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露天边坡锚固桩井爆破参数优化研究

2017-04-13吴卫强刘成敏

采矿技术 2017年2期
关键词:飞石炮孔炸药

吴卫强,叶 琼,刘成敏,张 鑫

(1.江西国泰五洲爆破工程有限公司, 江西 南昌 330038;2.江西省新干中学, 江西 吉安市 341000)

露天边坡锚固桩井爆破参数优化研究

吴卫强1,叶 琼2,刘成敏1,张 鑫1

(1.江西国泰五洲爆破工程有限公司, 江西 南昌 330038;2.江西省新干中学, 江西 吉安市 341000)

根据现场实际情况和爆破效果,对原锚固桩井爆破方案进行分析,指出爆破质量和爆破安全存在的不足之处,并对爆破参数进行优化。对比优化前后的爆破效果,发现优化后的方案,爆破效果得到了很大改善,表现为飞石数量减少、飞石威力降低、设备损害概率减少、爆堆集中、大块率低。在现场施工中,要具体分析实际地质条件,进而及时优化爆破参数。

锚固桩井爆破;参数优化;爆破效果

1 工程概况

铁路边坡锚固桩井爆破,先开挖桩井,然后浇灌混凝土,形成强度很大的混凝土锚固桩,从而加强边坡的稳定性。爆区西南方向100 m左右有一小学,其它方向虽有民宅但离得较远,由于锚固桩爆破的特性,对爆破警戒范围要求不高,因此人口密集的小学是爆破警戒的重点。

爆破区域属剥蚀丘陵及丘间谷地,表层为第四系更新统粉质粘土,可塑~硬塑,厚度2~4 m。下伏基岩分别有千枚岩、泥质砂岩、含砾砂岩、砂岩、页岩等。普氏系数f=6~8,岩石可爆性较好。

2 原方案的不足

(1) 钻孔过深,实际掘进量少。锚固桩桩井爆破只有一个自由面,钻孔过深时,孔底岩石夹制力很大,实际掘进长度不够,掘进量少,炮孔长度利用率低。爆破区域主要岩石成分是深色的石灰岩,普氏系数为8以上,钻孔深度为1.2 m,实际掘进深度只有0.8 m,爆破掘进效果不好。

(2) 钻孔数目少,单孔装药过多。岩石坚硬,钻孔难度大,不利于钻孔,便取巧采用了少钻孔多装药的方法,导致单孔装药过多,爆破效果不理想,具体表现为:岩石破碎不均匀,大块较多,飞石甚至冲破桩井的覆盖物,爆破飞石的数量和距离都偏大,大的飞石距离较近,但是会砸伤施工器械,而小的飞石距离较远,有一定的伤人风险。

(3) 孔网参数不适宜现场实际。现场岩石很坚硬,普氏系数很大,设计的空孔与掏槽孔之间的距离较远,没有发挥空孔创造自由面的特点,导致掏槽不理想,也使之后的周边孔爆破效果不佳[1 ̄3]。

3 爆破参数优化

锚固桩井爆破只有一个自由面,参数设计时应尽量考虑创造新的自由面,设计合适的空孔数量,合理搭配掏槽孔、辅助孔和周边孔的位置关系。控制单孔药量,采用微差爆破,以减少爆破飞石、爆破震动和冲击波[4 ̄6]。

(1) 炮孔直径。工作面范围小,采用手持式凿岩钻机钻孔,一般孔径为39~46 mm,选用40 mm。

(2) 炮孔深度。岩石硬度大,普氏系数偏高,炮孔深度利用率低,不宜采用过深炮孔,选取炮孔深度为1 m,其中掏槽眼深度比炮孔深度深10~20 cm左右。

(3) 炸药单耗。炸药单耗影响因素较多,与岩石坚固性、岩石结构构造、炸药威力有关,因为工作断面较小,炸药单耗与断面大小有很大关系,可按公式(1)进行计算:

