某水泥廠復雜環(huán)境下的深孔爆破淺析

伍姣娥 龍昌軍 宋其程

(廣西金建華爆破工程有限公司)

某水泥廠復雜環(huán)境下的深孔爆破淺析

伍姣娥 龍昌軍 宋其程

(廣西金建華爆破工程有限公司)

某水泥公司的石場因采用臺階爆破方式開采，嚴重破壞山體結構，存在多處安全隱患，為此，通過選擇合理的爆破方案、爆破參數(shù)、起爆方法以及安全防范措施等，在確保該水泥公司石料供應正常的同時排除多處安全隱患。

爆破方案 爆破參數(shù) 起爆方法 安全防護措施

1 工程概況

柳州某水泥礦山位于柳州市鹿寨縣東南方向。爆破主峰：北面約100 m處為水泥廠舊生產(chǎn)線，約76 m處為高10 m的石料輸送帶，約70 m處為生產(chǎn)輸電線路水泥基座；東北方向約200 m處為水泥廠新生產(chǎn)線；東面600 m處有一石料加工廠；西面約100 m處為2018舊線石料破碎車間，約300 m處為水泥廠空壓機設備房和新生產(chǎn)線2022石料破碎車間及儲料棚；南面約800 m處為另一水泥公司石料開采面。

第二爆破開采面：北面約86 m處為舊水泥生產(chǎn)線，約40 m處為高10 m新線石料輸送帶，約30 m處為輸電線路基座，山腳距輸電線路基座約16 m；東面約45 m處為2018舊石料破碎車間。主峰與第二爆破工作面之間有運輸路面及爆破臺階，總寬約35 m。

山體主峰爆破開采工作面由北至東長約80 m、東至南長約120 m、南至西長約20 m；第二爆破面呈倒“L”形，由東至西長約30 m，北至南長約50 m。山體總高約110 m，主峰高約80 m。

因爆破工作面高于生產(chǎn)車間，且采用微差爆破，可不考慮空氣沖擊波對建(構)筑物的危害，但需嚴格控制爆破飛石及滾石的破壞(爆破環(huán)境見圖1)。

2 爆破設計施工

爆破后的巖石塊度要求不大于50 cm，以利于裝運與破碎。根據(jù)國家《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2003)標準規(guī)定要求[1]，以臺階爆破方式進行開采作業(yè)。

圖1 爆破周邊環(huán)境及警戒

主峰爆破開采，先使用手持式風動鑿巖機向下鉆鑿開采約8 m，形成臺階面后再使用大型液壓式潛孔鉆機，鉆鑿孔徑90～102 mm、深10～15 m的孔進行梯段式臺階爆破；第二爆破開采使用液壓潛孔鉆機，鉆鑿深7～10 m的炮孔進行梯段式臺階爆破。

根據(jù)工程地質(zhì)條件及爆區(qū)環(huán)境,結合《爆破安全規(guī)程》的相關規(guī)定，前期采用淺孔爆破，后期采用梯段深孔松動爆破施工。為防止?jié)L石損害，需對多處危石進行爆破排險。

2.1 爆破參數(shù)的選擇[1-5]

根據(jù)山體巖石結構性質(zhì)，確定采用松動爆破。

(1)炮孔直徑D和臺階高度H。根據(jù)巖石地質(zhì)結構及鉆孔設備，采用炮孔直徑D=90～102 mm；根據(jù)山體高度、鉆孔設備及巖石性質(zhì)，主峰臺階高度H取10～15 m，第二爆破面臺階高度取7～10 m。

(2)最小抵抗線W。為避免留根底、殘埂，一般以底盤抵抗線代替最小抵抗線W。W過大爆破質(zhì)量效果差，W過小爆破能量得不到充分利用，爆堆分散不集中，鉆孔費用增加。經(jīng)驗表明[2]，D=80～150 mm時，W=KD，Wmin=2.5～4 m.

(3)炮孔間距a和排距b。根據(jù)開采礦山的巖石地質(zhì)，取b=W=2.5～4 m；根據(jù)經(jīng)驗公式[3]鉆孔鄰近系數(shù)m不小于2(a/b)，確定孔距a。

(4)超深h和孔深L。超深h=(8～12)D；孔深L=H+h.

(5)炸藥單耗q及單孔裝藥量Q。根據(jù)巖石性質(zhì)、爆破體臨空面以及爆破裝藥方式，取炸藥單耗q=0.35 kg/m3；單孔裝藥量：第一排Q=qawH[1]，第二排Q=kqabH[1](K取1.1～1.2).

(6)炮孔布置及裝藥結構。采用矩型或梅花形布孔，根據(jù)地形不同采用垂直向下或傾斜60°～80°的斜孔；采用不偶合裝藥、偶合連續(xù)裝藥或分層裝藥結構。

(7)填塞。在裝好藥的炮孔中，用黏性很大的黃泥或鉆屑向下充填炮孔，并用木或竹質(zhì)炮棍送至裝藥位置，然后用力搗固，直至填滿為止。在填塞過程中禁止用炮棍沖擊裝有雷管的起爆藥包，防止炮棍損傷起爆器材腳線而出現(xiàn)盲炮。根據(jù)爆破設計方案及巖石強度不同，堵塞長度h0取值不得小于實際最小抵抗線。

(8)爆破過程中可根據(jù)現(xiàn)場情況適當調(diào)整炮孔參數(shù)，使孔距與排距之比為2～6，即用寬孔距小抵抗線爆破，以確定最優(yōu)爆破參數(shù),降低大塊率。

