大孔径浅孔爆破在魏家峁露天煤矿的应用

张建民，杨靖，刘宏宇

（北方魏家峁煤电有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯010300）

大孔径浅孔爆破在魏家峁露天煤矿的应用

张建民，杨靖，刘宏宇

（北方魏家峁煤电有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯010300）

魏家峁露天矿成功实施了φ 200 mm和φ 250 mm两种大孔径浅孔爆破处理方法，介绍爆破设计的经验参数、设计的主要依据以及爆破时容易出现的问题及解决措施，供类似露天矿山参考。

大孔径浅孔爆破；爆破参数设计；安全技术与防护措施

魏家峁露天矿区位于内蒙古准格尔煤田东南部，魏家峁镇西侧6 km，行政隶属内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇管辖。其范围东起单渠梁，西至史榆公路，北起薛家圪旦，南至罐子沟煤矿及煤田边界，隔黄河东与山西偏关南与山西河曲为邻。其地理坐标为东经111°14'45″～111°21'45″、北纬39° 31'00″～39°35'45″。矿区南北最长处8.79 km，东西最宽处10.02 km，面积52.593 2 km2。矿田煤炭储量丰富，境界内资源储量为977.18 Mt，可采原煤量为814.442 2 Mt，煤质为低硫高热值长焰煤，一期设计规模6.0 Mt/a，二期规模为12.0 Mt/a。矿区划分为3个采区，主要可采煤层为6＃煤层，赋存于太原组上部，基本全区分布，大部分可采。现采区为首采区，采区面积7.54 km2，煤层厚度由6.00～23.85 m，平均厚度14 m，单一煤层单台阶开采，厚度变化不大，属稳定/较稳定煤层。6＃煤层顶底板岩性大部分为泥岩、粉砂岩、粗砂岩，其次为砂质泥岩。

1 魏家峁露天矿岩石爆破工程概况

首采区岩层剥离台阶高度为16 m，划分为1048、1064、1080三个岩石台阶分层，采取多排垂直深孔微差松动爆破后采装。露天矿一期年均穿爆量1 626.0万m3，岩石采掘带宽度40 m，抗压强度一般为15～30 MPa，普氏硬度系数f=2～6，属中硬岩。为提高爆破能量分布均匀性，均采取梅花型布孔方式。穿孔设备配置为煤层选用DM45燃油牙轮钻机，钻杆直径200 mm；岩层选用CDM75电动牙轮钻机，钻杆直径250 mm，施工方式为穿孔自营，爆破施工外委。在露天矿初步设计中，未涉及到处理未形成标准台阶的地表露岩面的施工方法。在实际作业中，依据现有穿孔设备条件，实施了大孔径浅孔爆破施处理方法。

2 大孔径浅孔爆破设计的特殊性

根据要求，对高出标准台阶3～7 m的露岩面都要进行大孔径浅孔爆破处理，钻孔直径有200、250 mm两种规格。这与爆破理论中浅孔爆破的定义不相的，浅孔爆破的基本定义为炮孔直径≤50 mm，深度≤5 m的爆破作业。在爆破技术资料中查无相关大孔径浅孔爆破设计内容。因此，浅孔爆破设计相关经验公式不适用大孔径浅孔爆破。在爆破设计中主要依据施工经验，总结出适应相关条件的爆破设计方法，并得到有效应用。

3 爆破参数设计

依据岩石可爆性普氏硬度系数f=2～6，大孔径浅孔爆破炮孔装药相对集中，爆破抵抗线长度较大，为达到理想的爆破效果，炸药单耗较小孔径浅孔爆破高，在实际应用中爆破单耗q一般按0.35 kg/m3控制，根据岩石的软硬程度再做适当调整。不同台阶高度的爆破参数见表1、表2。

表1 不同台阶高度下φ200 mm炮孔爆破参数

表2 不同台阶高度下φ250 mm炮孔爆破参数

4 孔网参数选取的主要依据

1）爆破参数应根据施工现场的具体条件和类似工程的成功经验选取，并通过实践检验修正，以取得最佳参数值[1-4]。

2）浅孔爆破的炸药单耗较深孔爆破高，利用松动爆破漏斗试验，确定爆破单耗，以避免飞石的危害。

3）爆破设计时，最小抵抗线要避免与炮孔在同一方向。若没有侧向临空面，垂直水平临空面钻孔起爆时，往往会产生飞石或出现冲炮。设计时注意底盘抵抗线与填塞长度的关系。

4）在进行孔网计算时，可结合爆破漏斗试验、现场实践经验以及台阶爆破炮孔填塞长度分别与底盘抵抗线、炮孔直径或台阶高度等的关系公式，作为约束条件，来确定浅孔的装药高度和装药量，进而根据设计单耗，推算炮孔负担面积，最后根据孔距与排距的关系，计算孔距与排距。

