地下礦山大爆破的實(shí)踐

1段空場法回采在24m以上水平開采大冶鐵路干井時，采用分段空區(qū)法開采頂板礦，傾角平緩，厚度薄。分段空場法回采分兩步進(jìn)行,先采礦房,后采礦柱,隨后崩落上盤圍巖充填采空區(qū)。礦房回采每次爆破量小,安全有保障;而礦柱回采是將礦房回采后所留下的頂柱和間柱一次性全部爆破崩落,同時還必須進(jìn)行采空區(qū)處理爆破,炮孔數(shù)多,裝藥量大,勢必產(chǎn)生很強(qiáng)的破壞效應(yīng),因此爆破設(shè)計(jì)和爆破安全必須予以足夠的重視。2礦柱回采和放頂爆破的爆破設(shè)計(jì)分段空場法每個分段都必須進(jìn)行一次礦房、礦柱回采和放頂爆破的循環(huán),而各分段礦體賦存情況不一,因此礦柱回采和放頂爆破的炮孔布置形式、炮孔長度、爆破用藥量、起爆順序等,都各不相同,所以其設(shè)計(jì)必須針對具體情況來考慮,但其設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則卻是相同的。本設(shè)計(jì)是針對南采區(qū)±0m水平的實(shí)際情況來進(jìn)行。±0m水平是南采區(qū)掛幫礦的最上一個分層,沒有頂柱。2.1間柱回采炮孔四排南采區(qū)±0m水平間柱僅西側(cè)礦房一個,東側(cè)礦房間柱要待靠露天坑旁的掛幫礦退采完后才能回采。鑿巖位置布置在間柱穿脈與塹溝鑿巖巷道交匯點(diǎn)附近,間柱寬8m,布置垂直向上四排平行扇形孔,采用鑿巖臺車打眼,抵抗線w和排距b均為1.6m,孔徑d=85mm,上盤邊孔角55°,下盤邊孔沿礦巖交界線打,平均約30°,孔底距a1=2m,孔口距a2=0.8m,采用機(jī)械裝藥,炸藥單耗q=1.8kg/m3,裝藥密度△=900kg/m3,線裝藥密度q1=5.1kg/m。經(jīng)統(tǒng)計(jì)±0m水平間柱回采炮孔四排共37個孔,裝藥長度除滿足孔口距要求外,不應(yīng)超過礦巖下盤交界線。具體設(shè)計(jì)結(jié)果見表1。即間柱藥量QJ為各排藥量之和:QJ=Q1+Q2+Q3+Q4=1187kg。經(jīng)計(jì)算間柱的爆破體積為VJ=650m3,故實(shí)際炸藥單耗為:qJ=QJ/VJ=1.82kg/m3≈1.8kg/m3,滿足設(shè)計(jì)要求。采用排間微差爆破,最大一段裝藥量為342kg,每排一個段別,共4個段別,緊鄰礦房的兩側(cè)先爆,中間后爆。2.2放頂爆破量測南采區(qū)±0m水平放頂爆破,東西兩個礦房同時進(jìn)行,鑿巖位置布置在間柱穿脈的上盤圍巖巷道中,鑿巖臺車朝采空區(qū)方向打前傾束狀扇形炮孔,崩落圍巖的充填高度不得少于10m。本設(shè)計(jì)礦體平均厚度為8m,分段高為12m,圍巖的松散系數(shù)為1.6,放頂崩落圍巖的范圍應(yīng)滿足:長,整個礦房采空區(qū);厚,不小于5m,其自然松散堆積厚度可達(dá)8m;崩落高度,平均不少于10m。爆破參數(shù)選取:孔徑d=85mm,前排孔底抵抗線2m,排間孔底距2.5m,通過作圖確定各排扇形炮孔的前傾角;扇形炮孔排面內(nèi)的孔間孔底距a=2.5m,采用機(jī)械裝藥,炸藥單耗q=1.8kg/m3,每米炮孔的裝藥量qL=5.1kg/m;單孔裝藥長度不超過礦房底板與空區(qū)的交界投影線;每次崩落不少于3排,一般單孔鉆眼長度不超過25m,放頂爆破量應(yīng)根據(jù)具體情況按能確保所需充填量,作圖計(jì)算后確定;爆破順序按與礦房近的排面先爆,后排依次順序微差起爆。經(jīng)計(jì)算±0m水平放頂炮孔東、西礦房各3排孔,西側(cè)每排13個孔,每排鉆孔長度為241m,裝藥長度LX=177m,總藥量QX=902.7kg;東側(cè)每排9個孔,每排鉆孔長度為217m,裝藥長度LD=94m,總藥量QD=479.4kg。采用排間與孔間相結(jié)合的微差爆破方案,以降低最大一段裝藥量,即:西側(cè)每個扇形排面炮孔分3個段別起爆。