露天矿大区爆破安全起爆网路分析

陈亚军吴志潮

(1.新疆工业高等专科学校,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐,830091;2.新疆雪峰爆破公司,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐,830002)

露天矿大区爆破安全起爆网路分析

陈亚军1吴志潮2

(1.新疆工业高等专科学校,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐,830091;2.新疆雪峰爆破公司,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐,830002)

为了提高露天矿爆破效果,增大爆破量,在大、中型露天煤矿的爆破中,采取了大区排间、孔间毫秒微差爆破。通过导爆雷管和导爆索的有效连接,实现了起爆网路的优化,结果表明,该起爆网络具有大块率降低、爆破后冲作用小、爆破振动减少等优点,实现了安全、高效爆破。

露天矿爆破 大区 起爆网路

新疆许多大、中型露天煤矿深孔爆破工作由爆破公司承担,常采用分区、分段排间或孔间毫秒微差大药量爆破,充分利用导爆管、导爆索两种起爆材料的起爆性能,实现安全爆破作业。

1 概述

1.1 岩体性特征

新疆奇台县某露天煤矿,设计原煤生产能力500万t,是一座正在基建期的深凹露天煤矿,自开工到现在,已降深四个剥离水平,该矿区长期干旱少雨,岩体受风化剥蚀影响,自地表往下20 m处节理裂隙发育,结构面明显,岩体较为松软,爆破以后大块多,属非均质岩体。随着开采深度的加深,有局部地下水渗出,岩体结构面逐渐减少,岩体结构越趋致密,大块率降低,振速加快。

1.2 爆破参数

该矿爆破工作由爆破公司承担,由于爆破工作量大,平均每两个月放3次炮,每次起爆药量50 t左右,起爆孔数900个左右,药量55 kg/孔,炸药单耗0.21 kg/m3,孔距×行距=6 m×4 m,孔深11 m。

1.3 起爆方式

为了达到爆破效果,设计成分区、分段安全复式起爆网路,地面起爆网路中排和排之间采用非电导爆管连接,通过导爆雷管实现分段起爆排间微差,炮区之间采用导爆索和非电导爆雷管连接实现分区毫秒微差起爆,同一炮区的炮孔之间采用导爆索连接实现瞬发起爆。

1.4 爆破方法

对于上部非均质岩体采用分段散状偶和装药,充分利用上、下部药包对炮孔岩石进行均匀破碎;对于下部均质岩体采用集中连续偶和散状装药深孔爆破。

2 安全起爆网路分析

2.1 优化方案设计

2.1.1 炮区划分

为了实现毫秒微差起爆效果,将整个炮区划分为A、B和C共3个炮区,每个炮区炮孔数不超过100个,每排炮孔数不超过10个,起爆点位于A炮区和B炮区之间,见图1,再通过B炮区传向C炮区,实现自A炮区向B、C炮区进行分区传爆的斜线起爆。

2.1.2 实现毫秒微差起爆

为了增强推墙效果,实现分段起爆,减少上部非均质岩体爆破大块率,在每个炮区前5排孔实现排间50 ms微差起爆,之后每两排孔实现100 ms排间微差起爆。与此同时,在炮区之间的同一排孔,实现炮区之间的25 ms的微差起爆。

2.1.3 单位起爆药量确定

由于实现了分区和分段的毫秒微差起爆,相邻炮区间的每排孔依次间隔25 ms起爆,但没有实现各炮区之间排间交叉同时起爆,为了减少爆破振动,多创造爆破自由面,设计采用间隔一个炮区排间后移同时起爆的方法,将A炮区每排孔的起爆时间和C炮区前一排孔的起爆时间定为同一时间,同时起爆,B炮区每排孔的起爆时间和A、C炮区前一排孔的起爆时间相隔25 ms,以此类推,使两个炮区同时起爆孔数不超过20个,一次单位起爆药量不超过1.2 t。

2.1.4 减少爆破振动

爆破地震波大小与一次起爆总药量无关,而取决于最大单位起爆药量,故减少单次起爆单位药量,最大限度地把总装药量在时间和空间上分开,每排炮孔按照爆破设计的延期时间顺序起爆,可对均质岩体爆破起到减振降速的作用。

