蒙征江,支成江,池恩安,2

(1.贵州新联爆破工程有限公司, 贵州贵阳 550000;2.武汉理工大学资源与环境工程学院, 湖北武汉 430070)

深孔台阶爆破根底产生的原因分析

蒙征江1,支成江1,池恩安1,2

(1.贵州新联爆破工程有限公司, 贵州贵阳 550000;2.武汉理工大学资源与环境工程学院, 湖北武汉 430070)

在金沙胜天水库云盘山料场坝料开采施工中,经常产生根底,影响到料石转运作业,还因为根底的存在需要二次爆破,增加了施工成本,影响了施工进度。分析了深孔台阶爆破中根底产生的原因,并提出了一些解决办法,使深孔爆破中根底残留较多的问题得到了很大改善。

坝料开采;深孔台阶爆破;爆破根底

1 工程概况

金沙胜天水库位于贵州省金沙县,为一中型水库。大坝为面板堆石坝,坝料从云盘山料场开采供应,料场地形为山坡,开采高程 960～1017 m,自然地形坡度 25°左右,岩石为薄—中厚层的灰岩,坚固系数 f=8～10。坝料开采量为 45万 m3,最大开采高度 30 m。所开采的坝料除用于大坝填筑外,部分还用于砂石料加工。

2 存在的问题

云盘山料场采用深孔台阶爆破方式开采,实际施工选用的钻机钻孔直径为 90 mm,设计的台阶高度为 10 m。在施工过程中发现爆破产生的根底较多,严重影响料石开挖的效率。因为根底需要钻孔爆破处理,一方面影响了施工进度,另一方面增加了开采成本。

3 爆破根底产生的原因

根据现场调查分析,发现云盘山料场深孔台阶爆破产生根底的主要原因如下。

3.1 爆破孔网参数选择不合理

(1)底盘抵抗线过大。在布孔时由于未能仔细复核台阶坡面角,台阶坡面角变小后底盘抵抗线就变大了,或因台阶面上边界附近岩体比较破碎,钻机不好钻孔,考虑到钻机安全作业距离,使第一排离边界较远,造成底盘抵抗线过大。底盘抵抗线过大,爆破后第一排孔前的岩体无法推出去,对后面的岩体起到阻碍作用,使后面的炮孔在没有形成很好的临空面的情况下爆破留下根底较多。

(2)孔排距过大。在钻孔直径一定的情况下,其孔网参数有一个合理的范围,若采用的孔排距过大,容易产生爆破根底。

(3)钻孔深度过深。为加快施工进度,盲目的加大钻孔深度,但在钻孔直径不变的情况下,钻孔深度越深,其底部受到的夹制作用越大。在装药方式和炸药品种不变的情况下,随着钻孔深度的加大,根底残留的比例也加大。

3.2 钻孔施工质量问题

(1)同一爆区钻孔超深变化大。由于个别炮孔超深偏大,药柱重心下降,台阶上部矿岩易产生过多大块,爆破中的爆堆表面经常可看到带有炮孔痕迹的大块。如果超深偏小,台阶底部矿岩受炸药能量作用减少,爆后往往出现根底。

(2)钻孔均匀程度。由于钻机钻孔时受到岩层裂隙、溶洞、岩石节理等地质条件的影响,使个别炮孔偏移,造成孔网面积偏大,爆后出现根底。

(3)炮孔欠深造成。个别炮孔未按设计钻到深度或是由于工作平台开挖不干净,留有上次爆破的碎渣,致使钻机钻孔困难,钻成孔后提升钻杆时孔壁石头掉落炮孔造成炮孔欠深,产生了根底。

(4)盲炮。盲炮是产生根底从而影响爆破质量的一个重要因素。

3.3 炸药因素

现场采用的主装炸药是袋装膨化硝铵炸药,起爆药柱是Φ70乳化炸药。由于钻孔直径固定,随着钻孔深度的加大,其底部受到的夹制作用也加大。为了克服这部分夹制作用,必须加大炮孔底部炸药爆炸的能量,但在装药方式和炸药品种不变的情况下,无法达到增加炮孔底部炸药爆炸能量的要求,容易产生爆破根底。

4 解决办法

4.1 选定合理的爆破参数

(1)底盘抵抗线。台阶坡底线是一个重要爆破参数,底盘抵抗线过大使炸药爆炸产生的能量无法把第一排孔前的岩体推出去而留下较大的根底,过小会造成单位岩石的钻孔量和炸药消耗量增多。在满足安全和装药条件的前提下,按经验选取。

