浅析泥夹石地形爆破飞石发生原因

中国铝业贵州分公司矿业公司 贵州 贵阳 550014

一、概述

凿岩爆破作为现阶段露天矿山剥离采矿的主要工艺,在矿山的重要性不言而喻。随着当今社会的发展及安全生产需要,爆破施工过程中的安全控制尤为重要。就露天台阶爆破而言,爆破飞石作为爆破的高风险项,纵观国内大大小小露天爆破事故,由爆破飞石四溅而造成的事故占绝大多数,其危害性高,难控制,难预测,因此,如何预防爆破飞石一直是露天爆破安全管理的重点。

二、贵州某矿山爆破简介

以贵州省某露天铝土矿开采矿山为例,该矿山为山坡露天矿,矿石顶板多为白云岩及铝土岩,而爆破对象主要为白云岩。根据该矿山地质资料显示,矿区内白云岩厚度约4～36m,普式系数6～8,倾角约26°。多年来,该矿山白云岩的爆破主要采用中深孔台阶爆破,孔径90mm,孔深8～12m不等,导爆管雷管起爆网络。据统计,自2018年初至2019年底,该矿山爆破施工约21次,其中发生爆破飞石约9次,飞石最远飞行距离约250m。通过观察出现爆破飞石的炮孔发现,发生爆破飞石的炮孔均有不同数量的泥土涌出。通过该项统计结果可以得出,该矿山爆破飞石的出现与泥夹石地形有直接关系。下面我们简单分析一下泥夹石地形对炸药爆炸能量的传播的影响。

三、泥夹石地形爆破飞石产生原因

如图一所示,当起爆台阶出现泥夹石时,根据直接接触炮孔岩石的厚薄,将炮孔周边岩石分为强抵抗区与弱抵抗区,因为这部分区域的岩石厚薄不同,故而炸药爆炸时爆炸能量在两处区域的传播也不同。相对强抵抗区而言,因为弱抵抗区直接接触炮孔的岩石较薄,因此该区域炸药起爆后用于破碎该部分岩石的能量少,传播至泥层中的能量高,而泥层的强度和岩石的强度差别较大,炸药爆炸后产生的冲击波更容易将泥层推开,从而导致弱抵抗区爆破能量转化为岩体动能的能量高,岩石破碎后的动能更高,破碎后的岩石受到的阻力变小,更容易出现爆破飞石。而强抵抗区则相反,因为炸药爆炸后的能量均作用于岩体,且该区域岩体较弱抵抗区更厚,该区域岩体爆破时转化为岩体动能的能量较小,且受到的阻力更大,因此此部分区域破碎后岩石动能较低,不易出现爆破飞石。

图一 泥夹石地形台阶爆破示意图

根据该矿山的实际爆破情况发现,爆破时每次遇到泥夹石地形,都会出现爆破飞石,飞石最远飞行距离约230m,而同样的爆破参数,当岩体完好时,爆破飞石最远飞行距离仅30m。而这一现象也侧面印证了上诉结论。

四、针对爆破飞石的防范措施

通过爆破飞石的产生原因,可以有针对性的制订相应的防范措施,相关措施如下:1.在炮孔空口及台阶坡面采用0.5cm厚的塑胶皮遮掩,防止碎石飞溅;2.爆破设计前首先对爆区地质条件进行勘察,尽可能避免泥层;3.钻孔时如钻至泥层,需根据孔深重新确定炮孔位置,避免冲天炮;4.装药时必须控制药量,遇溶洞时,需立即放入起爆药包,然后停止装药;

五、结论

爆破飞石因为其不确定性以及随机性,已成为爆破安全施工中管控的重点,而根据该矿山实际采取的措施,也有效抑制了爆破飞石的危害。就泥夹石地形爆破而言,因为泥层及岩石的多变性、不确定性,从而导致设计时不能有效合理的选取相应的爆破参数,导致爆破能量不能有效的作用于岩体,使爆破飞散物难以控制,而爆破飞散物最终脱离爆堆,因此,在爆破飞石的防护上可以采取地表遮掩等措施有效的控制飞散物的飞行距离。而泥夹石地形总是伴随着溶洞、裂隙出现,这就导致装药时容易保证填塞而使单孔装药量过大,也一定程度上造成飞散物的出现,故而爆破时遇到泥夹石地形必须确定药量,在保证填塞长度的基础上,单孔装药量只能少,不能多,方能有效的保证整个爆破过程的安全。