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露天台阶深孔爆破提高大块率的方案优化

时间:2016-11-28来源: 作者: 点击: 23次

 

陈小俊

(中铁港航局集团有限公司,广州市,510530

 

 因为城市化进程使土地资源的压力不断提升,所以我国以临海工业、滨海旅游、港口开发为目的的的填海工程日益增多。在填海工程中需要不同规格的石料,石料的来源也基本取材于就近的山体。由于防台度汛和围海初期要求,经常会碰到防台度汛准备阶段或某个时期急需一大批大块石的要求。根据对石料块度的需求,进行钻孔、装药、爆破参数的优化,以达到每次爆破大块石多、爆破根底少,安全控制好、经济效益明显的效果。

关键词:露天爆破;深孔爆破;大块率;爆破优化

 

Scheme optimization on the improvement of boulder yield by deep hole blasting in surface blasting

CHEN Xiao-jun

(China Railway Port and Channel Engineering Group Co. Ltd, Guangzhou, 510530)

Abstract: Pressure on land resources keeps rising due to the urbanization process, sea reclamation projects in our country with purposes, like coastal industries, seaside tourism and port development, are increasing day by day. In the process of reclamation, different specifications of stones are needed, and such stones are mainly sourced in mountains nearby. In the early stage of typhoon flood control and enclosing sea, people often encountered with urgent needs of a large number of large block in typhoon flood control preparation stage or in a given period of time. According to the requirements on lumpiness of the stone, drilling, filling, and blasting parameters shall be optimized so as to achieve the results with larger blocks, less blasting base, safer controlling and more economic benefit.

Key words: surface blasting; deep hole blasting; boulder yield; blasting optimization

 

0 引言

瓯飞工程专供料场施工2标位于凤凰岛,该矿是工程性专供料场,矿区内未发现断裂通过,岩体节理裂隙发育一般,以闭合型为主,岩石硬度较大,粉砂质硅质岩平均163.2Mpa,二长花岗岩平均111.9Mpa,完整性及稳固性好。残坡积层,平均铅直厚度3.46m,遇长时间降水易造成崩塌。开采区工程地质条件总体仍为简单类型。工程主要为满足所有瓯飞工程石料需求,其中瓯飞工程需要供应大块石4164000吨(单块重量满足发包人要求≧150kg、≧300kg、≧500kg等不同类型)。

本工程通过不同的爆破参数和爆破网路,选择不用爆破方案,比较爆破效果,以此来确定满足石料各类块度要求的、优化的爆破参数和爆破网络。本文统计所有相关爆破数据,对大块石大于400mm产生的部位和原因进行分析和总结。

1 大块石产生的部位及原因

通过对爆破现场爆破效果的统计观察分析,表明大块产生的部位主要来自炮孔的上段及坡面,炮孔与炮孔中间部位,此外还有山体节理发育处及岩体断层处等地质复杂位置,还有一些因爆破振落产生的大块石,主要分布在爆破区域后方及两侧与未爆岩体交界处。

影响深孔台阶爆破产生大块的主要原因有以下二点:

1)自然因素

因为地质构造,如断层、节理、裂隙等的存在,致使应力波衰减或被阻断,爆轰气体过早的逸出,爆轰气体压力过早的急速下降,使被爆岩体无法被完全破坏,导致较多大块的产生。

2)人为因素

人为因素主要是指爆破参数设计的选择不合理。

根据单孔爆破的破碎机理和实际爆破效果观察,岩石条件和使用的炸药威力和猛度不变的情况下,大块的产生主要与炮孔直径、装药结构的耦合、堵塞长度、抵抗线有关联。

根据单排爆破的破碎机理和实际爆破效果观察,岩石条件和使用的炸药威力和猛度不变的情况下,大块的产生主要与炮孔间距、起爆方式(单排齐发起爆,单排微差起爆)有关联。

根据多排爆破的破碎机理和实际爆破效果观察,岩石条件和使用的炸药威力和猛度不变的情况下,大块的产生主要与排距、起爆方式(多排齐发起爆,排间微差起爆)有关联。

2 提高大块率的工艺措施

在台阶高度和炮孔直径既定的情况下,针对本工程实际地质情况,因地制宜的选择最优的爆破参数是提高爆破大块率的重要关键。

对比本工程二年多以来的统计数据:主要统计的爆破参数详见下表1。

1 爆破参数表

Table 1 blast parameter table

项目

参数

第一组

第二组

第三组

第四组

台阶高度/m

15

15

15

15

钻孔直径/mm

115

140

115

115

钻孔角度/(0)

