复杂环境下矿山露天开采爆破施工技术

金 铮 王武涛 李创新 常根召

(河南前进化工科技集团股份有限公司)

复杂环境下矿山露天开采爆破施工技术

金 铮 王武涛 李创新 常根召

(河南前进化工科技集团股份有限公司)

介绍了在复杂环境下露天煤矿开采过程中采区形成孤岛、施工道路修筑困难、采区存在大面积温度异常区和高温区等问题的处理方式，提出了首先局部铺筑道路形成临时通道，然后整体剥离，高温区爆破参数优化的施工方案，并给出了相应的矿山开采安全技术措施，在施工过程中取得了较好的效果，可供同类工程参考。

复杂环境 孤岛 温度异常区 高温区 爆破参数 安全技术措施

羊齿采区是汝箕沟无烟煤分公司露天采区之一，C区位于羊齿采区西侧，地形陡峭，C区最高标高较东侧+2120平盘高约100 m。在东区施工过程中，C区形成“孤岛”，难以直接修筑道路至顶部，施工地形极为复杂，对后期开采工作影响很大。如不及时对C区进行降段处理，开采难度将随着羊齿采区其他施工区的推进逐步增加。另外，C区中下部存在大面积温度异常区和高温区，并且山体表面有高温蒸汽冒出，增加了施工难度。在施工过程中面临的问题：①采区高程落差较大，修筑道路空间不足，采用传统的施工方法，难度大，危险性高；②采区工程量较大，爆破剥离量约130万m3，装车平台标高+2 000 m，高程落差最大达到200 m以上，在温度异常区和高温区作业，施工难度更大。

1 施工技术方案

1.1 孤岛降段处理

(1)在C区虚渣排土场西侧+2 117 m水平采用液压挖掘机以不大于25%的坡度向C区上方铺垫辅助道路至+2 180 m水平，作为挖掘机和钻机的临时道路，路宽设计为5 m，两侧修筑底宽大于3 m、顶宽大于2 m、高度不小于1.5 m的安全土挡。

(2)由+2 180 m水平至C区顶部的道路根据地形沿山脊修筑，对于挖掘机无法挖动的硬岩，采用钻孔爆破法处理。钻爆、甩渣交替循环，直至将道路修筑至C区顶部。对C区顶部平整处理后通过钻孔爆破按10 m台阶高度向下开拓。

(3)运用液压挖掘机对C区最上部进行平整处理，循环采用穿孔、爆破倒堆下排的方法进行降段处理，直至整体水平降至设计剥离高度，形成剥离平台，在此过程中辅助道路标高也随之降低，从而形成辅助开拓系统。

1.2 矿山露采爆破方案优化

C区地形起伏较大，炮孔分为浅孔和深孔2类。深孔台阶爆破整体使用微差爆破技术[1-3]，根据现场实际情况，台阶高度设计为10 m，装药结构主要采用连续耦合装药，岩性变化较大的特殊地段和特殊环境下采用分层装药。高温区爆破主要采用粉状乳化炸药，非高温区主要采用现场混装铵油炸药、水孔装药、起爆药包，二次改炮主要采用各种规格的成品乳化炸药。针对前排部分的不规则区域，为避免抵抗线过大，可钻倾斜孔或加密孔。炮孔装药结构见图1，爆破设计参数见表1，浅孔台阶爆破参数根据实际情况适当调整。为达到增加爆堆的延伸距离和减少挖掘机甩弃量的效果，采用导爆管-导爆索排间微差起爆网路。

图1 炮孔装药结构

1.3 高温区爆破施工措施

在高温区爆破装药过程中，将孔内温度超过50 ℃ 的区域定为高温区，将温度为25～49 ℃的区域定为温度异常区[4-5]。在高温区严禁装药爆破，可采用注水的方式进行降温。注水降温根据由外向内、先低温后高温的原则，采取沿裂隙注水或注水孔注水的方式，循序渐进逐渐靠近火源中心，实行分离、孤立，进而消除，当温度降至49 ℃以下且10 min内不反弹的高温区可按温度异常区进行管理。孔温测值以计划爆破区域内每个炮孔测温的最高值为准，采用红外线或热敏电阻测温仪进行测温，部分区域可采用上述2种仪器同时测量，以高值为准。

表1 台阶爆破参数

温度异常区单次爆破总孔数不超过8个，台阶高度不超过10 m，每孔由2名作业人员负责，8个孔同时装药。在温度异常区进行爆破作业时，选用岩石粉状乳化炸药，通过“二人制”进行网络连接，采用导爆索下孔，地表采用导爆索连接，爆区内严禁使用雷管，导爆索主线联出爆区外用导爆管雷管连接，温度异常区作业时应做好前期准备工作，缩短操作时间，从开始装药到爆破结束耗时不宜超过3 min。

