數(shù)的爆破試驗(yàn)，在同一炮眼直徑(150 mm)的前提下，孔網(wǎng)參數(shù)分別為6 m×4 m,5 m×4 m,4 m×3.5 m,相應(yīng)的鉆孔設(shè)計(jì)深度為2.8 m，2.5 m，2.2 m，爆破設(shè)計(jì)單耗分別為0.35 kg/m3，0.32 kg/m3，0.31 kg/m3，詳細(xì)見表1。

表1 平臺(tái)孔試驗(yàn)參數(shù)

2.2 平臺(tái)孔爆破效果分析

三種孔網(wǎng)參數(shù)的爆破試驗(yàn)效果如圖1～圖3所示。

從整體爆破效果上來說，三種參數(shù)下的爆破均達(dá)到了破碎凍土的目的，但是單耗偏高，后續(xù)爆破可以適當(dāng)降低計(jì)算單耗。通過試驗(yàn)我們知道采用中部?jī)膳磐瑫r(shí)起爆，兩側(cè)排孔延期起爆的起爆方式，先爆孔創(chuàng)造的臨空面易起到作用，有利于改善爆破效果，可以達(dá)到降低單耗的目的。爆破效果分析如下：

1)方案一a×b=4×3.5，l=2.2，q=0.31：孔網(wǎng)參數(shù)較小，孔深也小，鉆孔深度能夠滿足要求，破碎塊度較小，滿足工程機(jī)械開挖的要求。

2)方案二a×b=5×4，l=2.5，q=0.32：孔網(wǎng)參數(shù)增大，孔深也相應(yīng)增大，鉆孔深度能夠滿足要求，破碎塊度滿足工程機(jī)械開挖的要求。

3)方案三a×b=6×4，l=2.8，q=0.35：孔網(wǎng)參數(shù)和鉆孔深度都進(jìn)一步增大，但因螺旋鉆孔深后下部鉆屑不容易提升出孔，孔深不容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致裝藥深度不夠，堵塞長(zhǎng)度偏短，爆后部分孔間未聯(lián)通。

根據(jù)以上小規(guī)模試驗(yàn)，考慮鉆孔設(shè)備性能，確認(rèn)實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目的爆破開挖中采用方案二的孔網(wǎng)參數(shù)：a×b=5×4，l=2.5，q=0.32進(jìn)行后續(xù)爆破作業(yè)，其他平臺(tái)遇到土質(zhì)變化時(shí)，具體單耗需要根據(jù)不同區(qū)域土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。有條件的應(yīng)該先進(jìn)行小規(guī)模爆破作業(yè)試驗(yàn)，以確保爆破效果。

3 邊坡孔的爆破參數(shù)試驗(yàn)

在東幫603平臺(tái)外側(cè)進(jìn)行了83個(gè)坡面孔的爆破試驗(yàn)，孔深7 m～10 m，孔距6 m～7 m，頂盤抵抗線受邊坡頂面堆土的影響，在2.8 m～5 m變化。

爆破試驗(yàn)效果如圖4，圖5所示。爆破效果分析如下：

1)采用設(shè)計(jì)的參數(shù)，控制單耗0.7 kg/m3，總體達(dá)到了預(yù)期的目的。

2)土層在不同地段有變化，導(dǎo)致破碎效果有差異。

3)受土堆影響，鉆孔一般位于凍土層后的非凍土層或接近非凍土層，一次鉆孔深度不宜過大，深度過大后，易于發(fā)生塌孔、提鉆困難、底盤抵抗線與上盤抵抗線差異過大。

4)最北端靠近斜坡道地帶，因臺(tái)階高度減小，邊坡碼放的土堆高度較大，盡管鉆孔深度加大了，但邊坡孔未能將碼放的土堆推倒。

4 斜坡道孔爆破參數(shù)試驗(yàn)

