曾念均 張春太 李海濤

四川省洪雅青衣江元明粉有限公司，中國(guó)·四川 眉山 620360

1 引言

鈣芒硝礦大爆破是鈣芒硝礦采礦中的必要環(huán)節(jié)，爆破規(guī)模也從原來(lái)的單次爆破幾噸到幾十噸，再到現(xiàn)在的上百?lài)嵉谋?；從裝填成品條狀炸藥到現(xiàn)在裝填現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥，不論是從產(chǎn)品性能還是從安全上都日新月異，爆破發(fā)展以及爆破技術(shù)可謂是突飛猛進(jìn)。

2 工程概況

3310溶區(qū)位于井田西南部，距主井口距離為1668m（直線距離594m）；溶區(qū)走向106°、傾向16°、傾角3°，爆破高度8.95m。落礦走向平均長(zhǎng)度126m，落礦傾向長(zhǎng)度252m，爆落巖石693000t，為確保地表不塌陷，保留礦柱面積8323.7m2。

3 爆破區(qū)地形地貌地質(zhì)條件

該溶區(qū)地面屬低山丘陵，溶區(qū)平均標(biāo)高+326.2m。爆破對(duì)應(yīng)地面為余坪鎮(zhèn)福寶村，地面標(biāo)高+530m，高差203.8m，地表有少量住戶。爆破礦層為灰綠色中－粗晶鈣芒硝礦，由2個(gè)單層組成，密度為2.7t/m3。礦層頂板為灰綠色鈣芒硝礦，礦石硬度f(wàn)=6-7。

4 爆破設(shè)計(jì)

4.1 溶區(qū)設(shè)計(jì)

溶區(qū)沿傾向布置切巷7根和沿走向布置平巷15根，成網(wǎng)格狀設(shè)置105個(gè)礦房，礦房間距18m。

4.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

溶區(qū)采用中深孔擠壓爆破。

①炮孔直徑55mm，平巷布置拉槽炮孔，切巷布置切割炮孔；溶區(qū)中深孔用YT-90型鉆機(jī)施工，炮孔呈扇形布置。

②孔深：平巷4.9m-9.7m，切巷6.6m-9.7m。

③拉槽炮孔排距1.4m，孔底距2.4m，孔底密集系數(shù)取1.33。

④切割炮孔首排抵抗線取0.7-0.8m，排間距1.8m，孔底距2.5m。

⑤單位炸藥消耗量：0.82kg/m3。

⑥裝藥系數(shù)：平巷71%，切巷75%。

⑦補(bǔ)償空間系數(shù)：12.8%。

4.3 爆破器材

①炸藥選用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥；敏化密度控制在1.05-1.15g/cm3。

②導(dǎo)爆索選用5#普通導(dǎo)爆索。

③雷管選8#毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管雷管，導(dǎo)爆管長(zhǎng)度14m。

④選用普通導(dǎo)爆管。

4.4 裝藥量計(jì)算

根據(jù)實(shí)際炮孔布置，裝藥量調(diào)整為210506kg。

4.5 單排裝藥量

平巷裝藥按裝藥系數(shù)71%計(jì)算，每墩裝藥量為519kg；

切巷裝藥安裝藥系數(shù)75%計(jì)算，每排裝藥量為189～208kg。

4.6 爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

本次爆破使用毫秒導(dǎo)爆管雷管（MS2，MS5，MS8～MS19）。要求必須是同一廠家同一批次生產(chǎn)并且有危險(xiǎn)品合格證且齊全，有產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，雷管外觀無(wú)缺陷、無(wú)過(guò)期的非電雷管。

①網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。

采用導(dǎo)爆索作為網(wǎng)絡(luò)主線，起爆點(diǎn)設(shè)置在4切巷1平巷天井處，敷設(shè)塑料導(dǎo)爆管至地面用擊發(fā)槍起爆。

為了降低同段起爆藥量，減少對(duì)地表的振動(dòng)，該次溶區(qū)以平巷為延時(shí)區(qū)域，各平巷之間用MS-2段雷管延時(shí)。每根平巷在4至5切中間再用MS-5段雷管進(jìn)行延時(shí)，見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)示意圖。

圖1 爆破網(wǎng)絡(luò)示意圖

②爆破網(wǎng)絡(luò)傳爆時(shí)間計(jì)算。

t導(dǎo)爆索=（導(dǎo)爆索傳遞長(zhǎng)度）/6000×1000=(252+63)/6000×1000=52.5ms。

t延時(shí)=25×延時(shí)區(qū)域數(shù)量=25×14=350ms。

t導(dǎo)爆管=(10×1+14)/1600×1000=15ms（炮孔內(nèi)雷管腳線10m；14個(gè)區(qū)域延時(shí)雷管搭接導(dǎo)爆索后剩余雷管腳線長(zhǎng)1m）。

