綠色礦山建設中的露天臺階爆破技術(shù)發(fā)展應用

李昱捷,譚偉華,朱靖

(1.湖南鐵軍工程建設有限公司, 湖南 長沙 410003;2.湖南安仁南方水泥有限公司, 湖南 郴州市 423615)

0 引言

安仁南方老虎巖礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦開采規(guī)模為150萬t/a,開采深度為＋389 m～＋180 m,2021年入選自然資源部國家級綠色礦山。露天臺階爆破是礦山開采的重要環(huán)節(jié),隨著近年來國家大力發(fā)展綠色礦山建設,露天臺階爆破技術(shù)有了較大的調(diào)整和進步。本文以安仁老虎巖礦區(qū)水泥用灰?guī)r礦露天臺階爆破技術(shù)應用為工程實例,分析總結(jié)爆破技術(shù),推動綠色礦山建設。為綠色采選工藝技術(shù)、礦山環(huán)境恢復治理與土地復墾、節(jié)能減排、科技創(chuàng)新及企業(yè)文化等方面的研究提供參考和借鑒。

1 爆破器材科技化

“十四五”時期,民爆行業(yè)著力提升本質(zhì)安全,創(chuàng)新能力得到新的提升,爆破器材得到了高質(zhì)量的發(fā)展。安仁老虎巖礦區(qū)石灰?guī)r灰?guī)r礦建礦初期采用粉狀改性銨油炸藥和電雷管等爆破器材,5 a以后開始使用乳化炸藥和高精度雷管,目前全面使用數(shù)碼電子雷管,并且推廣應用現(xiàn)場混裝炸藥。爆破器材迭代更新,更加安全環(huán)保,為綠色采選工藝提供科技化的爆破器材產(chǎn)品。

1.1 電子數(shù)碼雷管

電子數(shù)碼雷管采用具有電子延時功能的專用芯片進行延期,高穩(wěn)定性、可靠性的工業(yè)數(shù)碼電子雷管廣泛應用于露天臺階爆破。與傳統(tǒng)雷管相比具有以下優(yōu)點。

(1)精確延時,改善了爆破效果。電子數(shù)碼雷管網(wǎng)路進行爆破時,各炮孔內(nèi)的導爆管雷管按“逐孔起爆”的要求連接,起爆時,起爆藥包要用膠帶捆牢在起爆雷管的周圍,雷管底部與傳爆方向相反。為保證起爆可靠,深孔爆破孔內(nèi)用單發(fā)電子雷管,淺孔爆破孔內(nèi)單發(fā)雷管,孔底起爆藥包;起爆網(wǎng)路均采用電子雷管聯(lián)網(wǎng)。孔間延時25 ms,排間延時37 ms。對比采用普通非電導爆管雷管的網(wǎng)路,數(shù)量電子數(shù)碼雷管敷設網(wǎng)路可減少地表傳爆雷管的數(shù)量,電子手持起爆器易于網(wǎng)路的檢測,當提高起爆網(wǎng)路的穩(wěn)定性。爆破塊度均勻分布可減小根底的產(chǎn)生,減少二次破碎的成本。同時進一步降低機械設備的能耗。對比導爆管雷管,電子雷管延期精度高,逐孔起爆的間隔時間一致,同一片區(qū)域爆后巖石塊度均勻,根底少,方便大型機械作業(yè),減少挖機裝運期間更換裝車平臺的次數(shù)。

(2)爆破振動易于控制。露天臺階爆破通逐孔起爆,通過電子數(shù)碼雷管控制,做到單孔單響,減小齊爆藥量,降低振動速度幅值。安仁老虎巖礦區(qū)周邊200 m范圍以外的香山寺受到爆破振動的有害效應得到了很好地改善,做到了礦區(qū)與周圍環(huán)境和諧共生,減少了對邊坡、臺階穩(wěn)定性的破壞,一定程度上防止了水土流失情況的發(fā)生。

(3)安全性好,可追溯性強。電子數(shù)碼雷管具有良好的抗雜散電流等性能,不能被普通用電引爆。在作業(yè)現(xiàn)場可以很好地避免或減少因雜散電流產(chǎn)生的早爆事故,做到本質(zhì)安全,同時可消除延期藥生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染問題。電子數(shù)碼雷管實現(xiàn)了GPS控制,爆破電子數(shù)據(jù)實時上傳和交互,可以做到事前控制和事后控制。對比導爆管雷管,電子數(shù)碼雷管具備雷管網(wǎng)路檢測功能,從源頭上控制了盲炮的產(chǎn)生。

1.2 空氣間隔器

空氣間隔器應用于露天臺階爆破技術(shù)中,可減少炸藥的使用量,提高炸藥的利用率,減少炸藥爆破產(chǎn)生的環(huán)境污染。在綠色礦山能耗管理中是一種節(jié)能的表現(xiàn),為爆破施工人員根據(jù)鉆孔附近巖石地質(zhì)情況選取合適的裝藥密度與單耗提供了一種便捷的操作方式。

2 爆破技術(shù)智能化

2.1 可視化爆破指揮平臺

露天礦山爆破作業(yè)現(xiàn)場是民用爆炸物品末端管控的重點監(jiān)管環(huán)節(jié),爆破作業(yè)現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),突破了傳統(tǒng)模式下人工監(jiān)管的方式,通過物聯(lián)網(wǎng)及5G現(xiàn)場數(shù)字信號,做到露天礦山的實施監(jiān)控,成為綠色礦山智能化的重要一環(huán)。