(1)

式中,q为炸药单耗,kg/m3;f为岩石的坚固系数,取8;s为桩井断面面积,为4 m2。经计算,炸药单耗为2 kg/m3。

(4) 炮孔数目。根据单位炸药消耗量,炮孔数目可依据公式(2)估算:

(2)

式中,符号意义同前。

可得炮孔数约为17个左右。

(5) 炮孔间距。采用圆锥形掏槽孔,孔数为3个,断面中心布置一个空孔,掏槽孔与空孔的距离为0.4 m;辅助孔的距离与岩石性质、炸药做功能力和药卷等因素有关,取辅助孔的间距为0.5 m;采用普通爆破方法时,周边孔的参数可以参照辅助孔,选取为0.67 m。

(6) 炮孔布置。掏槽孔与工作面的夹角为70°~80°,周边孔往外倾斜3°~5°,空孔与辅助孔垂直于工作面。具体布置见图1。4个角落的周边孔的爆破顺序应在其它周边孔爆破之后,若同时爆破其抵抗线偏大[7 ̄8]。

图1 炮孔布置

通过上述爆破参数优化,可得到钻爆主要参数(见表1)。结合实际的岩石条件,严格控制单孔药量尤其是周边孔的药量,采用微差起爆,以改善爆破效果。

表1 钻爆参数

4 爆破效果对比分析

图2为原方案爆破效果图,由图2可知,爆破飞石现象非常明显,飞石散落各地,桩井覆盖铁网被飞石冲破,铁网发生了明显变形,而铁网上的木板、沙袋已不见踪影;爆破飞石数量很多,且块度相对较大;桩井旁边的设备被飞石高速冲撞,虽然初期撞击不一定直接毁坏设备,但是长期积累必会对设备产生损害。

图3为方案优化后爆破效果,从图3中可知,飞石现象不明显,飞石产生较少,几乎没有石头冲出桩井,岩石破碎地很均匀,爆堆主要集中桩内,爆破几乎没有对桩井旁的设备产生影响。

图2 原方案爆破效果

图3 优化方案爆破效果

5 结 论

根据锚固桩井现场实际和爆破效果,指出原方案的不足之处,并提出了改善爆破效果的优化方案,该方案能减少飞石的产生、降低大块率、减小飞石对防护设施与施工设备的损害和弱化飞石伤人的风险。此外,现场环境地质条件复杂多变,要及时根据现场实际地质条件优化爆破参数,以保证爆破施工安全和爆破施工质量。

[1]陈星明,肖正学,谭 诚,等.小型露天采石场中深孔爆破方案优化设计[J].爆破,2012,29(1):45 ̄47.

[2]马建兴,马 强.马家港雷天煤矿爆破参级优化的研究[J].金属矿山,2009(11):456 ̄459.

[3]张世琛,苟瑞君,马震宇,等.露天深孔台阶爆破参数优化设计[J].中北大学学报,2016,37(2):166 ̄171.

[4]佟明山.露天采石场中深孔爆破方案优化设计[J].矿业研究与开发,2012,32(4):102 ̄104.

[5]邹宗山,杨 军,张光雄.露天矿山台阶爆破孔网参数优化[J].煤矿爆破,2011(3):16 ̄18.

[6]廖成孟,邓世学,龙晓玲,等.露天铁矿台阶爆破参数优化[J].现代矿业,2010(8):87 ̄89.

[7]郑炳旭,张光权,宋锦泉,等.露天金属矿山边坡缓冲爆破技术优化研究与应用[J].爆破,2013,30(2):7 ̄11.

[8]高毓山.南芬露天铁矿岩石爆破孔网参数优化的试验[J].金属矿山,2001(8):47 ̄48.

李书强(1990-),男,山东济宁人,助理工程师,主要从事金属矿山开采研究,Email:zhsverse@163.com。

2017 ̄01 ̄22)

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