W=(0.24HK+3.6)d/150

式中,W为底盘抵抗线,m;H为台阶高度,m;d为钻孔直径,mm;K是与岩石坚固性有关的系数,K与岩石坚固性系数 f的关系见表1。

表1 系数 K与 f的关系

本料场的岩石坚固系数 f=8～10,根据公式计算,可取W=3.2～3.4 m,钻孔前要仔细复核底盘抵抗线,特别是要认真测量台阶坡面角,在台阶坡面角有变化时,要及时调整第一排孔的钻孔位置,使其达到设计要求。

(2)孔距 a、排距 b及邻近系数m。孔距和排距是根据底盘抵抗线和邻近系数计算确定的,即:a=mW;b=(0.90～0.95)W;邻近系数一般取 1.0～1.4。参照宽孔距小排距爆破技术,在保持每个钻孔担负面积 a×b不变的前提下,减小 b而增大 a,能减少爆破根底残留的量,且能改善岩石破碎效果。

(3)超深 h。超深是指深孔在台阶底盘标高以下那一段的深度,其作用是降低装药中心的高度,以便有效地克服台阶底部阻力,避免或减少根底。根据经验,炮孔超深值为底盘抵抗线的 0.15～0.35倍。当底盘抵抗线偏大时,可适当增加超深,但当台阶坡面角太小、底盘抵抗线过大时,不能再继续采用加大超深,因为超深过大,不仅浪费钻孔和炸药,降低延米爆破量,而且由于药柱中心过低,会使台阶上部产生较多的大块,且破坏下一台阶表面岩体的完整性,会影响下一循环的钻孔作业,甚至造成塌帮形成废孔。经过料场反复试验,认为本料场超深值不宜超过 1.5 m,取 0.5～1.0 m最合适。

4.2 加强施工质量管理

对于因为钻孔施工质量问题产生的爆破根底,只能采用加强施工质量管理的手段进行控制,一方面要施工人员按设计的孔网参数布孔,并要求钻机操作人员严格按照设计孔深进行钻孔,另一方面要求钻机操作人员仔细、负责的进行钻孔作业,钻完孔后要反复清洗炮孔,并检查孔深是否合格,力求每个孔都到达设计要求,保证钻孔底部在同一平面上。

4.3 改变装药结构和采用现场混装炸药

由于现在的装药结构和采用的炸药品种造成炮孔底部炸药密度和爆破能量不足,为改变这种情况,可采用如下措施改进:

(1)选用不同的炸药,在炮孔底部装高威力的炸药,中上部装普通炸药,加大炮孔底部的爆破能量,以适应台阶岩体阻力下大上小的规律,避免台阶根部产生根底;

(2)采用现场混装乳化炸药,加大装药密度,袋装膨化硝铵炸药的装药密度是 0.95～1.00 g/cm3,而现场混装乳化炸药的密度可到达 1.25～1.30 g/cm3,爆速达到 4200 m/s,加大装药密度使爆破能量加大,能很好的克服炮孔底部的岩体夹制作用,可以有效的避免台阶根部产生根底。

5 总 结

金沙胜天水库云盘山料场坝料深孔台阶爆破开采中,经过对爆破根底产生的原因进行分析,在施工中采取了相对应的措施进行调整优化,深孔爆破中根底残留较多的问题得到了很好的改善,提高了爆破效果,一方面每个台阶可以开挖到设计的高度,开挖底面比较平整,水平面超欠挖现象很少,基本在一个水平面上;另一方面料石级配得到显著改善,大块石率明显降低,大块石解炮的数量少了许多,加快了施工进度,降低了施工成本。

[1] 高毓山.提高露天矿爆破质量的方法[J].工程爆破,1999,3(1):59～62.

[2] 徐玉胜,张 伟.实用深孔爆破采石技术的应用 [J].爆破,2001,12(4).

[3] 翁春林,叶加冕.工程爆破 [M].北京:冶金工业出版社,2004.

[4] 裴 峰.降低爆破大块及根底的技术措施 [J].矿业快报,2000,(16).

[5] 饶辉灿,李宏兵,黄琴英.混装乳化炸药不耦合装药爆矿技术的研究和应用[J].工程爆破,2002,8(4):79～84.

[6]何士霭.宽孔距小抵抗线深孔爆破在面板堆石坝石料开采中的应用[J].工程爆破,2001,(3).

2010-07-30)

蒙征江 (1975-),男,贵州凯里人,工程师,主要从事爆破工程工作,Email:mengzhengjiang@126.com。