李　南、郭　忠、王　萌、宋延君

（1.新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆烏魯木齊830002；2.新疆天池能源有限責(zé)任公司，新疆昌吉831100）

準(zhǔn)預(yù)裂爆破技術(shù)在南露天煤礦的應(yīng)用

李南*1、郭忠1、王萌1、宋延君2

（1.新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆烏魯木齊830002；2.新疆天池能源有限責(zé)任公司，新疆昌吉831100）

以滿足大井礦區(qū)南露天煤礦首采一區(qū)北端幫工程質(zhì)量要求為基礎(chǔ)，從技術(shù)、施工等方面分析了使用準(zhǔn)預(yù)裂爆破的可行性、必要性和合理性，旨在利用現(xiàn)有的爆破技術(shù)、爆破理論、爆破器材對(duì)預(yù)裂爆破技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，靈活地應(yīng)用預(yù)裂爆破技術(shù)，促使該技術(shù)更加完善。

露天煤礦；準(zhǔn)預(yù)裂爆破；端幫

1　概述

傳統(tǒng)意義上的預(yù)裂爆破是沿開(kāi)挖邊界布置密集炮孔采用不耦合裝藥或者裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)爆破之前起爆，在爆區(qū)和保留區(qū)之間形成一道有一定寬度的貫穿裂縫，以減弱主體爆破對(duì)保留巖體的破壞，并形成平整的輪廓面的爆破作業(yè)。

在此基礎(chǔ)上，不少學(xué)者提出了準(zhǔn)預(yù)裂爆破理念，與傳統(tǒng)意義上的預(yù)裂爆破區(qū)別如下：（1）預(yù)裂爆破孔間距一般設(shè)計(jì)為炮孔直徑的8～12倍，準(zhǔn)預(yù)裂爆破孔間距一般設(shè)計(jì)為炮孔直徑的11～22倍，增加50%以上；（2）預(yù)裂爆破的起爆順序是先起爆預(yù)裂孔，再起爆緩沖孔和主爆孔；準(zhǔn)預(yù)裂爆破的起爆順序是先起爆緩沖孔，再起爆預(yù)裂孔，最后起爆主爆孔。

2　研究的背景

大井礦區(qū)南露天煤礦采場(chǎng)邊幫分為工作幫、非工作幫、端幫。

工作幫質(zhì)量要求相對(duì)較低，只需要在爆區(qū)的最后一排使用70°傾斜孔并適當(dāng)降低裝藥高度即可達(dá)到質(zhì)量要求；非工作幫和南端幫是最終邊幫，質(zhì)量要求最高，要嚴(yán)格按照預(yù)裂爆破工藝施工，確保非工作幫和南端幫的長(zhǎng)久穩(wěn)定和安全；北端幫由于涉及采區(qū)轉(zhuǎn)向，留存時(shí)間相對(duì)非工作幫和南端幫較短，質(zhì)量要求介于工作幫和非工作幫、南端幫之間，為降低施工成本，加快施工進(jìn)度，在接近預(yù)裂爆破的的基本要求和設(shè)計(jì)、施工規(guī)范的基礎(chǔ)上，決定對(duì)北端幫采用準(zhǔn)預(yù)裂爆破技術(shù)。

3　準(zhǔn)預(yù)裂爆破參數(shù)

借助預(yù)裂爆破的參數(shù)計(jì)算公式和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，根據(jù)大井礦區(qū)南露天煤礦的地質(zhì)地形條件，主爆區(qū)臺(tái)階高度15m，超深1.5m，孔徑138mm，采用大孔距小排距的布孔方式，孔距8m，排距5m，炮孔密集系數(shù)1.6。準(zhǔn)預(yù)裂爆破參數(shù)確定如下：

（1）孔徑。在應(yīng)力波作用下，孔徑越大，初始裂縫長(zhǎng)度越長(zhǎng)，因此準(zhǔn)預(yù)裂爆破孔徑與主爆區(qū)一致，采用138mm直徑。

（2）孔距。準(zhǔn)預(yù)裂孔孔距a=11～22倍炮孔直徑，因此a=1.5～3m，根據(jù)巖石性質(zhì)，目前采區(qū)巖石以中硬巖居多，因此取a=3m。

（3）孔深。北端幫設(shè)計(jì)坡面角α=60°，設(shè)計(jì)孔深L= H/sinα+h，經(jīng)長(zhǎng)期施工總結(jié)，h=0，L=17.3m，底部是中硬巖時(shí)采用加強(qiáng)底部裝藥克服夾制作用。