2.2 智能鉆機

應用智能鉆機GPS定位系統(tǒng)可以減少現(xiàn)場測控放點,在應用智能鉆機鉆孔時可同時采集到數(shù)據(jù)用于指導綠色開采。鉆孔速度、回轉(zhuǎn)速度、鉆頭上軸向壓力與扭矩等參數(shù)采集能夠分析出巖石性質(zhì)和鑿巖指標。綠色采選工藝技術(shù)得到顯著提升,指導用于爆破設計更加準確和實效。鉆孔操作人員環(huán)境得到了改善,符合人本精神。

2.3 現(xiàn)場混裝炸藥技術(shù)

炸藥作為爆破的原材料被廣泛用于礦山采石,其屬于危險爆炸品,生產(chǎn)、運輸、儲存和使用各環(huán)節(jié)存在安全隱患?，F(xiàn)場混裝炸藥是原材料運輸和現(xiàn)場制藥、運輸、裝填于一體化的新技術(shù),具有安全、高效、節(jié)能等優(yōu)點?，F(xiàn)場混裝炸藥技術(shù)近年來成為露天礦山“數(shù)字化爆破”中的重要組成部分,與綠色礦山智能礦山的建設理念一致。

在安仁老虎巖石灰?guī)r礦山創(chuàng)新應用了現(xiàn)場混裝炸藥技術(shù),由郴州七三二零化工有限公司一點生產(chǎn),遠程配送。相比于傳統(tǒng)工業(yè)炸藥,在運輸和儲存及搬運過程減少了安全風險和人工作業(yè)。現(xiàn)場混裝裝藥速度快效率高,遇到炮孔內(nèi)有積水,可通過軟管從底部裝藥將擠出積水。炸藥各組份比例實現(xiàn)了智能化控制,根據(jù)不同的巖層工程地質(zhì)情況,可動態(tài)調(diào)節(jié)炸藥密度等參數(shù),使得炸藥能量得以充分發(fā)揮,爆破效果得到改善。減少爆破作業(yè)人員的數(shù)量與工作強度,為礦山智能化、機械化作業(yè)打下良好基礎。

2.4 光面爆破技術(shù)

炸藥在炮孔內(nèi)爆炸時會產(chǎn)生強大的沖擊波和高壓氣體,并猛烈地沖擊炮孔四周的巖體,使得周圍的巖體破碎或開裂。當在有限的輪廓范圍內(nèi)進行開挖爆破時,如建筑物基坑、路塹開挖、邊坡開挖等,一方面要求爆破開挖的邊界盡量與設計的輪廓線相符合,不要出現(xiàn)超挖或欠挖,同時要求開挖邊界上的巖體能盡量保持完整無損。預裂爆破就是為達到上述目標而采用的一種爆破技術(shù)。在正式開挖之前和爆破工作面形成之后,利用不偶合裝藥預先沿設計的輪廓線爆破出一條具有一定寬度的裂縫,以保護保留區(qū)的巖體,并起到降低地震效應的作用。其優(yōu)點主要表現(xiàn)在:可以減少超、欠挖量,節(jié)省工程投資;開挖面(預裂面)光潔平整,有利于后期作業(yè);對保留的巖體的破壞影響小,有利于邊坡的穩(wěn)定;由于預裂縫的存在,可以放寬對主爆區(qū)爆破規(guī)模的限制,提高工效;起到降低地震效應的作用。

露天礦山按照邊開采、邊治理的原則,光面爆破技術(shù)對于礦山環(huán)境恢復治理與土地復墾及邊坡穩(wěn)定性至關(guān)重要,為復墾綠植等二次覆土的工作提供了良好的穩(wěn)定邊坡,避免邊坡局部垮塌等不良地質(zhì)影響。

3 爆破控制綠色化

露天臺階爆破產(chǎn)生的有害效應包括振動、飛石、噪聲、沖擊波等。綠色礦山建設中通過各種手段來降低或消除有害效應。包括加強爆破振動監(jiān)測,定期走訪礦區(qū)周邊村民建筑物,調(diào)整和改善爆破參數(shù),減少振動;爆破抑塵技術(shù)逐漸成熟,在露天臺階礦山采用車載壓力水罐噴水降塵的方法;優(yōu)質(zhì)的爆破填塞質(zhì)量能夠減少爆破沖擊波對環(huán)境的影響。炮孔的覆蓋能夠減少飛石的拋擲距離,綠色礦山的建設中,爆破技術(shù)越來越注重對環(huán)境保護。

安仁老虎巖石灰?guī)r礦山在礦區(qū)周界設置環(huán)保監(jiān)測標牌,對作業(yè)過程中的空氣質(zhì)量、施工噪聲進行在線監(jiān)控,爆破作業(yè)過程中精心施工,使得爆破作業(yè)綠色環(huán)保節(jié)能。繼續(xù)推進并完善綠色礦山建設工作,保持并維護好綠色礦山建設的工作成果。按照綠色礦山建設標準履行“邊生產(chǎn)、邊修復、邊治理”義務,做好礦山生態(tài)保護修復工作,制定年度礦山生態(tài)保護修復方案并組織實施。

4 結(jié)語

露天臺階爆破技術(shù)的革新推動著整個行業(yè)的進步,同時改變了露天礦山粗放的開采局面,綠色礦山的建設將露天礦山的發(fā)展推向了新的征程。爆破技術(shù)保持原有的良好經(jīng)驗,用科技化、智能化和綠色化的思路積極推進綠色礦山的建設,提高資源綜合利用的水平。減少了一線作業(yè)人員的人數(shù)和工作強度,推動礦山建設的無人化、機械化、安全化。