某水泥厂复杂环境下的深孔爆破浅析

时间：2024-07-28

伍姣娥龙昌军宋其程

(广西金建华爆破工程有限公司)

某水泥厂复杂环境下的深孔爆破浅析

伍姣娥龙昌军宋其程

(广西金建华爆破工程有限公司)

某水泥公司的石场因采用台阶爆破方式开采，严重破坏山体结构，存在多处安全隐患，为此，通过选择合理的爆破方案、爆破参数、起爆方法以及安全防范措施等，在确保该水泥公司石料供应正常的同时排除多处安全隐患。

爆破方案爆破参数起爆方法安全防护措施

1 工程概况

柳州某水泥矿山位于柳州市鹿寨县东南方向。爆破主峰：北面约100 m处为水泥厂旧生产线，约76 m处为高10 m的石料输送带，约70 m处为生产输电线路水泥基座；东北方向约200 m处为水泥厂新生产线；东面600 m处有一石料加工厂；西面约100 m处为2018旧线石料破碎车间，约300 m处为水泥厂空压机设备房和新生产线2022石料破碎车间及储料棚；南面约800 m处为另一水泥公司石料开采面。

第二爆破开采面：北面约86 m处为旧水泥生产线，约40 m处为高10 m新线石料输送带，约30 m处为输电线路基座，山脚距输电线路基座约16 m；东面约45 m处为2018旧石料破碎车间。主峰与第二爆破工作面之间有运输路面及爆破台阶，总宽约35 m。

山体主峰爆破开采工作面由北至东长约80 m、东至南长约120 m、南至西长约20 m；第二爆破面呈倒“L”形，由东至西长约30 m，北至南长约50 m。山体总高约110 m，主峰高约80 m。

因爆破工作面高于生产车间，且采用微差爆破，可不考虑空气冲击波对建(构)筑物的危害，但需严格控制爆破飞石及滚石的破坏(爆破环境见图1)。

2 爆破设计施工

爆破后的岩石块度要求不大于50 cm，以利于装运与破碎。根据国家《爆破安全规程》(GB 6722—2003)标准规定要求[1]，以台阶爆破方式进行开采作业。

图1 爆破周边环境及警戒

主峰爆破开采，先使用手持式风动凿岩机向下钻凿开采约8 m，形成台阶面后再使用大型液压式潜孔钻机，钻凿孔径90～102 mm、深10～15 m的孔进行梯段式台阶爆破；第二爆破开采使用液压潜孔钻机，钻凿深7～10 m的炮孔进行梯段式台阶爆破。

根据工程地质条件及爆区环境,结合《爆破安全规程》的相关规定，前期采用浅孔爆破，后期采用梯段深孔松动爆破施工。为防止滚石损害，需对多处危石进行爆破排险。

2.1 爆破参数的选择[1-5]

根据山体岩石结构性质，确定采用松动爆破。

(1)炮孔直径D和台阶高度H。根据岩石地质结构及钻孔设备，采用炮孔直径D=90～102 mm；根据山体高度、钻孔设备及岩石性质，主峰台阶高度H取10～15 m，第二爆破面台阶高度取7～10 m。

(2)最小抵抗线W。为避免留根底、残埂，一般以底盘抵抗线代替最小抵抗线W。W过大爆破质量效果差，W过小爆破能量得不到充分利用，爆堆分散不集中，钻孔费用增加。经验表明[2]，D=80～150 mm时，W=KD，Wmin=2.5～4 m.

(3)炮孔间距a和排距b。根据开采矿山的岩石地质，取b=W=2.5～4 m；根据经验公式[3]钻孔邻近系数m不小于2(a/b)，确定孔距a。

(4)超深h和孔深L。超深h=(8～12)D；孔深L=H+h.

(5)炸药单耗q及单孔装药量Q。根据岩石性质、爆破体临空面以及爆破装药方式，取炸药单耗q=0.35 kg/m3；单孔装药量：第一排Q=qawH[1]，第二排Q=kqabH[1](K取1.1～1.2).