t總=52.5+350+15=417.5ms，即爆破網(wǎng)絡(luò)傳爆時(shí)間[1]。

③首段管選擇。

按首段管選擇原則，應(yīng)選擇延時(shí)時(shí)間大于417.5ms的雷管，即MS-11段雷管t11=460ms。根據(jù)炮孔的實(shí)際布置，本次網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上首段管選用MS-8段雷管t8=250ms，待整個(gè)網(wǎng)路完全傳爆時(shí)，首個(gè)延時(shí)區(qū)域（第一平巷）首段雷管已經(jīng)起爆，此時(shí)要考慮首段雷管起爆后產(chǎn)生的飛石和沖擊波對(duì)其他區(qū)域爆破網(wǎng)路的影響。經(jīng)計(jì)算，第八延時(shí)區(qū)域網(wǎng)路傳爆完需用時(shí)：t=250ms≤250ms，第一至第八延時(shí)區(qū)域?yàn)橥耆c(diǎn)燃正面，所以首段雷管起爆后對(duì)第八延時(shí)以前的區(qū)域無(wú)影響，應(yīng)考慮首個(gè)延時(shí)區(qū)域爆破后的飛石和沖擊波對(duì)第九至十五延時(shí)區(qū)以后的影響。

飛石影響：最后一個(gè)延時(shí)區(qū)域與第一延時(shí)區(qū)域相距252m，根據(jù)溶區(qū)網(wǎng)格狀布置的特性，先爆破的第一延時(shí)區(qū)域（一平巷）內(nèi)爆破產(chǎn)生的飛石對(duì)第九至第十五延時(shí)區(qū)域（九至十五平巷）網(wǎng)路無(wú)影響。

沖擊波的影響：從先爆破的第一延時(shí)區(qū)域傳遞到第九平巷需用時(shí)：144/340×1000=423.5ms；傳遞到十五平巷需用時(shí)252/340×1000=741ms。而網(wǎng)路總延時(shí)為417.5ms，所以沖擊波沖從首爆區(qū)域傳遞到最近的第九延時(shí)區(qū)或最遠(yuǎn)的第十五延時(shí)區(qū)，爆破主網(wǎng)路早已傳爆完畢，由此類(lèi)推第一延時(shí)區(qū)域爆破后對(duì)第九、第十……第十四、第十五平巷網(wǎng)絡(luò)都無(wú)影響。

綜上，首段管選擇MS-8理論上是可行的。并且在第十五平巷網(wǎng)絡(luò)后設(shè)置完全傳爆檢驗(yàn)雷管，通過(guò)上次爆破的驗(yàn)證，每次都實(shí)現(xiàn)了全部傳爆[2]。

④起爆順序。

擊發(fā)槍→塑料導(dǎo)爆管→6發(fā)2段導(dǎo)爆管雷管（4切巷1平巷總網(wǎng)）→導(dǎo)爆索→各延時(shí)區(qū)域?qū)П芾坠堋鷮?dǎo)爆索→孔內(nèi)導(dǎo)爆管雷管。

5 爆破安全設(shè)計(jì)

5.1 爆破飛散物

本次爆破工程為礦山地下爆破，爆破時(shí)人員已經(jīng)全部撤離，產(chǎn)生的飛散物不會(huì)對(duì)人員和周?chē)h(huán)境造成危害，故飛石安全距離計(jì)算從略。

5.2 爆破地震波安全距離的確定

①對(duì)地面建筑物的安全距離。

加強(qiáng)擠壓爆破作用指數(shù)取n≤1，取n=1。

最大同段起爆藥量Qmax=1640kg，衰減指數(shù)a=1.8,k=250，振動(dòng)速度v=2.5cm/s

R=( k/v)1/aQmax1/3=152.3m

與實(shí)際的埋藏深度H=203.8m相比屬安全。

②對(duì)井下巷道的安全距離。

根據(jù)中國(guó)《爆破安全規(guī)程》礦山巷道安全震動(dòng)允許震速V=15～30cm/s，在此取V=15cm/s，代入公式：R=( k/v)1/aQmax

1/3=56.3m。即對(duì)爆區(qū)56.3m內(nèi)的巷道采取支護(hù)處理。

5.3 空氣沖擊波的安全距離

故要求井下設(shè)備在459m范圍內(nèi)應(yīng)搬遷或加固，井下人員應(yīng)在直線距離2295m范圍之外，因爆破點(diǎn)距地表191m，由于在起爆前，井下所有人員都已經(jīng)撤出地面，因此不會(huì)對(duì)人員造成影響，但地面人員在起爆前不能站在主井、副井口200m范圍內(nèi)[3]。

5.4 爆破地表振動(dòng)速度的計(jì)算

根據(jù)V=K（Q1/3/R）ɑ

其中V——保護(hù)對(duì)象所在地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度cm/s；

Q——最大一段裝藥量kg，Q=1640kg；

R－爆心至觀測(cè)點(diǎn)的距離m，R=203.8 m；

K.ɑ——與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)；K取250，ɑ取1.8。

根據(jù)V=K（Q1/3/R）ɑ=1.480cm/s＜2.5 cm/s

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》爆破安全振動(dòng)允許標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，地表振動(dòng)速度應(yīng)該控制在1.5～3.0之間，因此此次地表振動(dòng)速度1.480cm/s符合相關(guān)規(guī)定。

