马陵山露天花岗岩矿爆破参数的选取与优化

2015-07-26陈克传新沂市福鑫石材有限公司江苏新沂221400

山东工业技术 2015年2期

关键词：优化

陈克传（新沂市福鑫石材有限公司,江苏　新沂　221400）

马陵山露天花岗岩矿爆破参数的选取与优化

陈克传
（新沂市福鑫石材有限公司,江苏新沂221400）

摘要：详细介绍了马陵山花岗岩露天矿爆破参数的选取过程，并通过爆破试验对参数进行优化，降低了大块率，取得了较好的爆破效果，经济效益和社会效益十分突出，对其它类似矿山或类似工程有一定的借鉴及指导意义。

关键词：马陵山；爆破参数；大块率；优化

1　工程概况

新沂市福鑫石材有限公司位于新沂市东南约15Km，沭河以东约3Km处宋山西北部，交通便利。宋山为一剥蚀残丘，垅岗缓坡地貌，主要地层为上太古界——下元古界东海群变质岩系，岩性主要为角闪花岗质片麻岩。矿层为坚硬类，普氏硬度系数f=8～14，岩性稳定性好、裂隙不发育、抗压强度高。矿区东面及北面1000m内是庄稼地，西面600米有生产厂房，西距乡村道路1000m，爆破环境较好。矿山主要产品为建筑用石料系列产品，规格主要有3＃石碴（1-3㎝）、2＃石碴（1-2㎝）、瓜子片（0.5-1㎝）、石粉（<0.3㎝）。

2　爆破参数的选取

影响爆破效果的主要爆破参数有：台阶高度H及超深h、底盘抵抗线W底、孔径d和孔深L、孔距a与排距b、堵塞长度L2、单位炸药消耗量q、单孔装药量Q等[1]。

2.1钻机及钻孔直径的选取

露天深孔爆破的孔径主要取决于钻机类型、台阶高度和岩石性质等。孔径选择应从发挥钻机最大效率、爆破经济效果和装药施工难易等情况来考虑，孔径越大，装药越方便；但就爆破效果而言，钻孔越小，炸药在岩体中分布越均匀，效果越好[2]；考虑到马陵山岩石坚硬和破碎设备的性能，参照类似矿山的经验，选用操作简单灵活、适用性强的阿特拉斯潜孔钻机，钻孔直径90毫米，台班效率可达170-230米。

2.2炸药与爆破器材选定

经多方考证，选取由徐州雷鸣民爆器材有限公司生产的2号岩石粉状乳化炸药和Φ70mm的胶状乳化炸药药卷。起爆材料用普通毫秒延期导爆管雷管，电容式起爆器起爆。

2.3深孔爆破参数的选取

2.3.1底盘抵抗线

底盘抵抗线是影响深孔爆破效果的重要参数，与炸药威力、岩石可爆性、岩石爆破要求、炮孔直径、台阶高度及坡面等多种因素有关，其经验公式较多。

（1）按每孔的装药条件（巴隆公式）计算：

式中：d─炮孔直径（m）；

△－装药密，kg/m3，本次取1；

τ－装药系数，τ=0.35-0.65，本次取0.6；

m－炮孔密集系数，一般m=1.2-1.5，本次取1.2；

q－炸药单耗，kg/m3，本次取0.40；

计算W底=2.89米

（2）按经验公式W底=0.024d+0.85[3]=3.01米

综合以上因素，参照深孔爆破的底盘抵抗线经验数据，马陵山矿的底盘抵抗线取3米。

2.3.2台阶高度及超深

根据爆破安全技术，结合国内经验，确定开采台阶为15米。则其超深为：h＝（0.15～0.35）W底

式中：W底—底盘抵抗线，m

因此超深h＝3×（0.15～0.35）＝0.45～1.05米，取1米。

2.3.3钻孔深度

L＝（H＋h）/sinα

L－钻孔深度，米。

H－台阶高度，15米。

h－超深，为1米。

α－坡面角，为70°。

所以L＝H/sinα＋h＝15/sin70°+1＝17米。

2.3.4孔距与排距

孔距：a＝mW底

式中：m－钻孔密集系数，m值通常大于1.0，在宽孔距小抵抗线爆破中则为3-4或更大。但第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，选用较小的密集系数，以克服底盘的阻力。一般为1-1.25，取1.2

