硐室爆破在东沟钼矿基建剥离工程中的应用研究

高 奎,曹少亮

(金堆城钼业汝阳有限责任公司, 河南汝阳县 471200)

硐室爆破在东沟钼矿基建剥离工程中的应用研究

高 奎,曹少亮

(金堆城钼业汝阳有限责任公司, 河南汝阳县 471200)

矿山基建剥离是矿山进入生产期的前提,硐室爆破是山坡露天矿山基建剥离期通常采用的爆破方法。根据多年的爆破实践工作经验和研究成果,提出了东沟钼矿基建剥离工程中的硐室爆破设计思路与措施,对东沟钼矿首次硐室爆破设计和实施有着重要参考及应用意义。

东沟钼矿;硐室爆破;剥离工程;导硐

东沟钼矿采选工程是地方重点工程之一,其中东沟钼矿南矿区开采方案为露天分期开采,一期开采境界内基建剥离量达数千万吨,由于矿床地貌呈沟谷切割,山高坡度,剥离任务较大。为了加快剥离进度,尽早揭露矿体,确保选厂按期投产,根据东沟钼矿南区山脊、沟谷较多且不适宜大型设备作业等特点,研究确定露天基建剥离采用硐室爆破的方式进行。

经实际踏勘,首次硐室爆破位于一期境界矿体中心偏西方向,即H20剖面与Z31剖面交汇处(6#井西南方向沟谷内)。爆源中心距6#井约400m,距离东沟村河沿岸居民点约500m。根据硐室爆破工艺、爆破安全要求及首次爆破工程的工期,确定本次爆破规模为:总装药量控制在50t以内,爆破方量在20～25万t以内,导硐和药室开挖进尺在200m左右。

1 爆破方案

为充分破碎岩石,降低爆堆高度,便于挖运工作,节省资金的投入,选用2号岩石炸药(袋装和卷装)作为起爆体,铵油炸药作为主要爆破炸药,采用加强松动微差爆破法。

1.1 药包布置

药包布置时,选择最小抵抗线W不超过25m。原设计爆破高程740～770m,但从实际地形看,在高程720～750m范围内比较适合布置单层药包,且爆破规模可以控制在业主要求范围内。药包详细布置见图1。

图1 药包及导硐平面布置

1.2 爆破参数

爆破参数计算结果见表1。

表1 爆破参数计算成果

当条形药包最小抵抗线差异在7%以内时,不调整药量,否则,增加堵塞段,调整药量。

根据爆破漏斗计算,爆破方量预计为88685.84 m3。

1.3 导硐药室设计

导硐设计以施工方便为前提,以减少工程量为原则。药室设计以便于装药为原则。具体设计为:

导硐高×宽为1.70m×1.25m,药室高×宽为1.70m×1.25m;经计算,导硐总长为130m;导硐药室工程量为276.25m3。

1.4 装药设计

集中药包的装药结构见图2。

图2 集中药包装药结构

1.5 堵塞设计

靠近硐口的药室,其堵塞长度一般大于最小抵抗线,并要特别注意封口严密。结合本爆破工程的实际情况,本设计硐口堵塞长度LT≥1.2W;药室间隔堵塞长度取LJT=2.6m;导硐药室装药堵塞结构见图3;堵塞长度为120m;堵塞方量为255m3。

图3 硐口堵塞结构

2 起爆体及电爆网络

(1)起爆体材料。起爆体用边长30cm的正方形木箱盛装和保护内部结构,起爆体内部一般可装药10～20kg优质炸药。经比较选用卷装的2号岩石炸药作为起爆药。起爆体内的起爆药用两发相同的电雷管(双电雷管)引爆,且两发电雷管并联,然后和同一药室内其它起爆体中的电雷管相串联。

(2)起爆体结构。在起爆体木箱的平行于药室断面的端面上开两个槽形缺口。导线、导爆索分别从缺口插入起爆药箱。导线的端头联接两个并联的相同电雷管(双电雷管),导爆索的端头设导爆索结。将起爆电雷管绑在导爆索结上,导爆索结固定在起爆箱中间,其长度为20cm。为了防止施工时外部拖拽将导线和导爆索拽出,将导线和导爆索固定在槽形缺口内侧的木棍上(见图4)。

图4 起爆体结构

(3)起爆网路。硐室爆破采用的起爆网路通常有双重电爆网路、电爆与导爆索网路、双重导爆索网路、非电导爆管起爆网路等。但最广泛使用的是电爆网路和电爆与导爆索复式网路。因为硐室爆破的起爆网路要求万无一失,而只有电爆网路能用仪表检查,做到心中有数。本工程采用电爆复式网路。爆破微差设计采用药包单独一段起爆,微差段别从前排到后排分为1,3,5,7,9共5个段别。串并联法联接见图5。起爆电源使用380V交流电,2.5mm塑料单芯线,电阻率ρ=7.0Ω/km。经验算,通过每发电雷管电流大于4A,可以安全准爆。

图5 网络设计

3 爆破安全与主要技术经济指标

3.1 爆破震动速度

式中:Q——最大一段起爆炸药量,取11196.64kg;

R——测点至爆源的距离,m;

K、α——与地质地形条件有关的系数和指数,经实测,取K=100,α=1.7。

本工程爆源距6#井400m:V=0.74cm/s＜[v]=5cm/s,安全;

距居民点500m:V=0.51cm/s＜[v]=1cm/s,安全。

3.2 空气冲击波距离

式中:Q0——总装药量,取45229.78kg;

KK——与爆破作用指数和破坏状态有关的系数。

上式是抛掷爆破时空气冲击波的计算公式,松动爆破时,一般不考虑空气冲击波,实际可参照上式估算加强松动爆破时的空气冲击波,本设计取KK=1。代入计算得冲击波安全距离Rk=213m。

3.3 爆破飞石的安全距离

大爆破时,个别飞石的飞散距离受地形、风向和风力、堵塞质量、爆破参数等的影响。本文按下式计算。

式中:Rf——碎石飞散对人员的安全距离;

n——爆破作用指数;

Kf——安全系数,一般选1～1.5。

风大、顺风、抛掷方向正对最小抵抗线应为1.5,山间或哑口地形为1.5～2。结合本工程的实际情况,为了安全起见,本设计取Kf=1.5。经计算,飞石最大距离Rf=371m。

3.4 主要技术经济指标

结合实际的工作条件和同类爆破工程的实际经验,以及爆破工程的实际地形地质条件、现场的实际施工环境,预计爆破主要技术经济指标见表2。

爆破施工是一项技术含量高且具有一定危险性的综合性工作,必须根据现场地形地质、施工机具及工程整体安排等条件进行合理设计和组织施工,对保证工程质量和施工安全都具有重要的意义。

表2 主要技术经济指标

对于本文所提出爆破设计方案,无论从理论上,还是参考类似工程实践经验,皆可以用于解决东沟钼矿基建剥离问题,经严格的分段联网和防护,预计对爆破区不会发生大的破坏,可以较好的达到预期的爆破效果。

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2009-11-11)

高 奎(1972-),男,采矿工程师,从事矿山技术管理和研究工作。