90

90

90

90

孔排距/m

5×5

6.5×6.5

5×5

5×5

布孔形式

方形

方形

方形

梅花形

装药结构

连续装药

连续装药

连续装药

连续装药

炸药单耗/kg.m-3

0.34

0.34

0.34

0.34

堵塞长度/m

4

5.5

4

4

起爆方式

齐发起爆

排间起爆

排间起爆

排间起爆

大块率/%

18.15

14.28

15.86

14.02

根据上述相关统计,选择合理的爆破参数,优化爆破方案,是提高大块率的重要措施。

2.1 钻孔直径

深孔爆破中钻孔直径确定后,有关的相应参数孔排距、底盘抵抗线、超深、堵塞长度等基本可以大致确定了。适当的增加炮孔直径,可以减少炮孔数量,增加抵抗线和孔排距,降低钻孔成本,岩石破碎度也相应增加。选择适当小的钻孔直径,也是增加大块率的一个措施。

本工程台阶高度为15m,已有两种液压钻分别为115mm,140mm。在业主继急需大块石时期,采用115mm的钻机,虽然稍微降低了开采强度,但大块率也适当增加。调整后爆破效果得到明显改善,较大的增加了爆破大块率。

2.2 炮孔密集系数

炮孔(眼)密集系数是指孔距与排距之比,一般露天台阶深孔爆破中通常大于1,特别是在宽孔距爆破中,一般取大于2甚至更大。根据以往类似经验和本工程数据统计,当m1时,相邻炮孔之间会很快形成裂缝,导致爆破能量过早的泄漏,故岩石破碎程度是随着炮孔密集系数的减小而下降。

在确定炮孔(眼)密集系数时,应根据现场实际情况考虑。

根据本工程实际统计情况,选择炮孔(眼)密集系数m=1时,爆破后大块较多且不影响后续挖装。

2.3 钻孔形式

本工程特点是本工程所在地属于岛屿,无公路与陆地连接,爆破量约6000万吨,炸药用药量约1.2万吨。根据实际对比垂直孔和倾斜孔发现,垂直钻孔形式更适合于各类地质且钻孔速度比较快,虽然爆破后的大块较多,且易留根底,但是对本工程来说正是需要钻孔速度和大块,因此针对本工程特点选择垂直钻孔的形式更易能满足需求量的大块。

2.4 布孔方式

因爆破间距等于最小抵抗线且等于排距,炮孔连线应力叠加,炮孔连线方向贯穿裂缝过早的形成,高压气体过早的泄漏,导致爆破能量过早的释放,不利于爆破能量的充分利用,所以此时爆破后大块较多。

虽然从能量均匀分布和爆破后岩石抛掷碰撞二次破碎的来说,梅花形布孔理论上更有利于爆破能量的利用和爆破后岩石的二次破碎,但是根据本工程现实需要的是更多的大块石,所以实际过程中采用方形布孔的方式,比梅花形、矩形布孔方式更能满足爆破后岩块大块率的需求。

2.5 堵塞长度

大量的统计资料证明,露天土石方深孔爆破生产中,因炸药主要集中于炮孔的中、下部,导致炮孔孔口的能量不足,所以爆破岩体大块主要来自于台阶上部和台阶的坡面。所以为了提高大块率,可以适当的增加堵塞长度。根据本工程实际统计资料表明,选择以下堵塞长度时,爆破后大块率相对较多,且对后续挖装影响不大,即D=115mm,m=1,W1=a=b=5m时,l2=0.8W1=4m;D=140mm,m=1,W1=a=b=6.5m时,l2=0.8W1=5.5m。

2.6 装药结构

深孔爆破通常采取的装药结构主要分为连续装药、间隔装药和混合装药三种装药结构。连续装药结构操作简单,炸药集中在中、下部,上部较长的一段没有炸药,使得炮孔上部爆破能量较少,易出现较多的孔口上部大块;采用间隔装药结构,虽然操作复杂,但是使炸药能量分布较均匀,可以十分有效的减少大块;因本工程地方只提供一种炸药,所以混合装药结构也不适用。

