露天煤礦爆破孤臺處理技術研究

0間腔孤臺設計常見的v型爆炸方法的爆炸順序與v型相似。爆炸時，首先從樓梯上爆出v形空間腔，從而為后續(xù)孔爆炸創(chuàng)造新的自由面，然后在兩側對稱爆炸。別斯庫都克露天煤礦礦坑東北角的孤臺近似方形、爆破方量不大、平臺規(guī)整,孤臺的對角連線適合設計為V形爆破網(wǎng)路的近似對稱中線,較適合應用V形順序逐排起爆法。1礦坑東北部主被動開裂帶的地面激發(fā)問題別斯庫都克露天煤礦(簡稱別礦)位于新疆巴里坤縣城北西方向約150km處,礦田位于科克塞爾克山與紙房盆地的交接處,海拔1269~1339m。該礦采用爆破破巖、單斗挖掘機采裝、自卸卡車由坑內(nèi)移動坑線或半固定坑線運至井田外排土場排棄。2017年初,在+1288~+1180m標高的地表以下剝采形成10個12m高的工作平盤。別礦礦坑東北角各平盤地況普遍節(jié)理裂隙發(fā)育、富含水、難鉆孔、難成孔,同時平臺犄角鉗制作用等因素影響導致在大平臺統(tǒng)一爆破作業(yè)中常遭遇獨處獨段爆破效果差、開挖效率低等窘?jīng)r,不僅增加巖石剝離、采裝方面的生產(chǎn)成本,而且嚴重妨礙爆破剝離生產(chǎn)的整體規(guī)劃,故將其遺留下來進行單獨處理,在礦坑東北角處常出現(xiàn)近似方形的孤立小平臺,工語稱之為孤臺,其示意圖與現(xiàn)場實圖如圖1中(a)、(b)所示。露天礦臺階爆破效果的評價指標主要包括爆破質(zhì)量、爆破成本及爆破安全三大類指標2v形順序起爆技術V型起爆的實質(zhì)是從爆區(qū)的對稱中心部位開始爆破,以V型順序向兩側發(fā)展,相當于兩排互成角度的炮孔同時對稱起爆。孤臺V形逐排順序起爆法在網(wǎng)路敷設時,先根據(jù)孤臺整體地況尋求V形近似對稱中線,沿對稱中線兩側炮孔同排同段聯(lián)網(wǎng),并沿V形對稱中線逐排往后串聯(lián)連網(wǎng)以實現(xiàn)排間延時效果。孤臺的V形逐排順序起爆的具體實施方案如圖2所示,首先起爆孤臺對稱中線上靠近臨空面的第1個(排)炮孔,形成一定的小V形空間,為后面對稱中線的第2個(排)炮孔創(chuàng)造出一個Y方向自由面;對稱中線上的第2個(排)炮孔緊接第一個(排)炮孔起爆后延時起爆,在附近形成并擴大V形空間,為后排炮孔增創(chuàng)x方向的自由面;起爆第二個(排)炮孔后,緊接著整排對稱起爆第3排孔,繼續(xù)擴大V字形空間,為第4排炮孔創(chuàng)造更大的x方向自由面;以此類推,持續(xù)爆破。犄角處孤臺與平臺本自一體,從整體上講,需較大能量才能打破孤臺與平臺的整體性,尤其需較大能量克服平臺對孤臺外離的鉗制與阻絆。如圖3所示,若沿M方向或N方向爆破外推孤臺,一方面能量作用于m區(qū)、n區(qū)破壞孤臺與平臺的一體性,另一方面能量克服m區(qū)或者n區(qū)已斷裂的巖石對孤臺外離的牽阻。而V形順序逐排起爆,先從孤臺臨空面處對角炸出一個V形空間,前排V形炮孔為后續(xù)炮孔增創(chuàng)了自由面,延續(xù)并擴大了V字形空間,爆破拋堆方向既可指向V形對稱中線方向,亦可沿孤臺臨空面方向爆破拋塊,避開了孤臺與平臺結合處m區(qū)、n區(qū)的直接阻離、牽制作用。整體上看,降低了平臺犄角對孤臺外離的鉗制作用。露天臺階爆破采用較多的是逐排起爆、排間波浪式順序起爆等方式,主要利用圖2中z、y方向的自由面,炸藥向自由面釋放的能量較多的集中在y方向,增大了爆塊的鋪散程度。