（4）排距。在施工過(guò)程中，考慮到準(zhǔn)預(yù)裂孔的影響，緩沖孔距離準(zhǔn)預(yù)裂孔5m，距離主爆區(qū)5m，緩沖孔孔深7m。炮孔布置見(jiàn)圖1。

圖1　炮孔布置示意圖

（5）炮孔填塞。為了保持高壓爆破氣體必須對(duì)孔口進(jìn)行填塞。如果填塞長(zhǎng)度過(guò)短而裝藥高度過(guò)高，則可能導(dǎo)致孔口成漏斗狀；如果填塞長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)而裝藥高度過(guò)低，則很難在頂部形成完整的預(yù)裂縫。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，填塞長(zhǎng)度一般為炮孔直徑的12～20倍，結(jié)合礦區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，填塞長(zhǎng)度取2m。

（6）裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)多次嘗試，采用將炸藥用膠帶固定在導(dǎo)爆索上，然后裝入炮孔的施工方法。在炮孔的上部和中部使用直徑35mm，重量0.15kg的巖石膨化炸藥，每3根炸藥做成一捆，捆與捆之間間隔0.6～1m；炮孔的底部使用2～4根直徑90mm、重2.5kg的乳化炸藥。這種裝藥結(jié)構(gòu)有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①底部加強(qiáng)裝藥可以克服根底，經(jīng)實(shí)際施工驗(yàn)證，可以不打超深，減少了鉆孔工作量。②底部加強(qiáng)裝藥可以克服炸藥與炮孔之間的摩擦，順利將炸藥裝入炮孔。③將炸藥固定在導(dǎo)爆索上的工作量相對(duì)減少，可以加快施工速度。④可以根據(jù)地質(zhì)地形變化靈活調(diào)整炸藥位置和延米裝藥量。裝藥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

4　準(zhǔn)預(yù)裂爆破效果及質(zhì)量控制措施

圖2　裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

（1）本文準(zhǔn)預(yù)裂爆破參數(shù)是在預(yù)裂爆破理論指導(dǎo)下，結(jié)合大井礦區(qū)南露天煤礦地形地質(zhì)條件、鉆孔機(jī)械、爆破要求及爆破規(guī)模，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期施工總結(jié)改進(jìn)的優(yōu)化參數(shù)，北端幫軟巖區(qū)域半壁孔率在30%左右，中硬巖區(qū)域半壁孔率在65%左右，坡面平整度小于±150mm，滿足礦方質(zhì)量要求。準(zhǔn)預(yù)裂爆破效果見(jiàn)圖3。

圖3　準(zhǔn)預(yù)裂爆破效果圖

（2）在巖石天然節(jié)理裂隙發(fā)育的地方，爆破后的巖石縫容易沿著其天然節(jié)理方向展開(kāi)，針對(duì)此情況可采用在裝藥炮孔之間加設(shè)導(dǎo)向空孔，可明顯改善準(zhǔn)預(yù)裂爆破效果。

（3）鉆孔質(zhì)量直接影響到最終的準(zhǔn)預(yù)裂效果，要嚴(yán)格控制布孔、穿孔質(zhì)量，將測(cè)量放樣、鉆孔角度、鉆孔深度的誤差控制在允許范圍之內(nèi)。

5　結(jié)束語(yǔ)

（1）與預(yù)裂爆破相比，準(zhǔn)預(yù)裂爆破孔距增大50%以上，在很大程度上可以降低爆破施工成本和提高施工進(jìn)度?？赏ㄟ^(guò)對(duì)露天煤礦不同邊幫進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)，按照質(zhì)量分級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)裂爆破、準(zhǔn)預(yù)裂爆破，避免過(guò)分追求半壁孔率和坡面平整度，可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）準(zhǔn)預(yù)裂爆破與逐孔起爆網(wǎng)路配合使用，可減小爆破震動(dòng)危害，對(duì)露天煤礦邊坡、地面重要建筑工程的安全性具有重大意義。

（3）在地質(zhì)地形特別復(fù)雜的地方，挖運(yùn)時(shí)使用移動(dòng)液壓破碎機(jī)配合挖掘機(jī)刷幫，可獲得更好的坡面平整度。

（4）由于爆破環(huán)境的復(fù)雜性和爆破理論研究相對(duì)滯后，本文準(zhǔn)預(yù)裂爆破參數(shù)還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，但對(duì)其他露天煤礦邊坡控制工程具有很好的借鑒意義。

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TD235.4

B

1004-5716（2016）04-0143-03

2015-04-01

李南（1988-），男（漢族），安徽宿州人，助理工程師，現(xiàn)從事爆破工程技術(shù)工作。