掏槽挤压爆破技术在坝料开采中的应用

2020-03-09何家林

煤矿爆破 2020年5期

何家林

(安徽向科化工有限公司，安徽安庆246100)

1 工程概况

某堤坝建设工程中,坝料要求粒径在60 cm 以下,不均匀系数大于10,曲率系数为1 ～3。料场处岩石为流纹构造,岩性复杂,部分为石英砂岩及变质闪长岩,覆盖层厚0.5 ～2.5 m,强风化层深度1 ～2 m,弱风化层深度5 ～7 m,弱风化层及其上部的节理较发育。根据开采要求,弱风化层以上部分岩石属于废料,弱风化层以下部分岩石符合筑坝要求。弱风化层以下部分的岩石层状结构较发育,距水平临空面2 m 处有一断层结构,台阶高度为6 ～9 m。料场距附近民房最近的距离为60 m。爆破环境如图1 所示。

图1 爆破环境

2 爆破方案的确定

爆破区域岩石的塑性较好,可爆性差,节理裂隙及层状结构对粒径要求的不良影响较大。在施工队进场之前,相邻的第八合同段采用浅眼爆破方式开采,结果爆破成本较高,且不能满足每天的供料需求。因此,施工队决定采用深孔爆破的方式。因为对坝料的粒径有特殊要求,所以爆破参数、爆破网路的选取至关重要[1-4]。爆破大块率是衡量中深孔爆破效果的一个重要指标。影响爆破大块率的因素有很多,根据工程实践,大块率产生的原因主要有以下4 个方面[5-7]:

1)前排抵抗线过大,使得岩体爆破后位移较小,导致前排产生大量大块。

2)爆破参数选取不合理,单耗偏低,使岩石未充分破碎,形成大块。

3)孔口填塞高度偏高,导致孔口部分大块率偏高。

4)爆破延期时间不合理,导致孔与孔之间岩石碰撞较小,大块率过高。

综合分析大块率过高的原因,该工程采取中排孔掏槽微差挤压爆破技术进行坝料开采。

3 爆破设计

3.1 孔网参数

根据料场的实际地形和配备的开挖施工机械,孔网参数选择如下:

1)炮孔倾角β=90 °,孔径d=70 mm,孔距a=2.0 m,排距b=1.5 m,梅花型布孔,孔深L=6.0 m,中间排掏槽孔深度为L′=6.5 m;

2)掏槽孔炸药单耗q1=0.95 kg/m3,其余孔按q2=0.72 ～0.76 kg/m3;

3)掏槽孔单孔装药量19 kg,其余孔单孔装药量13 ～13.5 kg;

4)在呈梅花型布置的3 个深孔之间的中心位置布置直径为42 mm、深度为1.5 m 的浅孔,装药量150 g/孔,以破碎堵塞段2 m 厚的断层岩体。

3.2 装药堵塞和起爆网路

1)装药:因料场在渠江边上,孔底有少部分渗水,每个孔底装乳化炸药,中部装2#岩石粉状乳化炸药,装药长度3.5 ～4.0 m。2)堵塞:保证堵塞长度不少于2.2 m。

3)起爆网路:采用中间掏槽的微差挤压爆破方式。孔内装毫秒导爆管雷管,孔内高段,孔外低段,孔内延时,孔外接力的起爆网路,起爆顺序为对称起爆联结法,排与排微差为两段。爆破网路如图2所示。在微差挤压爆破网路中,中排炮孔掏槽创造新的临空面,可以加大岩石破碎过程中的相互碰撞,爆破冲击波的相互叠加使得岩块间发生强烈的挤压碰撞,更多的抛掷动能转化为破碎动能作功,因此,挤压效果较明显,大块率明显降低。

图2 微差挤压爆破网路

4 安全校核

4.1 飞石防护

深孔爆破中产生飞石的主要原因是前排抵抗线太小、填塞高度过小、填塞质量差等。此次爆破方案中未采用前排临空面的孔为第一排起爆孔,所以因前排抵抗线过小而产生飞石的可能性较小,但此种爆破方式加大了中排孔产生飞石的概率。因此,需要在爆破区域采取安全防护措施。首先,在施工过程中要保证炮孔填塞质量,必要时在炮孔上压砂袋。其次,在爆破区域采用砂土袋、篷布等进行覆盖保护[8]。最后,加大人员、建筑物的安全允许距离,在被保护对象与飞散物抛出主要方向设立木板、铁丝网等立面屏障。

4.2 爆破振动安全校核

中排孔掏槽微差挤压爆破虽然有许多优越性,但其最大的特点是未充分利用现有的临空面,而是重新创造临空面。因此,如何有效降低爆破的振动强度是关键性问题。实践表明:降低爆破振动最经济、有效的办法是增加爆破分段数,减少最大单响药量。本次爆破最大单响药量为135 kg,需保护的民房为砖混结构,允许的振速为2 ～3 m/s,距爆破点最近的距离为60 m。爆破振动常用的经验公式为: