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大型露天矿山新水平开拓出入沟的爆破设计

2016-10-26 16:15:51.0 责任编辑:崔玮娜

龚叶飞  李毅

(江西铜业集团公司德兴铜矿,江西德兴,334224)

摘要:本文叙述了南方丰富地下水环境下新水平开拓出入沟的爆破设计与施工方案,运用控制爆破理论,对关键爆破环节进行优化,实现了露天矿新水平快速、经济开拓的主要目标,并对爆破经验进行总结。

关键词:露天矿;地下水;新水平;开拓;爆破设计

 

德兴铜矿是一个特大细脉浸染型斑岩铜矿,年爆破矿岩总量达1.255亿吨[1]。随着开采深度的增加,铜厂采区已经进入凹陷开采。上部采矿台阶随着不断开采而消失,为采矿生产持续均衡,下部需要不断开拓新的台阶来补充。

新水平开拓是保证露天采矿场合理规划开采布局,扩大备采矿量储备,保障矿山出矿能力均衡的重要手段。

新水平准备的开拓关键在于掘沟速度。德兴铜矿采用19.9m3的2300XP AC大电铲、载重220t电动轮实施开沟作业,按8%的标准坡度进行开拓。新水平开拓一般选择在10~12月干旱的非雨季进行,这样可避免雨水对采矿设备、爆破的影响[2]

1爆区环境

德兴铜矿地处南方多雨地区,下涌水量较大,局部岩性破碎容易垮孔,不利于穿孔爆破作业,新水平开拓困难。针对这一难点,选择岩性较硬、较完整的区域开拓新水平。根据采掘工程需要,铜厂采区-25m台阶新水平开拓在10月下旬进行。-10~-25m联络道高差15.Om,设计路面净长175m,总长181m,净宽46.Om,总宽52m,爆破区域位于-lOm水平中盘部位,属难爆岩(见图1)。

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2爆破方案

2.1设计思路

选择旱季实施新水平开拓。开拓位置选在岩性相对较硬,有利穿孔成孔,汇水集中,排水设施布置方便的地段。布孔采用垂直于下沟方向布孔,选择合理的孔网参数,提高爆堆的松散系数。孔深采用全深孔,方便挖掘设备后期处理。

2.2开拓设备

新水平开拓的穿孔设备选择高钻架高风压钻机,以提高新水平开拓穿孔效率和炮孔质量,便于快打快放,并保证爆破质量。挖掘设备为斗容19.9m3的PH2300XPC 电铲。实践表明,使用大电铲下沟优势明显,作业效率高,对电铲工作面要求低。其余开拓设备为载重220t 730E电动轮、制药量15t的BCRH-15B乳化炸药现场混装车。以达到高效、快速新水平开拓的目的。

3爆破参数

3.1布孔方式

根据矿山开采经验采用三角形布孔方式,确保炸药能量的充分利用。孔网参数调整到比正常开采区正常孔网缩小10%~20%,以利于提高爆堆的松散系数,减少根底大块,提高采矿设备挖掘效率。布孔采用垂直于下沟方向布孔,每面炮五排(一般布奇数排),每排10个孔左右,目的在于及时进行爆破,减少因炮孔放置时间长而出现垮孔现象。由于空间条件限制,第二面炮四排(见图2)。

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3.2炸药单耗

由于下沟宽度狭窄,岩石受到的夹制作用大,需较大的炸药单耗[3]。乳化炸药单耗为1.41kg/m3,起爆排装药量最高,然后逐步向两边递减。

3.3孔距和排距

孔网参数调整到比开采区正常孔网缩小15%左右,即孔距a=6m,排距b=6m。为保证排间起爆效果,第一面炮中间排距b调整为5m(见表1)。

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3.4孔径与孔深

德兴铜矿炮孔直径为250mm。孔深是由台阶高度和超深确定:

L=H+h

式中L——孔深;

H——台阶高度,H=15m;

h——超深,考虑此处岩石坚硬,超深由传统2.5m加大到3m。

经计算得出孔深L=15+3=18m。

3.5深孔爆破参数

深孔爆破参数见表l。

3.6深孔装药结构

深孔装药结构如图3所示。

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4起爆网路

4.1起爆网路

第一面炮采用中间一排先响,分段起爆的方法,其他各面炮采用V形起爆顺序。孔内和地表均采用山东奥瑞凯公司的导爆管雷管,采用小秒量毫秒延期雷管(9.Ms地表管),起爆点选取第三排中间位置的炮孔,以便起爆后能为其他炮孔创造自由面(见图4~图6)。

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其他各面炮采用V形起爆顺序。遵循快排慢列的原则,控制排用17Ms导爆管延时,雁行列用42Ms导爆管延时。控制排用17Ms有利于岩石的破碎,雁行列用42Ms控制爆堆的推进距离,为爆堆移动创造补偿空间;侧后排用大秒量可以控制侧冲和后冲,减少后续爆破作业面的清扫工作。

4.2爆破安全

由于要创造自由面,一般来说,会产生较大的飞石。因此,要严格控制爆破飞石对设备、人员的影响。爆破时个别飞散物的安全允许距离按下式计算[4]

Rf=20n2wKf

式中   Rf----个别飞散物的安全允许距离;

n----爆破作用指数(德兴铜矿为加强松动爆破,取保守值1);

w----最小抵抗线(取保守值6);

Kf----安全系数,一般选1~I.5(取保守值1.5)

经计算Rf为180m。

为尽量避免飞石造成的破坏,采取以下措施:

(1)雁行列用大秒量(42Ms),为爆堆移动创造补偿空间。

(2)采用逐孔起爆方式,侧后排位置药量减少。

(3)爆破时要求设备撤离到距爆区200m处。

(4)严格按设计施工,确保充填高度和质量[5]

5现场施工要点

新水平开拓时,由于地下涌水量大,成孔困难、垮孔普遍,应采取快打快放的方式,控制爆破规模。第一、二面炮放完以后,让电铲迅速下沟掘进,并用移动水泵排水入临时水仓。

水孔装药需要注意:

(1)装药车皮管尽量保持垂直人孔,防止皮管与孔壁过度摩擦造成垮孔。

(2)皮管要放到孔底后再装药,防止炸药上浮影响爆破质量。

(3)合理控制提升皮管的速度,防止药性被水囊隔离。

(4)充填时控制充填速度,一小时后进行回填。

6爆破效果

爆破后形成的-25~-10m出入沟宽度、坡度和长度都满足原设计要求。电铲作业后无根底,大块率为0.56%,爆堆块度均匀,电参作业效率高。

通过此次爆破设计、施工,本人认为新水平开拓爆破应注意以下几点:

(1)选择合适气候条件开拓.选择岩性较硬、较完整的区域开拓。

(2)缩小孔网参数,增加炮孔超深,提高出入沟掏槽爆破的爆破效果。

(3)规划布孔方向,科学地进行地表网路设计。

(4)严格按照爆破设计规范进行现场施工。

参考文献

[1]程根祥.影响德兴铜矿爆破效果的因素分析及改进[J].现代矿业,2011,(2)·

[2]周少兵.大型露天矿新水平开拓方法及其改进[J].金属矿山,2004,(12)·

[3]高文学,金乾坤,等.沟槽深孔微差爆破的工程实践和数值模拟[J].爆破与冲击,1999,(2)·

[4]汪旭光,郑炳旭,等.爆破手册[M].北京:冶金工业出版社,2010·

[5]蒲传金.炮孔因素对露天台阶爆破效果的影响分析[J].爆破,2008(1)·

摘自《中国爆破新进展》