安太堡露天礦爆破中的大直徑與根底

安太堡露天礦爆破中的大直徑與根底

1爆破質(zhì)量不高穿孔爆炸是露天開采過程中的第一個過程。爆破的目的是提供最佳的爆堆尺寸和塊度,以滿足采掘設(shè)備的采裝要求,提高采裝效率降低采掘成本。然而,因地質(zhì)構(gòu)造、巖性變化、環(huán)境條件、爆破參數(shù)、爆破技術(shù)、施工與管理等因素的影響,爆破質(zhì)量往往達(dá)不到理想的效果。安太堡露天煤礦在以往的巖石臺階爆破中,經(jīng)常有拉底出現(xiàn),大塊率也較高,導(dǎo)致采裝效率降低、增加了設(shè)備的磨損,同時因處理根底和大塊,增加了爆破成本。為了提高爆破質(zhì)量,該礦引進(jìn)了GPS衛(wèi)生定位系統(tǒng)用來測量爆區(qū)的各特征點坐標(biāo),并導(dǎo)入計算機(jī)計算,優(yōu)化爆破參數(shù),并嚴(yán)格按優(yōu)化設(shè)計組織施工,從而減少了根底、降低了大塊發(fā)生率。2礦巖石構(gòu)造裂隙特征安太堡露天礦中部及西部開采區(qū)位于二鋪大背鈄的西北翼,巖層中褶皺、斷層、節(jié)理比較發(fā)育,其中節(jié)理對爆破質(zhì)量影響較大。基巖中存在3組節(jié)理,節(jié)理間距平均0.3m,這3組節(jié)理幾乎互相垂直,將巖體切割成塊狀,爆破時減弱了爆轟波的作用容易產(chǎn)生大塊。該礦巖石特征是以構(gòu)造裂隙為主。據(jù)調(diào)查,一般裂隙密度4~7條/m,裂隙頻率8~16條/m;裂隙率一般0.0094~0.06,最大0.143,最小0.0025;裂隙方向為北60~80°西,及北10~30°東2組,傾角70~90°,屬張裂隙,有砂泥質(zhì)、鐵質(zhì)及方解石充填,一般寬度2~3mm。此外,還有不規(guī)則風(fēng)化裂隙,呈不規(guī)則網(wǎng)狀發(fā)育。裂隙的存在使爆破氣流沿裂隙泄逸,減弱爆破能量。據(jù)測定,這種張開性裂隙粘結(jié)性較差,爆生氣體及能量很容易從裂隙面泄漏,致使巖塊沿裂隙面松動,造成大塊率、根底率較高,嚴(yán)重制約了爆破技術(shù)指標(biāo)的進(jìn)一步提高。3大型設(shè)備的原因和設(shè)備3.1爆破質(zhì)量的影響大塊產(chǎn)生的原因主要是爆生氣體易從張開性裂隙面泄漏,造成炸藥能量利用率不高,斷爆、拒爆概率增加;另外,由于穿孔設(shè)計不到位,致使穿孔質(zhì)量難以保障,這直接導(dǎo)致裝藥結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的偏差,不能滿足爆破的要求;此外,爆破技術(shù)與參數(shù)的選取有待進(jìn)一步地提高,以及地質(zhì)因素及裝藥質(zhì)量、施工管理等方面的影響。3.2爆破過程中產(chǎn)生大適合(1)大塊產(chǎn)生的部位是:臺階坡面和后沖垮落帶,大塊的產(chǎn)出率較高。臺階坡面由于受到前次爆破的后沖影響,裂隙進(jìn)一步發(fā)育,炮孔質(zhì)量難以保證,爆破時巖石得不到充分破碎就沿裂隙面滑動,形成大塊;同時后排孔采用緩沖爆破減震,后部炮孔炸藥單耗較之正孔區(qū)域偏低而產(chǎn)生較多大塊;此外,由于爆破引起的沖擊波對未爆區(qū)域的影響,特別是“塊體狀”巖體,非常難以控制其后沖垮落,而產(chǎn)生后沖垮落的物料大部份均以大塊的形式存在。(2)在同一爆區(qū)爆破中,產(chǎn)生斷炮、拒炮的分界部位,巖石互相擠壓、碰撞的破碎能力明顯發(fā)生變化,可導(dǎo)致較多的大塊產(chǎn)生。(3)爆堆表面3~4m范圍內(nèi)的大塊明顯較多、較大,而在爆堆內(nèi)部產(chǎn)生的大塊相對較少,由此可見,孔口充填范圍是產(chǎn)生大塊的主要部位。(4)孔位穿在大裂隙上或者裂隙旁,由于炮孔抵抗線減弱,炸藥能量過早地從裂隙面泄漏,導(dǎo)致較多大塊產(chǎn)生。4炮孔安全風(fēng)險(1)底盤抵抗線過大。由于前批炮孔的后沖垮落(往往是坡頂比坡底垮落更為嚴(yán)重),而鉆機(jī)在臺階坡頂安全值以內(nèi),且該礦使用的是垂直孔,這樣前排孔有時底盤抵抗線過大;另外,由于裂隙、龜裂在前排孔附近更加加劇,使炮孔質(zhì)量較之主炮孔差,所以,更增加了根底形成的概率。(2)該礦在不同巖體穿孔時,采用各自由面的抵抗線比值往往相同,不盡合理,以及這些鉆孔的超鉆深度不匹配等;還有,在同一炮區(qū),由于地質(zhì)變化,上部是軟巖,下部是硬巖,或則前邊是硬巖,后邊是軟巖或黃土,以及一個炮孔地質(zhì)賦存條件不一樣等,爆破時炸藥產(chǎn)生的高溫、高壓氣體沿著薄弱面沖出去,在硬巖根部很容易形成根底。