2.7 起爆顺序

深孔台阶爆破起爆顺序的不同选择,可以导致被爆岩体临空面的数量不同,临空面数量的不同又极大的影响被爆岩体的爆破夹制作用和其在抛掷过程中的二次破碎效果,从而影响大块率。本工程我们可以采取齐发起爆的方式,这种起爆顺序被爆岩体的临空面数量最少,岩石爆破夹制作用最大,不利于岩石的二次破碎。

2.8 其他爆破参数的选择

其他爆破参数包括炸药单耗,抵抗线等,这些参数的改变不能很显著的改变大块率。

1)炸药单耗

增加炸药单耗,增加的药量主要用在炮孔周围和临近的岩石的破碎,对远离这部分的岩体影响较小,因此过多的增加单耗只是保证岩体爆破后碎石料较多,并不能使大块明显减少。

实践中发现炸药单耗的改变,对非大块的改变明显,对大块的改变较小。

2)底盘抵抗线

根据本工程现场实际情况考虑,抵抗线取大值时,大块率较多。

3 改进后的爆破效果

根据二年以来爆破相关的经验数据总结统计,及时对爆破方案的优化调整和改进总结,本工程圆满的解决了特定时期急需提供大量大块石的问题。统计相关数据表明,采用第一组方案,成功保证了大块率占石料(抛石料和大块石等)的18.15%,超额完成了本月业主对大块率的需要。在业主不需要大块石料,急需抛石时,根据本经验总结,逆推降低大块率的措施,成功保证了大块率占石料(抛石料和大块石等)的6%左右。针对业主对抛石料和大块料的需求特点同时满足供应要求,,通过实际探索优化爆破参数,实际中取得了良好效果。

4 总结

1)本文对实际爆破情况,不断调整和优化爆破参数,统计了不少的实验数据,最后对爆破中提高大块率的措施进行了分析总结,并提出了相应的一些措施建议,对露天深孔台阶爆破提高大块率方面具有一定的指导意义。对其他在生产爆破中,减少大块石,降低大块率有一定的借鉴意思。

2)上述实验统计表明,在露天深孔台阶爆破中,影响爆破参数的关键环节是孔排距的选择。

3)实际表明,为了降低爆破能量发挥,调整炮孔密集系数使m=1,适当的增大炮孔的孔排距,以此来优化相应爆破参数,能更有效降低爆破效果、提高爆破后的大块率;其次垂直钻孔形式、方形布孔的方式、适当的增加堵塞长度,连续装药结构、齐发起爆的方式都能有效增加爆破后的大块率;最后适当的降低炸药单耗,适当的增大抵抗线也能在一定程度上提高大块率

 

参考文献(References)

[1] 廖涛,蒲传金,刘峰等.露天矿中深孔爆破大块产生的原因及采取的措施【J.化工矿物与加工,2013

     Liu Tao, Pu Chuanjin, Liufenget al. Causes and measures of large block that forms in deep-hole blasting in open-air stage [J]. Chemical minerals and processing, 2013.

[2] 张戈平.浅谈降低深孔梯段爆破大块率的措施[J].工程爆破,2009.

     Gilpin. Discussion on measures of reducing the rate of large block in deep-hole bench-blasting [J]. engineering blasting, 2009.

[3] 汪旭光;爆破手册 【M】.北京:冶金工业出版社,2010.

     Wang Xuguang; blasting manual [M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2010.

[4] 赵强,张建华,李星等.降低中深孔爆破大块率的技术【J.爆破,2011.

     Zhao Qiang, Zhang Jianhua, Li Xinget al. Technologies on reducing the rate of large block in deep-hole blasting [J]. Blasting, 2011

[5] 尚庆森,程志勇.露天爆破大块控制试验【J.中国钼业.2014.

     Shang Qingsen, Cheng Zhiyong. Experiments on large block controlling of open-air blasting, [J]. Chinese molybdenum industry.2014.

[6] GB 6722-2014 爆破安全规程[S]. 北京:中国标准出版社,2014.

    GB 6722-2014 Safety regulation for blasting[S]. Beijing: China Standards Press, 2014.

[7] 古城.因地制宜科学爆破减少大块率[J].矿业工程 ,2010

     Gucheng. Reduce large block ratio by adjusting measures according to local conditions and using scientific blastingg [J]. mining engineering, 2010

 

作者简介:

陈小俊,出生年月:1985128日,性别:男,湖北汉川市人,职称:爆破工程师,学士学位,主要研究方向:露天深孔台阶爆破.

 

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