5.5 炮煙排放設(shè)計(jì)

該礦配備有專(zhuān)業(yè)的救護(hù)隊(duì)負(fù)責(zé)炮煙排放，采用加強(qiáng)通風(fēng)稀釋炮煙的方法，將炮煙排盡。

爆破炮煙：爆炸后產(chǎn)生大量的炮煙，其中CO濃度高達(dá)50000ppm。

通風(fēng)排煙時(shí)間計(jì)算：

①按照炸藥量計(jì)算需風(fēng)量：

Q =25A， m3/min

式中：25——每使用1kg炸藥的供風(fēng)量m3/min；

A——本次爆破使用的最大炸藥量，該礦A值取210506kg。

Q=210506×25=5262650m3/min。

②按需風(fēng)量計(jì)算排煙時(shí)間：

式中：T——通風(fēng)需要的時(shí)間h；

Q溶區(qū)——排除爆破溶區(qū)炮煙的風(fēng)量800m3/min。

T=109.6h。

本次排煙時(shí)間計(jì)劃約為109.6h，具體時(shí)間以救護(hù)排毒人員檢測(cè)為準(zhǔn)。排放必須達(dá)到中國(guó)國(guó)家允許濃度，不對(duì)環(huán)境及動(dòng)物造成危害。井下所有地點(diǎn)的有毒、有害氣體達(dá)到中國(guó)國(guó)家規(guī)定的允許濃度，并穩(wěn)定在12h以上，方能進(jìn)入井下從事其他作業(yè)[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

6.1 設(shè)計(jì)適用性

論文所介紹的起爆網(wǎng)路系統(tǒng)、有關(guān)參數(shù)以及經(jīng)驗(yàn)公式，適合在鈣芒硝地下礦的中深孔擠壓爆破中使用。由于不同礦山的礦巖性質(zhì)不同，爆破要求不同，因此其他性質(zhì)的礦山在參考應(yīng)用時(shí)，必須結(jié)合礦山自身的條件。

6.2 大規(guī)模化爆破有利用于提高資源利用率

二十多年來(lái)，該公司進(jìn)行了200多次的中深孔擠壓爆破，大藥量爆破伴隨采區(qū)的規(guī)模大型化，采用硐室水溶法需留設(shè)不開(kāi)采的保安礦柱，礦柱大小基本一致，采用大規(guī)模比小型爆破，可減少整個(gè)礦區(qū)內(nèi)的保安礦柱的留設(shè)量，從而提高礦山的資源利用率，一般可比幾十噸炸藥規(guī)?；瓶商岣?0%～15%個(gè)點(diǎn)的資源利用率（小規(guī)模爆破采區(qū)回采率一般在63%～67%之間，大型化規(guī)模爆破在73%～78%之間）。

6.3 起爆網(wǎng)絡(luò)分析

為確保整個(gè)爆破網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)爆性、可靠性和實(shí)現(xiàn)擠壓破碎的目的，雷管段別的選擇是非常重要的。由于爆區(qū)炮孔排數(shù)過(guò)多，先爆孔必須為后爆孔創(chuàng)造出新的自由面，所以排間的傳播雷管必須選擇合適，微差時(shí)間必須認(rèn)真進(jìn)行計(jì)算，微差時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則可能造成先爆孔破壞后爆孔的起爆網(wǎng)絡(luò)和不能實(shí)現(xiàn)擠壓破碎的目的，過(guò)短則后爆孔可能因先爆孔未形成新的自由面而影響爆破效果。本次溶區(qū)爆破在充分考慮上述因素的基礎(chǔ)上，對(duì)雷管的段別選擇進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)過(guò)理論的驗(yàn)算與實(shí)際的工程運(yùn)用，采用雙導(dǎo)爆索以及孔內(nèi)雙雷管起爆的方式，準(zhǔn)爆率達(dá)到了100%。

6.4 規(guī)?；谱鳂I(yè)安全可靠性

中深孔擠壓爆破作為中國(guó)四川地下芒硝礦開(kāi)采的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，安全在這一環(huán)節(jié)占據(jù)最重要的地位。本設(shè)計(jì)中使用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥，采用機(jī)械化作業(yè)，減少了作業(yè)人員，作業(yè)人數(shù)從數(shù)百人減少至數(shù)十人。BCJ-5型小型裝藥機(jī)通過(guò)泵送的方式將乳膠基質(zhì)送入炮孔中，經(jīng)過(guò)敏化后才形成具有雷管感度的成品炸藥。而乳膠基質(zhì)屬于5.1類(lèi)氧化劑，無(wú)雷管感度，實(shí)現(xiàn)了炸藥在運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中的本質(zhì)安全，大大減少了爆破作業(yè)中的安全風(fēng)險(xiǎn)。