1#-4#炮孔為一段別,裝藥長度L1=60m,藥量Q1=L1×5.1=306kg;5#-7#為一段,裝藥長L2=52m,藥量Q2=265.2kg;8#-13#為一段,裝藥長L3=65m,藥量Q3=331.5kg。最大段藥量QXmax≈332kg,共3排9個段別。東側(cè)每個排面炮孔分為兩個段別起爆。1#-5#為一段,裝藥長度L′1=50.5m,藥量Q′1=257.55kg;6#-9#為一段,裝藥長度L′2=43.5m,藥量Q′2=221.85kg。最大段藥量QDmax≈258kg,共3排6個段別。各孔的具體設(shè)計(jì)結(jié)果見表2?？梢姟?m水平放頂炮孔共六排、66個孔、15個段別,最大段藥量為332kg,總藥量:QF=(QX+QD)×3=3×(902.7+479.4)=4146.3kg。經(jīng)測量計(jì)算總放頂?shù)谋品搅考s為VF=2300m3,故實(shí)際炸藥單耗qF=QF/VF=4146.3/2300=1.803≈1.8kg/m3,滿足設(shè)計(jì)要求。綜上所述,礦柱及空區(qū)處理爆破的總藥量∑Q為:∑Q=QJ+QF=1187+4146.3=5333.3kg,且最大段藥量為342kg。3礦微差雷管反應(yīng)系統(tǒng)的確定由于爆破一次用藥量大,必須采用微差爆破技術(shù)降低最大段起爆藥量,減少爆破震動危害。本礦微差雷管的段別數(shù)不多,僅有1#～12#段別,因此確定采用導(dǎo)爆管微差雷管→導(dǎo)爆索→導(dǎo)爆管微差雷管→初始起爆火雷管、孔內(nèi)和孔外相結(jié)合的接力式微差延時強(qiáng)力起爆系統(tǒng)。起爆順序:先間柱、后頂柱、再放頂,此外還應(yīng)滿足最大段允許藥量所限制的各孔、排間延時起爆順序。3.1孔內(nèi)全導(dǎo)爆管傳爆雷先爆,每排藥量不是很大,采用排間微差爆破,4排孔4個分段,孔內(nèi)分別用1、3、4、2四個段別,即兩側(cè)先爆,中間后爆。從孔內(nèi)引出的導(dǎo)爆管,接續(xù)在導(dǎo)爆索上,用1段的導(dǎo)爆管傳爆雷管引至起爆點(diǎn)。此時,間柱爆破的最大延時相當(dāng)于5段的導(dǎo)爆管微差雷管的延時量。3.2頂層(1)空柱起爆點(diǎn)段西側(cè)三排炮孔相對距間柱較遠(yuǎn),應(yīng)先爆,其每排炮孔數(shù)相對較多,裝藥量大,因此每排分三分段,共九個段別,分別用2#～10#的導(dǎo)爆管微差雷管,再接續(xù)在導(dǎo)爆索上,用4段的導(dǎo)爆管傳爆雷管,引至起爆點(diǎn)。此時,最先起爆的延時相當(dāng)于6段的導(dǎo)爆管雷管的延時量,大于間柱爆破的最大延時(tmax=1+4=5段),所以能確保后于間柱起爆;這三排炮孔爆破的最大延時相當(dāng)于14段的導(dǎo)爆管雷管的延時量。(2)孔內(nèi)或外接收點(diǎn)導(dǎo)爆管東側(cè)三排相對距間柱較近,應(yīng)在西側(cè)之后起爆,其每排炮孔數(shù)相對較少,裝藥量不大,因此每排分兩個段,共六個段別,分別用5#～10#的微差導(dǎo)爆管雷管。從各排孔內(nèi)引出的導(dǎo)爆管,再接續(xù)10段的導(dǎo)爆管傳爆雷管,引至起爆點(diǎn)。此時,最先起爆的延時相當(dāng)于5+10=15段的導(dǎo)爆管雷管的延時量,它大于西側(cè)爆破的最大延時(tmax=10+4=14段),所以能確保其后于西側(cè)起爆。若還有更多的炮孔可依此原理設(shè)計(jì),確保各排間、排面內(nèi)各炮孔間分別按設(shè)計(jì)順序依次起爆,見圖1所示。為增強(qiáng)起爆的可靠性,傳爆系統(tǒng)采用導(dǎo)爆索強(qiáng)力引爆的復(fù)式起爆網(wǎng)路,即各炮孔引出的導(dǎo)爆管直接接續(xù)在傳爆點(diǎn)的導(dǎo)爆索上,再用兩發(fā)同樣的傳爆導(dǎo)爆管雷管引爆導(dǎo)爆索。