而V形逐排順序起爆法,一方面增加了x方向自由面,增加了爆破拋堆去向,降低了炸藥在y方向的能量分布,降低巖石在y方向的鋪散程度;另一方面由于V字形炮孔排面新增了V形對稱中線方向的拋堆去向,有利于爆落巖石的二次破碎,爆塊沿x方向自由面巖石對稱飛散,加強巖塊間相互擠壓與碰撞,有利于提高巖石的破碎程度。3質(zhì)膠結巖石別礦東北角各平臺巖石以細砂巖為主,粒徑0.01~0.1mm;鈣質(zhì)膠結,巖石堅實,巖質(zhì)新鮮,巖石結構面復雜、節(jié)理裂隙突出、孤臺富含水,常遺留而單獨特殊處理,以礦坑+1204~+1192m平臺東北角孤臺尤為典型,如圖4所示。3.1角孤平臺v型網(wǎng)絡的設計順序為礦山內(nèi)部對外部環(huán)境無安全危害的爆破工程不實行分級管理3.2v形逐排順序起爆延遲時間對于別礦+1204~+1192m東北角處孤臺,運用GPS空間定位,使用RTK按照梅花形方式布設炮孔,孔間距6.5m,排距3m,臨空面最大抵抗線2.8m;并對每個炮孔的位置、深度和孔號等作業(yè)記錄進行存儲,利用CASS2008forAutoCAD繪圖管理。文獻[10]中提出,安家?guī)X露天礦臺階爆破的同排炮孔之間和排間的起爆延遲時間間隔是為滿足后排炮孔爆破創(chuàng)造自由面所需的時間。對于別礦孤臺V形逐排順序起爆,注重考慮排間間隔時間,參照別礦大量的工程實踐經(jīng)驗,按每米最小抵抗線延遲15ms選取延遲時間間隔。V形逐排順序起爆法網(wǎng)路連接的具體做法是:先確定孤臺炮區(qū)的近似對稱中線(孤臺臺面的對角線),采用V字形順序起爆方式同排同段聯(lián)網(wǎng),排間串聯(lián)聯(lián)網(wǎng)。炮孔內(nèi)用腳線15m長的9段導爆管雷管,前3排V形炮孔排間用腳線4m長的3段管導爆管雷管,排間間隔50ms順序起爆;后三排選用腳線4m長的5段導爆管雷管,排間間隔100ms順序起爆,便于充分利用V形逐排順序起爆形成的V形腔,增創(chuàng)自由面,且為后排爆破的巖石提供了足夠的向前移動時間,增強爆區(qū)整體沉降效果。起爆網(wǎng)絡如圖5所示,圖中數(shù)據(jù)為炮孔空間位置的高程。4爆炸效果分析4.1孤臺方量計算利用GPS空間定位,用儀器RTK對孤臺爆前、爆后進行驗方,利用CASS2008forAutoCAD進行繪圖管理,用DTM計算求取孤臺開挖方量為4817m4.2巖石鋪散范圍借助GPS空間定位,用RTK對爆后爆堆進行測量,轉入CASS2008forAutoCAD進行繪圖管理并展高程點,對爆堆范圍進行對齊標注得出,巖石整體鋪散范圍距離炮區(qū)12~20m不等,未出現(xiàn)埋道或埋路基現(xiàn)象,現(xiàn)場爆堆如圖6所示。4.3爆破塊度值經(jīng)過現(xiàn)場實測,孤臺采用V形逐排順序起爆爆破后:孤臺整體沉降4~5m,后排拉溝寬度達3~4m。爆后未出現(xiàn)大塊,挖掘機斗容與爆破塊度相適應,采裝效率平均7車/h,較之前孤臺挖運效率4車/h提高75%。爆塊采裝完后掌子坡頂無突出1m以上的傘檐,未出現(xiàn)突出1m、長1m以上的根底,達到幫齊底平的優(yōu)良爆破效果,如圖7所示。5平臺角處孤臺爆破自由面改善平臺角處的爆破自由面V形逐排順序起爆法處理別礦犄角處孤臺較之別礦相同工況條件下,炸藥單耗由0.51kg/m實踐證明:應用V形逐排