2.2 起爆网路连接

为了实现大区毫秒微差起爆,保证爆破效果,确保安全起爆,采用排间横向导爆管连接和炮区间纵向导爆管连接,形成安全复式起爆网路,达到相同微差起爆效果。

2.2.1 起爆点连接

采用大起爆器同时引爆两根电雷管,然后同时反向并联连接两根导爆管,一根1段导爆管炮区内横向传爆,另一根2段导爆管向下一个炮区传爆。

2.2.2 炮区内导爆管连接

为了保证传爆效果,A炮区排与排之间选3段导爆管分别与纵向导爆索、横向导爆管和炮区之间纵向导爆管反向并联连接;B炮区根据A炮区纵向连接的2段导爆管和炮区内横向连接的3段导爆管并联实现复式安全同时起爆,以此类推。

2.2.3 炮孔之间导爆索连接

由于采用炸药混装车现场加工铵油炸药,装药速度快,但孔温高,不宜采用导爆雷管起爆。所以,孔间贯通采用导爆索连接,炮孔内采用导爆索瞬发起爆。炮区之间的同一排孔用2段导爆管连接,实现不同炮区的同一排孔微差25 ms间隔起爆。

图1 分区、分段毫秒微差起爆网路

3 爆破效果评价

3.1 大块率降低

由于采用斜线起爆,将会在上部炮区和本炮区先爆孔两个方向产生爆轰作用,台阶上部非均质岩体重复破碎作用效果明显,故采用三角形布孔弥补了空间应力降低区岩石破碎效果差的缺陷,位于两排孔之间的岩石既处于前排孔的回弹位移区内,也处于后排孔的主动位移区内,分别选用2段和3段导爆管进行分区、分段毫秒微差起爆,既增加了合推效应,又加大了补偿空间,因此,爆破后大块明显减少,根据现场资料统计,大块率降低了18%左右。

3.2 爆破后冲作用小

由于前一排先爆孔沿自由面方向形成主动位移区,产生推墙作用,为后一排孔提供爆破自由面,爆力主要朝自由面方向对岩石产生更大破碎作用,后冲作用小。

3.3 爆破振动减少

对于深部均质岩体破碎台阶,由于采用分区、分段毫秒微差斜线起爆,使每个炮区单位起爆药量减少,同一炮区每排孔之间间隔50 ms起爆,不同炮区同一排孔间隔25 ms起爆,炮区内振波作用相互影响叠加,振幅小,减振效果明显。

4 结语

实践证明,对于爆破周期长,药量大的露天煤矿大区爆破,设计安全、适用的起爆网路非常重要。应根据爆破现场具体情况合理划分爆破区域和确定单位起爆药量,确定合理的毫秒微差时间和选择合适的起爆材料,通过优化设计起爆网路和技术合作,使露天大区爆破在先进技术的保障下能安全、有效地加以实施。

[1]陈亚军.岩体构造与爆破作用[M].新疆:科学技术出版社,2006

[2]邓飞编.矿山工程爆破[M].北京:化学工业出版社,2009

[3]郭学斌.爆破工程[M].北京:人民交通出版社,2007

(责任编辑 梁子荣)

Analysis of safe initiation network for large space blasting in open pitmine

Chen Yajun1,Wu zhichao2
(1.Xinjiang Polytechnical College,Urumqi,Xinjiang 830091,China;2.Xinjiang Xuefeng Explosive Material Co.,Ltd.,Urumqi,Xinjiang 830002,China)

In order to enhance blasting effect and increase blasting output,the millisecond blasting was adopted in large space and among holes for many large and medium open pit coalmines.The optimum initiation network was realized by the effective connection of detonator and detonating cord.The initiation network has such advantages as low boulder yield,small back impact and few blasting vibration,achieving safe and high efficient blasting.

open pitmine,large space,initiation network

TD824.2

B

新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2010211A39);新疆维吾尔自治区高校科研计划重点项目(XJ EDU2008I42)。

陈亚军(1961-),男,甘肃兰州人,教授、高级工程师,从事煤矿露天开采设计与爆破教学及研究工作。