這種采用孔內(nèi)、外結(jié)合的延時方法,應(yīng)特別注意:⑴確保后爆的孔外導(dǎo)爆管不會被前期爆破所破壞;⑵在傳爆點(diǎn),要避免導(dǎo)爆索的爆炸和起爆雷管的爆炸可能的高速金屬飛片,提前將相鄰導(dǎo)爆管切割,而產(chǎn)生拒爆。前者的處理,傳爆雷管的段數(shù)盡可能選小值,使其盡快起爆,而余下的延時量由孔內(nèi)延期雷管完成;此外,從孔內(nèi)引出的、裸露于孔外的導(dǎo)爆管應(yīng)盡可能的短些,傳爆點(diǎn)最好貼近孔口巷道壁,以防爆破飛石砸壞導(dǎo)爆管,而引起拒爆。后者的處理,不同傳爆點(diǎn)應(yīng)相距一定距離以免彼此影響,造成網(wǎng)路破壞;若多排孔交匯很近,則只設(shè)一個傳爆點(diǎn),將所有導(dǎo)爆管均綁扎在一段較長的導(dǎo)爆索上一次引爆,雷管的聚能穴指向?qū)П鞯膫鞅较?雷管與導(dǎo)爆索應(yīng)包扎緊實(shí),并用膠布包纏,至少3層以上,且在傳爆雷管前后均應(yīng)將導(dǎo)爆管包扎一定長度,以確保所有的導(dǎo)爆管均能可靠傳爆。4q—安全校核井下爆破危害最大、難以防范的主要是爆破振動和空氣沖擊波。井下進(jìn)行礦柱回采和放頂工作,表明該區(qū)段已經(jīng)采完,所有巷道與設(shè)施均可廢棄。因此只需注意在上下主要聯(lián)絡(luò)道口設(shè)置屏障,就可預(yù)防沖擊波的影響,因此主要危害是爆破地震。爆破地震的破壞強(qiáng)度通常用臨界質(zhì)點(diǎn)振動速度作為判據(jù),要求小于允許的振速,我國通常采用下列公式進(jìn)行預(yù)測:V=k(Q√3R)α?cm/sV=k(Q3R)α?cm/s式中,Q—同段起爆的最大藥量,本設(shè)計(jì)為342kg;R—爆源至計(jì)算點(diǎn)之間的距離,m;α—衰減系數(shù),α=1～3,取α=1.5;k—系數(shù),k=50～200,取k=50。通過現(xiàn)場調(diào)查及計(jì)算表明,需要重點(diǎn)防范、距離爆破點(diǎn)較近的主要建筑物或構(gòu)筑物可能產(chǎn)生的最大振動速度及安全性見下表:第4項(xiàng)已接近安全臨界值,故需嚴(yán)格控制最大一段裝藥量,此時所允許的最大一段裝藥量為:Q允=(V允K??√α?R)3=(2050??√1.5×14)3=439kgQ允=(V允Κα?R)3=(20501.5×14)3=439kg因此必須以此值檢驗(yàn)各段裝藥量,要求小于此值,則可確保地面和地下的建筑物或構(gòu)筑物均安全無破壞,地面人員的工作生活不受影響。5爆破質(zhì)量方面把破的工作安排到周邊部門和人員本次爆破總裝藥量大,特提出以下注意事項(xiàng):1.每次爆破應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)原則,先作方案設(shè)計(jì),由工段負(fù)責(zé)施工,打完眼驗(yàn)孔合格后,按實(shí)際量測情況作出爆破施工設(shè)計(jì),并作為這次爆破的指導(dǎo)文件,下發(fā)到相關(guān)部門和人員;2.爆破用藥量大,炮孔多,雷管段別數(shù)多,起爆順序要求嚴(yán)格,爆破工作相對比較復(fù)雜,應(yīng)對方案的意圖有充分了解和高度的責(zé)任心,才能做到準(zhǔn)確無誤。3.礦柱回采及空區(qū)處理爆破量大,爆破時間應(yīng)提前通告附近民采作業(yè)點(diǎn),使其有所準(zhǔn)備,并在爆破前后一段時間暫停作業(yè),其井下工作人員均須全部上井,不得進(jìn)行井下作業(yè)(本礦區(qū)南采區(qū)也需如此)。4.爆后進(jìn)行充分通風(fēng)。由于大爆破用藥量多,所產(chǎn)生的有毒氣體和有毒物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)爆破,因