5）浅孔爆破时，炮孔超深较重要，超深（△h）一般取台阶高度的10%～15%，即h=（0.10～0.15）H，为便于实际施工控制，这里超深值取0.5～1.0 m。

5 炮孔布置及装药结构

按设计孔网进行布孔，布孔采取梅花形式，严格控制布孔误差，使爆破能量作用均匀，进而提高爆破质量。装药结构为连续装药，装药量要符合设计值，孔底植入一个起爆体起爆。

6 起爆网路设计

露天矿山爆破为防止杂散电流、感应电流、射频电流等可能引起的早爆或误爆事故，依据规程要求选用非电导爆管起爆网路，并采用孔内高段别毫秒延期雷管作孔内起爆，孔外使用低段别毫秒延期雷管进行孔外延期，孔外一般使用3段管，延期时间50 ms。采取逐排微差起爆网路起爆[1]。

7 露天浅孔爆破容易出现的问题及解决措施

7.1 爆破震动危害及控制

爆破振动的控制是确定爆破参数和施工方案的前提，所有参数和方案的选择，必须满足爆破振动控制的要求[5-8]。爆破方案设计时利用下面的公式计算单响最大安全装药量。

式中：V为爆破地震安全速度；鉴于露天爆破爆破环境好，爆破地震安全速度以永久性岩石高边坡为保护对象设定，取值10 cm/s；R为爆破中心距被保护目标距离，m；K、α为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减系数。根据对该地区的地质情况，暂取K=200，α=1.5；Q为单段安全用药量，kg。

根据上述公式可计算出对应安全距离允许值下的最大单响药量，见表3。

鉴于以上结果，爆破设计和施工时，根据每次爆破区域距被保护对象之间的距离计算最大单响药量，并取其中最小值。施工时，还要根据爆破试验的结果及时合理地调整单段药量。

表3 不同爆破安全距离时的最大单响药量

7.2 爆破飞石危害控制

飞石危害是浅孔爆破中最常出现的问题，常见的危害现象为造成起爆网路被炸断导致盲炮，造成周围的设备损坏或人员伤害[4]。控制措施主要有：①合理设计，在装药过程中严格控制炸药单耗，避免多余爆破能量使岩石整体产生抛散；②详细掌握炮孔临空面情况和最小抵抗线情况，合理调整单耗和装药高度；③保证炮孔具有足够的填塞长度或填塞质量；④装药前应先清理炮孔周围的浮石，避免孔口产生飞石；⑤严格控制起爆延期时间，避免因延期时间过长造成前排孔先爆改变后排孔最小抵抗线大小，在一次起爆药量在振动安全许可的范围内，尽量采用瞬发管齐爆，排间毫秒延期要控制延期时间在50 ms左右；⑥防止爆破飞散物飞散过远，避免飞石产生危害，填塞后，可在炮孔口上方压沙袋；爆区附近人员、设备必须按规程规定的安全距离撤离。

7.3 冲炮现象的控制

浅孔爆破设计和现场装药时，注意防止最小抵抗线方向与药孔方向一致，要确保高质量的填塞，避免炮孔方向成为抵抗强度薄弱地带，导致爆炸能从炮孔方向散逸。

7.4 爆破后残留根部

浅孔爆破后残留根底的会给后续清运工作带来很大麻烦，因此要注重钻孔超深的设计，保证超深的量值。

8 结语

大孔径浅孔爆破设计，还未有明确的计算公式，本文旨在给出实际运用中总结的经验参数，可供同类型露天矿山参考。

大孔径浅孔爆破成本控制也是重要的研究方面，在具体实践中，依据露天矿穿、采、运设备配置，尽可能大地增大孔网，提高炮孔的延米爆破量。

［1］汪旭光.爆破设计与施工［M］.北京：冶金工业出版社，2012.

［2］管志强，焦峰.露天矿深孔爆破设计的编制与审核［J］.工程爆破，2003（4）：37-40.

［3］纪旭，汪龙.大孔径浅孔台阶控制爆破在重庆地区的应用［J］.矿山爆破，2015（1）：21-25.

［4］罗远城，陈刚.大直径浅孔在控制爆破中的应用［J］.爆破，2001（9）：12-14.

［5］蒋晓国，周巧霞，薛培兴.大直径浅孔爆破飞石控制［J］.爆破，2014（8）：44-46.

［6］张萌.露天矿爆破工程［M］.徐州：中国矿业学院出版社，1986：125-130.

［7］谢建德.大孔径浅孔爆破设计原则及参数选择［J］.生产技术，2007（3）：18-22.

［8］GB6722—2014爆破安全规程［S］.

【责任编辑：陈毓】

Application of large aperture shallow hole blasting in Weijiamao Open-pit Mine

ZHANG Jianmin,YANG Jing,LIU Hongyu
(Northern Weijiamao Coal Electricity Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

Weijiamao Open－pit Mine adopts φ200 mm and φ250 mm large aperture shallow hole blasting.This article introduces the experience parameters of blasting design,the main basis for design and the problems and solutions prone to bursting,which can provide reference for the similar open－pit mines.

large aperture shallow hole blasting;blasting parameter design;safety technology and protection measure

TD235.32

B

1671－9816（2017）02－0027－03

张建民，杨靖，刘宏宇.大孔径浅孔爆破在魏家峁露天煤矿的应用［J］.露天采矿技术，2017，32（2）：27－29.

2016－08－21

张建民（1987—），男，山东单县人，助理工程师，2009年毕业于辽宁工程技术大学爆破技术与器材专业，现就职于北方魏家峁煤电有限责任公司，从事爆破管理工作。

DOI∶10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.008