斜坡道布置四排孔，每排8個(gè)孔，中間兩排孔同時(shí)起爆，兩側(cè)各排延期60 ms起爆。

4.1 斜坡道孔爆破試驗(yàn)參數(shù)

在同一炮眼直徑(150 mm)的前提下，孔網(wǎng)參數(shù)5×4.5，孔深2.5 m，堵塞長(zhǎng)度1.5 m，單耗0.32 kg/m3，詳細(xì)見表2。

表2 斜坡道孔試驗(yàn)參數(shù)

4.2 斜坡道孔爆破效果分析

爆破試驗(yàn)效果如圖6所示。

爆破效果分析如下：

1)坡面爆破試驗(yàn)總體效果理想，后續(xù)作業(yè)按原設(shè)計(jì)方案實(shí)施，因土堆引起鉆孔前方土層較厚時(shí)，需要減小孔距，以增大爆破作用力。

2)部分孔眼間沒有貫通，呈現(xiàn)可見爆破漏斗。

3)因平臺(tái)采用逐排孔內(nèi)延時(shí)，有利于介質(zhì)破碎，平臺(tái)孔單耗可適當(dāng)減小。

4)不同地段土質(zhì)有差異，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整爆破參數(shù)，加強(qiáng)堵塞質(zhì)量。

5 結(jié)語

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得了適合該礦季節(jié)性凍土的爆破孔網(wǎng)參數(shù)、孔深和單耗。其中平臺(tái)孔爆破試驗(yàn)參數(shù)為：炮眼直徑150 mm，孔網(wǎng)參數(shù)5×4，鉆孔深度2.5 m，設(shè)計(jì)單耗0.32 kg/m3；邊坡孔爆破試驗(yàn)參數(shù)為：孔深7 m～10 m，孔距6 m～7 m，頂盤抵抗線受邊坡頂面堆土的影響，在2.8 m～5 m變化，控制單耗0.7 kg/m3；斜坡道孔爆破試驗(yàn)參數(shù)為：炮眼直徑150 mm，孔網(wǎng)參數(shù)5×4.5，孔深2.5 m，堵塞長(zhǎng)度1.5 m，單耗0.32 kg/m3。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)該露天礦山凍土的爆破剝離，對(duì)季節(jié)性凍土爆破工程具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

[1] GB 50324-2001，凍土工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[2] 程國(guó)棟,何 平.多年凍土線性工程[A].青藏鐵路學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)秘書處、甘肅省鐵道學(xué)會(huì),2001：1-3.

[3] 王 煥.青藏高原多年凍土爆破施工技術(shù)研究[[J].鐵道建筑，2004(11):49-51.

[4] 陳 彬,劉學(xué)武.凍土爆破方法[J].露天采煤技術(shù)，1997(1):22-24.

[5] 馬芹永.人工凍土鉆眼爆破法[J].冰川凍土，1997,19(3):263-267.

[6] Wightman W.D.,McCarry D.C.Proceedings of the 10th Rapid Excavation and Tunneling Conference[C].Proceedings-Rapid Excavation and Tunneling Conference，1991,954.

[7] Smith L.B.,Notenboon W.g,Campbell M.,et al.Pangnirtung water reservoir.Geotechnical aspcts[J].Canadian Geotechnical Journal，1989,26(3):335-347.

The research on seasonally frozen ground blasting parameter test

HUANG Ming-sheng

(ChongqingInstituteCo.,Ltd,ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroup,Chongqing400037,China)

According to Livingston blasting crater theory, through a large number of trials which took the blasting and excavation of seasonally frozen ground in Heishan strip mine as the background. On the basis of the parameters contrast test and effect analysis under multifarious blasting method of different permafrost conditions, the optimum data were given in terms of diameter of drilling hole, hole net parameters, unit explosive consumption, has the reference value for the seasonally frozen blasting project.

seasonally frozen ground， loose blasting， hole net parameters， experimental study

1009-6825(2014)11-0098-02

2014-01-25

黃明升(1986- )，男，助理工程師

TU411

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