2.2 藥量計算

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2003)以及周圍爆破環(huán)境特點，一次起爆裝藥量可以不考慮爆破振動對輸電線路的影響，但需考慮對輸送帶的影響；第二爆破面應考慮爆破振動對2018破碎車間及石料輸送帶的影響。由此計算起爆藥量：總爆破量QZ=536 kg，第二爆破面爆破量Q′=78 kg(可根據(jù)爆破巖石拋擲方向適當調(diào)整)。

2.3 爆破網(wǎng)絡設計[2]

采用復式閉合導爆管雷管起爆網(wǎng)路，起爆順序根據(jù)地形不同可采用V形、L形、波浪形或排間微差形；選取直徑為70 mm乳化炸藥及袋裝膨化硝銨炸藥，普通毫秒導爆管雷管、電雷管及導爆索；傳爆器材：塑料導爆管、四通件及導爆索；用發(fā)爆器起爆瞬發(fā)電雷管激發(fā)導爆管及導爆索。

2.4 爆破安全設計與評估

(1)爆破地震波。爆破地震主要是通過地質(zhì)介質(zhì)傳遞給地面建筑物，本次采用大孔徑深孔爆破方式，爆破地震波較大，但由于爆破區(qū)域高于周邊建(構)筑物且采用松動爆破，采取了安全允許振速，控制了最大單響起爆藥量與裝藥結構，合理爆破網(wǎng)路，因此可不考慮爆破地震波的影響。

(2)空氣沖擊波。爆破空氣沖擊波是炸藥爆炸在空氣中傳播的壓縮波，這種壓縮波的壓力大，常常會造成爆區(qū)附近人員的傷害。

根據(jù)空氣沖擊波對在掩體內(nèi)避炮作業(yè)人員的安全允許距離，

RK=KB(Q)1/2，

(1)

式中，RK為避免空氣沖擊波對掩體內(nèi)人員的最小允許距離，m；KB為影響系數(shù),深孔埋藥取0.5～1.0.

計算RK=11.58～23.15 m.

爆破警戒范圍定在200 m以上，因此爆破時人員撤到警戒線以外不會受到空氣沖擊波的影響。

(3)爆破飛石。在高速爆轟氣體作用下，個別炮孔堵塞質(zhì)量不好或堵塞過短、局部抵抗線太小、裝藥量過大、巖體不均質(zhì)或存在軟弱夾層等，造成飛石危害。

深孔爆破個別飛散物的安全距離經(jīng)驗公式：

(2)

式中,D為炮孔直徑，cm。

計算得：Rf=150～160 m；Rf′=56.8 m.

根據(jù)計算結果，標準爆破時爆破飛石可能會對周邊的建(構)筑物造成損壞，因此爆破時必須嚴格按設計方案進行施工。

2.5 爆破安全防范措施[1-5]

由于總爆破藥量大，對爆破過程中產(chǎn)生的危害，如爆破振動、空氣沖擊波、個別飛散物、爆破滾石等，仍必須嚴格控制。本次爆破防護措施為：①裝藥前應認真校核各藥包的最小抵抗線，如有變化，必須修正裝藥量，不準超裝；②嚴格按設計說明書規(guī)定進行炮孔堵塞，不但要保證堵塞長度，而且保證堵塞密實，堵塞物中避免夾雜碎石；③根據(jù)現(xiàn)場情況，在裝藥前應實地校核抵抗線大小，相應調(diào)整裝藥量；④根據(jù)現(xiàn)場地形地質(zhì)條件，如果遇到斷層、夾層、軟弱面等，應適當調(diào)整裝藥結構，防止產(chǎn)生飛石危害；⑤選擇合理的起爆順序和微差間隔時間，可在爆破過程中增加應力波的相互疊加和巖石之間的碰撞，有效提高炸藥能量的利用率，使被爆巖體達到良好的破碎效果，同時也有效地控制爆破振動、爆破飛石等有害效應；⑥為防止出現(xiàn)各種傷害，爆破時應將所有人員撤出設計規(guī)定的安全范圍之外。

由于爆破滾石的方向性不易控制，為保護建(構)筑物及輸電基座，爆破前先在靠近山體腳下挖防護溝，并在護溝旁用大石塊堆疊防護墻阻擋滾石，對輸電鐵塔基座也用大石塊堆疊建近體防護墻。防護帶長度以能遮擋鐵塔與輸送帶基座為宜，高度2～3 m。

3 爆破效果

爆破實施后達到了設計預期的爆破效果，由于爆破滾石方向的不確定性，一些較小的石塊彈出防護堤但未產(chǎn)生危害。由于爆破山體為向斜結構，爆破后堵塞段的巖石大塊率較多，后經(jīng)過調(diào)整爆破參數(shù)及裝藥結構，大塊率得到了有效改善。

[1] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局．GB 6722—2003 爆破安全規(guī)程[S]．北京：中國標準出版社，2004．

[2] 汪旭光．爆破手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2010．

[3] 張志毅，王中黔．爆破工程師手冊[M]．北京：人民交通出版社，2002．

[4] 郭碧君，丁孝賢．石灰石礦山深孔爆破技術創(chuàng)新與應用[J]．水泥工程，2013(1)：33-35．

[5] 王洪森，顏事龍，劉 輝，等．復雜環(huán)境下露天深孔爆破的若干技術[J]．工程爆破，2005，11(2)：21-24．

2014-07-14)

伍姣娥(1985—)，女，經(jīng)理，助理工程師，533000 廣西百色市右江區(qū)建華路8號。