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大型露天礦山新水平開拓出入溝的爆破設計

2016-10-26 責任編輯:崔瑋娜

龔葉飛  李毅

(江西銅業集團公司德興銅礦,江西德興,334224)

摘要:本文敘述了南方豐富地下水環境下新水平開拓出入溝的爆破設計與施工方案,運用控制爆破理論,對關鍵爆破環節進行優化,實現了露天礦新水平快速、經濟開拓的主要目標,并對爆破經驗進行總結。

關鍵詞:露天礦;地下水;新水平;開拓;爆破設計

 

德興銅礦是一個特大細脈浸染型斑巖銅礦,年爆破礦巖總量達1.255億噸[1]。隨著開采深度的增加,銅廠采區已經進入凹陷開采。上部采礦臺階隨著不斷開采而消失,為采礦生產持續均衡,下部需要不斷開拓新的臺階來補充。

新水平開拓是保證露天采礦場合理規劃開采布局,擴大備采礦量儲備,保障礦山出礦能力均衡的重要手段。

新水平準備的開拓關鍵在于掘溝速度。德興銅礦采用19.9m3的2300XP AC大電鏟、載重220t電動輪實施開溝作業,按8%的標準坡度進行開拓。新水平開拓一般選擇在10~12月干旱的非雨季進行,這樣可避免雨水對采礦設備、爆破的影響[2]

1爆區環境

德興銅礦地處南方多雨地區,下涌水量較大,局部巖性破碎容易垮孔,不利于穿孔爆破作業,新水平開拓困難。針對這一難點,選擇巖性較硬、較完整的區域開拓新水平。根據采掘工程需要,銅廠采區-25m臺階新水平開拓在10月下旬進行。-10~-25m聯絡道高差15.Om,設計路面凈長175m,總長181m,凈寬46.Om,總寬52m,爆破區域位于-lOm水平中盤部位,屬難爆巖(見圖1)。

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2爆破方案

2.1設計思路

選擇旱季實施新水平開拓。開拓位置選在巖性相對較硬,有利穿孔成孔,匯水集中,排水設施布置方便的地段。布孔采用垂直于下溝方向布孔,選擇合理的孔網參數,提高爆堆的松散系數。孔深采用全深孔,方便挖掘設備后期處理。

2.2開拓設備

新水平開拓的穿孔設備選擇高鉆架高風壓鉆機,以提高新水平開拓穿孔效率和炮孔質量,便于快打快放,并保證爆破質量。挖掘設備為斗容19.9m3的PH2300XPC 電鏟。實踐表明,使用大電鏟下溝優勢明顯,作業效率高,對電鏟工作面要求低。其余開拓設備為載重220t 730E電動輪、制藥量15t的BCRH-15B乳化炸藥現場混裝車。以達到高效、快速新水平開拓的目的。

3爆破參數

3.1布孔方式

根據礦山開采經驗采用三角形布孔方式,確保炸藥能量的充分利用。孔網參數調整到比正常開采區正常孔網縮小10%~20%,以利于提高爆堆的松散系數,減少根底大塊,提高采礦設備挖掘效率。布孔采用垂直于下溝方向布孔,每面炮五排(一般布奇數排),每排10個孔左右,目的在于及時進行爆破,減少因炮孔放置時間長而出現垮孔現象。由于空間條件限制,第二面炮四排(見圖2)。

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3.2炸藥單耗

由于下溝寬度狹窄,巖石受到的夾制作用大,需較大的炸藥單耗[3]。乳化炸藥單耗為1.41kg/m3,起爆排裝藥量最高,然后逐步向兩邊遞減。

3.3孔距和排距

孔網參數調整到比開采區正常孔網縮小15%左右,即孔距a=6m,排距b=6m。為保證排間起爆效果,第一面炮中間排距b調整為5m(見表1)。

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3.4孔徑與孔深

德興銅礦炮孔直徑為250mm。孔深是由臺階高度和超深確定:

