深孔台阶爆破在南露天煤矿的应用

陈继府，郭高川

（1.葛州坝易普力股份有限公司，重庆400023；2.煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001）

深孔台阶爆破在南露天煤矿的应用

陈继府1，郭高川2

（1.葛州坝易普力股份有限公司，重庆400023；2.煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001）

针对南露天矿的实际情况，进行了爆破方案设计，通过分析实际的地质条件、周围环境情况，对爆破方案进行了选择和优化，最后进行了顺利爆破。

南露天矿；爆破方案；地质条件；优化

1 工程概况

南露天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2.20t/m3，天然平均抗压强度小于30MPa，属于中等硬度岩石类型。

爆破区周围环境宽松，周围3km内无工厂和居民区。爆破区距煤矿生活区、办公区较远（约1 000 m），但在南露天矿的采剥区有施工设备和人员。根据地质条件和周围的环境复杂程度及工程要求，需要采取的爆破技术方案要求：（1）爆破时适度控制爆破飞石距离及振动强度；（2）到界边帮及各出入沟边帮应采用周边控制爆破；（3）爆后下部平盘平整度要求较高，应控制在每百米±0.3m以内；（4）爆后大块率要求控制在一定范围内；（5）煤层爆破，要求商品煤的块煤率达50%左右。

2 爆破设计方案的原则

（1）严格控制爆破振动圈、飞石、冲击波等爆破有害效应的影响范围，确保施工设备和人员安全。（2）选择合理的孔网参数及施工工艺，降低大块率，做到爆堆松散、块度均匀，为后续的高效率铲装作业提供条件。（3）到界边帮及各出入沟边帮采取有效控制措施，以保持边帮的稳定性。

3 爆破方案的选择

根据采区特点和设计原则，结合工程实际条件，到界边帮及各出入沟边帮采用周边控制爆破，其余主爆破部分自上而下采用深孔梯段爆破方法进行。

4 爆破参数的选择

1）孔径（d）：孔径取决于钻机类型及工程进度、环境要求等因素。南露天矿的爆破作业属大型矿山爆破，由于剥采量不大，不宜选用牙轮钻机或液压钻机，因为这两种钻机行走不便，不利于避炮和上下台阶之间的移动。宜用CM351型高风压钻机，空压机与钻机是分离结构，使其移动方便，爬坡能力较强，利于上下台阶移动。CM351型钻机可以通过更换冲击器，使其钻孔直径范围大（105mm～140 mm），钻孔角度可调范围大，可满足多种钻孔要求。本工程选用CM351型高风压钻机作为主要穿孔设备，大石解炮孔选用气腿式手风钻，孔径一般在38 mm～42mm。

2）台阶高度（H）：根据南露天整体的设计规划，台阶高度H取15m。

3）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，根据在准东地区的岩石性质，这里取1.5m。

4）底盘抵抗线（W1）：过大的底盘抵抗线会造成根底多、大块率高、后冲作用大；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。根据多年露天煤矿的爆破经验，采用微差爆破取底盘抵抗线为：

式中：W1为底盘抵抗线，m；d为钻孔直径，140mm。

由计算得：底盘抵抗线W1＝（3.15～5.25）m，根据工程经验取W1=5m。

5）孔距（a）和排距（b）：孔距按下计算：a=mW1.式中：a为孔距，m；m为炮孔密集系数，方形布孔取＝1.0。根据露天煤矿的经验，布孔方式采用梅花形布孔。孔距a一般取（1.2～1.8）b，这里取7 m～7.5 m。则排距b=4.5m～5m。

6）堵塞长度：合理的堵塞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。堵塞长度过长，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。堵塞长度过短，则炸药能量损失大，将产生较强的空气冲击波、噪声、个别飞石的危害，并影响钻孔下部的破碎效果。一般堵塞长度取底盘抵抗线的0.75倍～1.0倍，在此取4 m～4.5m。