所以a＝1.2×3＝3.6米取3.6米

排距：炮眼布置采用等边三角形布时，b＝asin60°＝3.11米。取3米

2.3.5填塞长度L2

合理的填塞长度应能降低爆炸气体能量损失和尽可能增加钻孔装药量。

钻孔填塞长度L2=（0.7-1.0）W底；倾斜孔取（0.9-1.0）W底

计算填塞长度L2=2.7-3米

或者一般为钻孔直径的20-30倍，采用90毫米直径中深孔爆破时，其堵塞长度应为1.8～2.7米,取3.0米。

2.3.6单位炸药消耗量

影响单位炸药消耗量的因素主要有岩石的可爆性、炸药特性、自由面条件、起爆方式和块度要求。参照类似矿山的经验[4-5]，单位炸药消耗量取0.40kg/m3，则单孔装药量：Q＝qaW底H

式中：q－单位炸药消耗量，kg/m3

Q＝0.40×3.6×3×15＝64.8（kg），取65kg

2.3.7装药结构及其堵塞

采用连续耦合装药结构。爆破装填施工前，清理好工作面，查清炮孔数目，清除炮孔内积水和泥渣后进行装药。钻孔堵塞用岩粉和粘土混合物堵塞。

2.3.8起爆网路

为了减少最大一段起爆量，降低爆破飞石和爆破震动对人员和建筑物的影响，采用非电导爆管孔外接力式捆联网路起爆，排内、排间微差延时，孔内使用15段导爆管雷管，排内2个炮孔为1组，使用2段导爆管雷管连接，排间使用3段导爆管雷管连接。

3　爆破安全距离

3.1爆破地震安全距离

对于一般建筑物的安全距离R＝(k/v)1/aQ1/3

式中：R－爆破地震安全距离，米

乌有先生强忍住咳嗽，将咳在左手掌上的血水抹在身侧雪枝上，右手拈起一颗白子，依袁安所言放置到棋盘，一边唠叨：“我刚才在窗外看过你小子在黄梁驿里打拳，东一脚西一腿，乱七八糟，好像拜了几百个师父，我心里想，这样的王八拳，是妓院的护院镖师教的吧，花拳绣腿当什么用，老黄一个黄雀在后，就可以将你送到黄泉等见你娘。没成想你闪闪躲躲，偷偷摸摸，还占了上风。你这个下棋法，大概也是几百个棋待诏教你的。一招深入虎穴，盲人骑瞎马，不怕死，这个好！老头子我听你的！”

k－与地形地质条件有关的系数，取200

V－冲击波安全系数，取2.5

a－与地形地质条件有关的衰减指数，取1.5

Q－一次爆破允许的安全装药量，微差爆破一段起爆6个孔，装药量420kg。

R＝（200/2.5）1/1.5×（420）1/3＝139.2米

3.2爆破飞石安全距离的计算

式中：L－个别飞石最大距离，米。

a－爆破衰减指数与地形、风向等因素有关，取1.5。

n－爆破作用系数，取1。

W－最小抵抗线，取3.0米。

所以：L＝20×1.5×12×3.0＝60米。

根据《爆破安全规程》（GB6722－2003）个别飞散物最小安全距离为200米。取爆破安全警戒线为200米。顺坡时应增加50%即300米，爆破作业现场应设置坚固的人员避炮设施。

4　现场试验爆破效果分析与爆破参数的优化

4.1现场试验爆破效果分析

为验证参数的合理性，在现场进行多次爆破试验，分析爆破效果，优化爆破参数。爆破试验的爆破参数与效果评价见下表。

4.2现场试验说明

（1）在露天矿生产中，对爆破产生的大块原来基本是采用二次爆破的方法予以解决，但二次爆破的安全性低，现在矿山生产不准使用。目前破碎大块的主要方法是利用挖掘机液压破碎锤破碎，由于挖掘机液压破碎锤容易磨损，成本很高，因此，控制大块率是马陵山矿产中面临的最大问题。

（2）爆破试验主要考虑马陵山的岩石性质、选用的炸药特性及现有的各类生产设备的要求。

（3）第一次爆破质量很差，大块率高，大于1m的矿石大块率为13.61%，有底根挡墙和凹地出现，场地不平整，汽车运输不方便，生产效率低，设备磨损严重，维护费用高，二次破碎的成本大。

（4）根据瑞典U•兰格福斯(Langfous)的宽孔距、小抵抗线爆破技术原理，第二次试爆是在保持炮孔负担面积不变的前提下，加大孔距、减小抵抗线，即将孔距增大到4米，排距减小到2.7米。并调整了单位炸药消耗量等等参数，爆破效果有了明显改善，但大块率仍很高，也有少量根底出现，因此又进行了三次试验，继续减小孔网参数，增加炸药单耗，增大炮孔倾角，取得了较为满意的效果。