(6)炮孔布置及装药结构。采用矩型或梅花形布孔，根据地形不同采用垂直向下或倾斜60°～80°的斜孔；采用不偶合装药、偶合连续装药或分层装药结构。

(7)填塞。在装好药的炮孔中，用黏性很大的黄泥或钻屑向下充填炮孔，并用木或竹质炮棍送至装药位置，然后用力捣固，直至填满为止。在填塞过程中禁止用炮棍冲击装有雷管的起爆药包，防止炮棍损伤起爆器材脚线而出现盲炮。根据爆破设计方案及岩石强度不同，堵塞长度h0取值不得小于实际最小抵抗线。

(8)爆破过程中可根据现场情况适当调整炮孔参数，使孔距与排距之比为2～6，即用宽孔距小抵抗线爆破，以确定最优爆破参数,降低大块率。

2.2 药量计算

根据《爆破安全规程》(GB 6722—2003)以及周围爆破环境特点，一次起爆装药量可以不考虑爆破振动对输电线路的影响，但需考虑对输送带的影响；第二爆破面应考虑爆破振动对2018破碎车间及石料输送带的影响。由此计算起爆药量：总爆破量QZ=536 kg，第二爆破面爆破量Q′=78 kg(可根据爆破岩石抛掷方向适当调整)。

2.3 爆破网络设计[2]

采用复式闭合导爆管雷管起爆网路，起爆顺序根据地形不同可采用V形、L形、波浪形或排间微差形；选取直径为70 mm乳化炸药及袋装膨化硝铵炸药，普通毫秒导爆管雷管、电雷管及导爆索；传爆器材：塑料导爆管、四通件及导爆索；用发爆器起爆瞬发电雷管激发导爆管及导爆索。

2.4 爆破安全设计与评估

(1)爆破地震波。爆破地震主要是通过地质介质传递给地面建筑物，本次采用大孔径深孔爆破方式，爆破地震波较大，但由于爆破区域高于周边建(构)筑物且采用松动爆破，采取了安全允许振速，控制了最大单响起爆药量与装药结构，合理爆破网路，因此可不考虑爆破地震波的影响。

(2)空气冲击波。爆破空气冲击波是炸药爆炸在空气中传播的压缩波，这种压缩波的压力大，常常会造成爆区附近人员的伤害。

根据空气冲击波对在掩体内避炮作业人员的安全允许距离，

RK=KB(Q)1/2，

(1)

式中，RK为避免空气冲击波对掩体内人员的最小允许距离，m；KB为影响系数,深孔埋药取0.5～1.0.

计算RK=11.58～23.15 m.

爆破警戒范围定在200 m以上，因此爆破时人员撤到警戒线以外不会受到空气冲击波的影响。

(3)爆破飞石。在高速爆轰气体作用下，个别炮孔堵塞质量不好或堵塞过短、局部抵抗线太小、装药量过大、岩体不均质或存在软弱夹层等，造成飞石危害。

深孔爆破个别飞散物的安全距离经验公式：

(2)

式中,D为炮孔直径，cm。

计算得：Rf=150～160 m；Rf′=56.8 m.

根据计算结果，标准爆破时爆破飞石可能会对周边的建(构)筑物造成损坏，因此爆破时必须严格按设计方案进行施工。

2.5 爆破安全防范措施[1-5]

由于总爆破药量大，对爆破过程中产生的危害，如爆破振动、空气冲击波、个别飞散物、爆破滚石等，仍必须严格控制。本次爆破防护措施为：①装药前应认真校核各药包的最小抵抗线，如有变化，必须修正装药量，不准超装；②严格按设计说明书规定进行炮孔堵塞，不但要保证堵塞长度，而且保证堵塞密实，堵塞物中避免夹杂碎石；③根据现场情况，在装药前应实地校核抵抗线大小，相应调整装药量；④根据现场地形地质条件，如果遇到断层、夹层、软弱面等，应适当调整装药结构，防止产生飞石危害；⑤选择合理的起爆顺序和微差间隔时间，可在爆破过程中增加应力波的相互叠加和岩石之间的碰撞，有效提高炸药能量的利用率，使被爆岩体达到良好的破碎效果，同时也有效地控制爆破振动、爆破飞石等有害效应；⑥为防止出现各种伤害，爆破时应将所有人员撤出设计规定的安全范围之外。

由于爆破滚石的方向性不易控制，为保护建(构)筑物及输电基座，爆破前先在靠近山体脚下挖防护沟，并在护沟旁用大石块堆叠防护墙阻挡滚石，对输电铁塔基座也用大石块堆叠建近体防护墙。防护带长度以能遮挡铁塔与输送带基座为宜，高度2～3 m。