(3)炮孔超鉆深度不匹配,炮孔孔底不處于同一近水平面上。由于頂盤工作面不平,有些孔達(dá)不到足夠超鉆,對于垂直孔排間微差,前排(段)孔若沒有足夠超鉆,后排孔留下根底的可能性極大。(4)炮孔充填過小,致使炸藥能量過早向上拋擲,爆堆過高、過擠,大塊太多,造成不是根底的根底。(5)拒爆斷爆現(xiàn)象,也很容易形成根底。產(chǎn)生根底的部位,主要取決于炮孔質(zhì)量、裝填質(zhì)量、拒爆現(xiàn)象等,可產(chǎn)生于爆堆的任何部位。當(dāng)然,產(chǎn)生根底及大塊的原因往往是緊密聯(lián)系的,尤其是根底的產(chǎn)生,必然伴隨著大塊的產(chǎn)生。5降低大比例和低基本率的措施5.1調(diào)整爆破方向,優(yōu)化爆破結(jié)構(gòu)每個炮區(qū)在爆破前,先用GPS測量地形,并查清炮區(qū)地質(zhì)特性和構(gòu)造(從前掌子自由面觀測)、工程位置、采裝設(shè)備位置等具體情況進(jìn)行設(shè)計,確定起爆方向、爆破規(guī)模、裝藥結(jié)構(gòu)、穿孔深度、孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥量、充填深度等爆破參數(shù)。根據(jù)安太堡礦多年的實踐經(jīng)驗,影響爆破質(zhì)量、爆破效果的主要因素是:頭排孔(前排抵抗線)的合理布孔、穿孔深度、孔網(wǎng)參數(shù)、每孔裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥量、充填深度等。(1)頭排孔的合理布孔。由于前批爆破的后沖影響,造成爆破眉線不規(guī)整,頭排孔附近巖體龜裂,傾角不規(guī)范等,而我礦使用的鉆機(jī)只打垂直孔,又必須在安全距離以外鉆孔。為了加強(qiáng)爆破方向的拋擲作用,克服根底,工程技術(shù)人員在布前排孔時,要根據(jù)實際作業(yè)情況,合理采取孔位加密和調(diào)整。炮孔裝藥時要有合理的裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)變措施,從而保證頭排孔的藥量與抵抗線、自由面的合理匹配。此外,在地形異形處(高程不一,幾何形狀不規(guī)整處)及巖性變化處也參照頭排孔的布置原則,采取增減輔助孔,調(diào)整孔位、孔深、炮孔藥量及裝藥結(jié)構(gòu)、爆破順序等辦法,以此來尋求最佳的爆破效果。(2)孔網(wǎng)參數(shù)。我礦多年來一直采用的是正方形和正三角形布孔方法(8m×8m或為7m×7m)。它的爆破效果比較穩(wěn)定?，F(xiàn)在露天爆破向?qū)捒拙啾萍夹g(shù)發(fā)展,對增大爆破斗角、提高能量利用率和爆破效果等均有較大益處,已日漸成為露天爆破發(fā)展方向。鑒于安太堡礦地質(zhì)特性,應(yīng)用這一爆破技術(shù)時,應(yīng)適當(dāng)增大孔距,縮小行距(由原來的8m×8m或為7m×7m變?yōu)?5m×4.5m),這只是一個預(yù)估的數(shù)值,我礦還沒有實踐過。(3)裝藥結(jié)構(gòu)。GPS測量出來的數(shù)據(jù)在結(jié)合自由面的巖體結(jié)構(gòu)和工程要求后,對不同孔位進(jìn)行精確計算出裝藥量、充填高度、起爆位置以及裝藥是否分段等技術(shù)指標(biāo),設(shè)計出裝藥結(jié)構(gòu)圖。工人在施工時,嚴(yán)格按圖操作,并保證了工程質(zhì)量要求,不僅提高了爆破質(zhì)量,而且降低了炸藥單耗和爆破成本。5.2設(shè)計圖件的質(zhì)量監(jiān)控提高爆破質(zhì)量,必須從穿孔質(zhì)量、穿孔精度抓起。近幾年來我礦制定了嚴(yán)格的炮孔質(zhì)量管理、考核體系。首先,用GPS定位系統(tǒng)對整個炮區(qū)進(jìn)行坐標(biāo)測量(主要測量邊坡線、前排孔、后排區(qū)間,和正孔位置以及幾個標(biāo)志點等),再用計算機(jī)計算出每個孔位的深度(以標(biāo)準(zhǔn)平盤為準(zhǔn)),作出設(shè)計圖紙,再照圖布孔穿孔。該礦制定的炮孔質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:每個炮孔都必須嚴(yán)格按工藝標(biāo)準(zhǔn)穿孔、護(hù)孔;同時,每批炮孔穿完后,工程技術(shù)人經(jīng)過嚴(yán)格的驗收,對不合格的炮孔要進(jìn)行補(bǔ)孔和透孔,完全合格后才允許裝藥放炮。近2年來,通過引進(jìn)GPS對炮區(qū)進(jìn)行測量和精確的設(shè)計,通過驗收后,炮孔不合格率下降了70.5%~75.7%