2 矿山开采主要安全措施

2.1 装车平台安全技术措施

①装车平台施工时间，施工人员应采取相关的保护措施；②装车平台施工时严禁一切无关人员和设备进入施工现场；③装车平台外围须修筑安全土挡，安全土挡底宽不小于5 m，高度不小于3 m，防止C区上部倾倒的剥离物威胁下方人员及设备安全；④施工时安排专人实时观测上方山体情况，如发现山体裂缝或山体有碎石滚落等现象，立即停止施工，并撤离相关人员和设备；⑤挖掘机在上方甩料时，应在上部剥离平台和下部装车平台现场指派专人进行指挥；⑥上部剥离甩渣时，现场指挥人员应实时观测附近山体情况，严禁上部甩料和下部装车平台同时作业，上部剥离平台甩渣时，下部装车平台内不得停放设备，并设安全警示牌，派专人值守；⑦下部装车平台液压挖掘机采装高度不得大于10 m，否则应采取措施进行处理，多台装载设备和运输车辆同时作业时，其安全距离应符合相关作业规程的规定。

2.2 辅助道路安全修筑措施

①道路修筑全过程采用液压挖掘机开挖，严禁夜间作业；②修路过程中，作业设备与相关人员应保持10 m以上的安全距离；③由于C区上方面积小，刚开始施工时液压挖掘机和钻机无法同时施工，可采取轮流施工的方式进行；④由于所修筑道路为辅助道路，作业设备加油须下至+2 117 m水平指定的安全地点加油，加油车严禁通行辅助道路；⑤当修路过程中出现伞檐时，应立即清除，之后方可继续作业；⑥由于所修辅助道路坡度达到25%，因而液压挖掘机和钻机行走和作业时应时刻保持重心平稳，避免侧翻和后翻；⑦辅助道路宽度不小于5 m，两侧应修筑底宽不小于3 m、顶宽不小于2 m、高度不小于1.5 m的安全土挡；⑧严禁在大雪、大风、大雾天气进行施工作业，须将人员及设备撤离施工工作面；⑨修路过程中应安排专职安全员到现场指挥。

2.3 穿孔安全措施

①确保钻孔有足够的作业区域及平整度，防止钻机倾倒；②钻机在工作台阶边缘进行钻孔作业前，应检查钻孔的位置能否满足钻机作业的安全距离及工作面有无安全隐患(有无伞檐、裂纹、裂隙等)；③沿台阶边缘走钻时，履带(外侧)距台阶边缘不得小于2 m；③进入温度异常区前，应检查钻机及空压机灭火器材配备情况，在温度异常区域进行穿孔作业时，应将空压机停放于常温区域；④由于刚施工时C区上方面积小，走钻时应由班长负责指挥，钻机移动时应按指定线路行走；⑤严禁回转器反转钻进；⑥作业时，如因系统压力突然大幅度升降引起回转、推进速度巨变，应立即停机并及时处理；⑦当钻杆倾角大于30°卸杆时，操作人员不得正对钻杆，防止钻杆滑出伤人；⑧机器停止工作时，应转移至安全地点停放。

2.4 爆破作业安全措施

①爆破装药前，应了解周围危及安全的不利环境因素，及时掌握气象、水文资料，遇到特殊恶劣气候、水文情况时，应停止装药和爆破作业；②在爆破施工前，施工队应做好相应的准备工作，进行明确分工，按卸药、装药、充填、联线等4个工序进行爆破作业，每个工序应单独作业，严禁平行作业；③炮孔的孔深、积水、孔温、坍塌、堵塞等信息应在炮孔周围安置明显标识，并标注具体数据；④在温度异常区，“二人制”连接网络责任到人，其中一名经验丰富、动作熟练的施工人员负责网络连接，另一施工人员进行网络检查，其他人员撤至安全区；⑤严格做好爆破警戒工作，由专人指挥负责，爆破区20 m外周边插上红旗并派专人警戒，严禁非爆破人员和车辆进入，C区爆破作业时警戒范围不得小于300 m。

3 结 语

高温区爆破施工是目前露天煤矿开采过程中的一大难题，复杂的地形条件加剧了施工难度。羊齿采区C区开采过程中通过制定合理的降段施工方案、优化设计爆破参数、完善现场安全管理方法以及制定相应的安全防护措施，取得了较好的效果。施工中取得的经验：①针对高程落差较大的露天矿山开采爆破施工，降段处理设计及安全措施的制定应充分考虑地形条件；②温度异常区和高温区施工应严格测量孔内温度，并采取必要的降温措施；③温度异常区和高温区应坚持“少孔多爆”的方法，充分做好装药前期的准备工作，坚持“快装快起爆”的原则；④特殊施工条件下须制定特定的安全措施。

[1] 何 理，钟冬望，刘 建，等.微差爆破试验及爆破振动能量的小波包分析[J].金属矿山，2014(6)：10-15.

[2] 方七林.微差爆破技术在铜陵县虎山硫铁矿的应用[J].现代矿业，2009(10)：95-97.

[3] 彭 辉，池恩安，王谬斯.中深孔台阶爆破降低大块率的措施[J].现代矿业，2014(7)：65-67.

[4] 蔡建德.露天煤矿高温区爆破安全作业技术研究[J].工程爆破，2013，19(1)：92-95.

[5] 许 晨，李克民，李晋旭，等.露天煤矿高温区爆破的安全技术探究[J].露天采矿技术，2010(4)：73-75.

2015-07-22)

金 铮(1987—)，男，工程师，471000 河南省洛阳市高新区春城路5号。