逐孔起爆技术在准东露天煤矿的应用

摘要 在准东露天煤矿，使用高精度导爆管雷管实现了逐孔起爆；采用逐孔起爆技术实施大孔径高台阶爆破，能够扩大爆破施工规模，并有效控制爆破振动及飞石等爆破危害。

关键词 逐孔起爆；爆破振动；爆破安全

中图分类号 TD235 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）122-0164-02

1 工程概况

神华新疆能源有限责任公司准东露天煤矿位于卡拉麦里山南麓，地势总趋势呈北高南低的缓倾斜坡。地貌形态为残丘状的剥蚀平原，海拔567 m～617 m，比高为12.8 m/km。矿区内煤层顶板以砂岩和泥岩类为主，其次为细砂岩、粉砂岩；底板以泥岩、细、粉砂岩为主。天然容重平均为2.20 t/m3，天然平均抗压强度小于30 Mpa，属于中等硬度岩石类型。

由于生产规模扩大，准东露天煤矿引进了大型钻机及配套挖运设备，因而需要调整传统爆破工艺。实验爆区位于准东露天煤矿542平盘，下部平盘两台WK―35型电铲在施工期间将正常作业，爆破时需撤至安全区域避炮。爆区西侧地表筛分系统距爆区约420 m。爆区周围无特别需要保护的对象，爆破安全环境相对比较好。

2 爆破方案

根据准东露天煤矿生产施工情况，选择爆破方案要考虑以下因素：首先，爆破施工工艺应安全有效，能够保证爆破效果，不留根底，确保后续工作平台的平整，方便爆碴清运；其次，将大块率控制在0.3%以内，能满足35 m3电铲采装要求，爆堆的前伸距离不得大于1.2倍台阶高度，爆区后排处塌陷沟深度小于1.5 m；最后，确保爆破作业安全，避免爆破飞石危害临近建筑物、周围作业人员和设备以及爆破震动对临近建筑物、边坡的影响等。

根据生产施工条件以及上述因素考虑，经研究决定采用以下爆破方案：1）采用高精度导爆管雷管实现逐孔起爆，通过控制最大一段齐发药量来减小爆破震动。2）采用减弱松动爆破，严格控制药量，保证堵塞长度和堵塞质量等，控制飞石。3）采用梅花形布孔，耦合装药结构。4）选择适当超深，改善爆破效果，减少根底。

3 爆破参数设计

3.1 孔网参数

我公司在该矿配备内有CM351、DM45LP、CDM75D三种钻孔设备，钻孔直径分别为138 mm、200 mm、250 mm。根据本次试验施工条件，选用CDM75D钻机为本爆破工程钻孔，钻孔孔径250 mm，钻孔角度为90度。根据矿山整体规划设计，台阶高度H为16m。本次爆破采用现场混装铵油炸药，根据现场试验和类似工程经验，本次爆破炸药单耗q取0.28 kg/m3。其他爆破参数设计如下：

1）底盘抵抗线W。过大的底盘抵抗线会造成根底多、大块率高、后冲作用大等不良效果；过小则不仅浪费炸药、增大钻孔工作量而且岩块易抛散和产生飞石危害。底盘抵抗线计算公式为：W=（20-38）d，根据前期爆破经验，取W=8.5 m。

2）孔深L和超深h。超钻的作用是为了克服炮孔岩石的夹制作用，使爆后不残留根坎，挖装后能形成平整的底部平面，一般取h=（8～12）d，根据该露天矿山的岩石性质，这里取2.5 m。则孔深L按下列公式计算：L=H+h，则本工程的标准炮孔深度为18.5 m。

3）堵塞L1。合理的充填长度应能降低爆炸气体能量损失和尽可能增加钻孔装药量。充填长度过长将会降低延米爆破量，增加钻孔费用，并造成台阶上部岩石破碎不佳；充填长度过短，则炸药能量损失大，将产生较强的空气冲击波、噪声和个别飞石的危害，并影响钻孔下部的破碎效果。

一般充填长度L1=（0.75～1.0）W。此处取标准炮孔充填长度7 m。

4）单孔装药量Q。单孔药量计算公式为Q=（L-L1）p，按照标准炮孔深度18.5 m计算，单孔药量为476kg。

5）孔距（a）和排距（b）。炮孔负担面积按照S=Q/q/H计算，根据公式S=ab及a=mb，计算得孔距a为12.5 m，排距b为8.5 m。其中通常炮孔密集系数m 1.0，这里取m=1.47。