7）单位炸药消耗量：影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石的可爆性、炸药种类、自由面条件、起爆方式和、块度要求等。因此，选取合理的单位炸药消耗量q值，往往需要通过试验或长期生产实践来验证。根据我公司多年矿山开采经验及在神新准东露天煤矿工程实践，选取单位炸药消耗量q＝（0.25～0.38）kg/m3。

8）炮孔深度：现场根据爆破设计布孔完毕后,测量放出每个孔口底实际高程，计算出每个孔的实际孔深，以保证爆破后底部平整，便于挖装及下台阶施工，采用CM351高风压钻机根据爆破设计及测量计算实际孔深进行钻孔。

9）单孔药量：一般情况下矿山常规爆破中钻孔排距与底盘抵抗线相等，故单孔装药量可直接下式求得：

式中：Q为单孔装药量，kg；K为考虑受前面各排孔的矿岩阻力作用的增加系数，取1.1。

10）装药结构与起爆方式：保证装药的连续性和密实性，采用连续耦合装药结构，使用中继起爆药包放置孔底以实现反向起爆，爆破后爆堆松散集中，底部平整无埂坎，非常利于挖装，也便于下台阶钻孔施工，典型装药结构，见图1。

图1 典型装药结构

5 爆破网络的选择

采用国内大型矿山爆破常用的微差起爆网络。

1）优选的几种微差起爆网络：起爆网络应根据岩石性质、裂隙发育程度、构造特点、对爆堆要求、破碎程度进行选择。根据南露天矿的实际情况，优选了“V”型微差起爆、对角微差起爆、波浪型微差起爆、高精度雷管的逐孔起爆网络四种网络。当爆破区只有两个自由面时采用“V”型微差起爆；有三个自由面时采用对角微差起爆方案；如果单排孔数较多、爆破区横向较长，采用“V”型微差起爆或对角微差起爆则起爆排数过多，容易引起爆破后冲作用，增大爆破振动，也不利于岩石破碎，采用波浪型微差起爆，减少起爆排数。

2）合理时差的选择：按照岩体爆破发生前移和回弹两个作用的运动过程，并考虑自由面原理，爆破微差延长时间应等于岩体向前运动、向后回弹、形成裂隙自由面的总时间：

式中：J为微差延迟时间，ms；f1为岩体系数，取1.0～1.2，当岩体容重小，纵波速度低，节理发育时，取小值，反之取大值；f2为炸药与岩体波阻抗系数1.02～1.78；s为形成裂隙宽度，一般取10 mm；v为岩块平均移动速度，一般取4mm/s～7mm/s。Q1、2为表示相邻两孔的药量。为了便于控制飞石方向，实现多段起爆，宜采用高精度雷管的逐孔起爆方式。

6 结束语

采用上述的爆破设计方案进行了顺利爆破，爆破后的实际情况完全满足工程要求，符合本次爆破设计方案原则的要求。

[1]张世平.510t级硐室大爆破减震技术[J].太原理工大学学报，2005（4）：451-454.

[2]高尔新，杨仁树.爆破工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，1997.

[3]张萌.露天矿爆破工程[M].徐州：中国矿业学院出版社，1986.

Application of Deep-hole Bench Blasting in Southern Open-pit Coal Mine

CHEN Ji-fu1,GUO Gao-chuan2
(1.Gezhouba Yipuli Co.,Chongqi400023,2.Taiyuan Institute of Design and Research of Coal Industry,Taiyuan Shanxi 030001)

For the Southern open-pit coal mine,the blasting plan was made.On the analysis of the geological condition and surrounding environment,the plan was optimized and the blasting was carried out successfully.

Southern open-pit coal mine;blasting plan;geological condition;optimization

TD824.2

A

1672-5050（2011）06-0036-03

2011-03-15

陈继府（1980—），男，山西大同人，大学本科，助理工程师，从事爆破技术及管理工作。

刘新光