L=H+h

式中L——孔深;

H——臺階高度,H=15m;

h——超深,考慮此處巖石堅硬,超深由傳統2.5m加大到3m。

經計算得出孔深L=15+3=18m。

3.5深孔爆破參數

深孔爆破參數見表l。

3.6深孔裝藥結構

深孔裝藥結構如圖3所示。

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4起爆網路

4.1起爆網路

第一面炮采用中間一排先響,分段起爆的方法,其他各面炮采用V形起爆順序。孔內和地表均采用山東奧瑞凱公司的導爆管雷管,采用小秒量毫秒延期雷管(9.Ms地表管),起爆點選取第三排中間位置的炮孔,以便起爆后能為其他炮孔創造自由面(見圖4~圖6)。

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其他各面炮采用V形起爆順序。遵循快排慢列的原則,控制排用17Ms導爆管延時,雁行列用42Ms導爆管延時。控制排用17Ms有利于巖石的破碎,雁行列用42Ms控制爆堆的推進距離,為爆堆移動創造補償空間;側后排用大秒量可以控制側沖和后沖,減少后續爆破作業面的清掃工作。

4.2爆破安全

由于要創造自由面,一般來說,會產生較大的飛石。因此,要嚴格控制爆破飛石對設備、人員的影響。爆破時個別飛散物的安全允許距離按下式計算[4]

Rf=20n2wKf

式中   Rf----個別飛散物的安全允許距離;

n----爆破作用指數(德興銅礦為加強松動爆破,取保守值1);

w----最小抵抗線(取保守值6);

Kf----安全系數,一般選1~I.5(取保守值1.5)

經計算Rf為180m。

為盡量避免飛石造成的破壞,采取以下措施:

(1)雁行列用大秒量(42Ms),為爆堆移動創造補償空間。

(2)采用逐孔起爆方式,側后排位置藥量減少。

(3)爆破時要求設備撤離到距爆區200m處。

(4)嚴格按設計施工,確保充填高度和質量[5]

5現場施工要點

新水平開拓時,由于地下涌水量大,成孔困難、垮孔普遍,應采取快打快放的方式,控制爆破規模。第一、二面炮放完以后,讓電鏟迅速下溝掘進,并用移動水泵排水入臨時水倉。

水孔裝藥需要注意:

(1)裝藥車皮管盡量保持垂直人孔,防止皮管與孔壁過度摩擦造成垮孔。

(2)皮管要放到孔底后再裝藥,防止炸藥上浮影響爆破質量。

(3)合理控制提升皮管的速度,防止藥性被水囊隔離。

(4)充填時控制充填速度,一小時后進行回填。

6爆破效果

爆破后形成的-25~-10m出入溝寬度、坡度和長度都滿足原設計要求。電鏟作業后無根底,大塊率為0.56%,爆堆塊度均勻,電參作業效率高。

通過此次爆破設計、施工,本人認為新水平開拓爆破應注意以下幾點:

(1)選擇合適氣候條件開拓.選擇巖性較硬、較完整的區域開拓。

(2)縮小孔網參數,增加炮孔超深,提高出入溝掏槽爆破的爆破效果。

(3)規劃布孔方向,科學地進行地表網路設計。

(4)嚴格按照爆破設計規范進行現場施工。

參考文獻

[1]程根祥.影響德興銅礦爆破效果的因素分析及改進[J].現代礦業,2011,(2)·

[2]周少兵.大型露天礦新水平開拓方法及其改進[J].金屬礦山,2004,(12)·

[3]高文學,金乾坤,等.溝槽深孔微差爆破的工程實踐和數值模擬[J].爆破與沖擊,1999,(2)·

[4]汪旭光,鄭炳旭,等.爆破手冊[M].北京:冶金工業出版社,2010·

[5]蒲傳金.炮孔因素對露天臺階爆破效果的影響分析[J].爆破,2008(1)·

摘自《中國爆破新進展》