3.2 起爆网路

本次爆破施工采用逐孔起爆的微差爆破网路。微差时间应根据岩石性质、裂隙发育程度、构造特点、对爆堆要求和破碎程度进行选择。结合葛洲坝易普力新疆爆破工程有限公司在国内一些大型露天矿山常用爆破网路，并根据准东露天煤矿的实际情况，地表雷管采用延时为65 ms和25 ms两种高精度雷管，孔内管为延时600 ms的高精度雷管。起爆点用2个瞬发电管捆绑引爆非电爆破网路。

炮孔平面布置及起爆网路示意图见图1。

3.3 装药结构

此次爆破施工采用连续耦合装药结构，保证装药的连续性和密实性。中继起爆具放置孔底以实现反向起爆，能够使爆破后爆堆松散集中，底部平整无埂坎，利于挖装，也便于下个台阶钻孔施工。装药结构示意图见图2。

4 爆破主要危害效应验算

4.1 爆破飞石

在爆破中，飞石易发生在最小抵抗线或填塞长度最小的地方。因钻孔时，定位不准确和钻杆倾角不当等都会使实际爆破参数比计算参数或大或小，若抵抗线偏小，则会产生飞石。

爆破个别飞石安全距离按下列公式计算：

Rf=20・Kf・n2・W

式中：Rf为个别飞石距离，m；Kf为系数，这里取1.5；n为爆破作用指数，经现场爆破漏斗试验，测得当n=0.62～0.70时可满足爆破质量的要求，为安全起见，这里取n=0.7；W为最小抵抗线，因在工程实践中难以获得前排炮孔的实际抵抗线，但为安全起见，应取其理论大值，这里W取8.5 m。

根据上述公式，理论计算飞石距离为125 m。根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定和考虑爆区现场实际情况，爆破安全距离按250 m计，而爆区西侧地表筛分系统距爆区约420 m，下部平盘两台WK―35型电铲在个别飞石范围内，要求范围内所有人员必须撤离，并对电铲进行适当防护。在爆破区域周边设置警戒岗哨，禁止人员、车辆进入。在施工期间将正常作业，爆破时需撤至安全区域避炮。

4.2 爆破振动

根据保护对象允许爆破振动速度V值的要求，利用爆破振动公式，计算出最大一段起爆药量。通过控制最大一段起爆药量使爆破震动控制在规定范围之内。按照《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定，爆破安全允许最大单响药量计算公式如下：

Qmax=R3（V/K）3/α

式中：R为爆破点到被保护物之间的距离，m；

Qmax为延时爆破中最大一段单响药量，kg；

V为保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm/s；

K、α为与爆破点至计算保护对象间地形、地质条件有关的系数和衰减指数，一般参照表6-1中的要求选取。根据矿山岩性，取K=300，α=1.8。

本工程中距爆区最近、抗振能力最差的建构筑物为地表筛分系统，爆破安全规程规定质点最大振动速度不超过2cm/s。经计算，其最大允许单段起爆药量为17495kg，由于设计中采用高精度导爆管雷管实现逐孔起爆，最大单响药量为479kg，远小于计算值，故爆破振动效应不会对环境造成危害。

5 爆破效果

本次爆破实际装药量为212t，爆破方量约为75.7万m3。能够顺利完成计划任务。

1）本次爆破施工个别飞石最远距离约50 m，在控制范围内，未对设备等产生危害，达到设计要求；

2）本次爆破施工块度均匀，大块率在控制在0.3%以内，挖运完成后基本无根底，符合爆破施工要求。

3）在筛分站测得质点振动速度为0.324 cm/s，符合《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定。

6 结束语

根据此次爆破试验，可以得到以下结论：

1）采用梅花形布孔、逐孔起爆网路，先爆炮孔为后爆炮孔创造了新的自由面，减少了后爆炮孔爆破夹制作用，改善了爆破效果。

2）采用高精度导爆管雷管实施逐孔起爆，使单段药量减少，爆破振动效应大大降低，减少了爆破危害，保护边坡及周边建构筑物稳定。

3）采用逐孔起爆网路，能够扩大单次爆破规模，并有效控制爆破危害，满足矿山生产需要。

参考文献

[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[2]刘殿中，杨仕春.工程爆破实用手册（第二版）[M].北京：冶金工业出版社，2003.

[3]预毅成.工程爆破施工与安全[M].北京：冶金工业出版社，2004.