采场边帮爆破开挖处理施工技术

郭大胜

(安徽江南爆破工程有限公司,安徽 宁国 242300)

1 工程概况

长九(神山)灰岩矿项目位于安徽省池州市西南方约37 km处,池州神山北麓山脚,隶属池州市贵池区牌楼镇青山村、神山村、济公村管辖。矿体东西总长4 500 m,最宽处1 536 m,矿区面积为5.14 km2。矿山为独立矿体,相对高差较大,山体呈北东-南西向展布,总体特征为中部高,周边逐渐降低,矿区内最高点为矿区中东部神山山顶,标高为+408.63 m,从最高点至开采标高(+40 m)相对高差368.63 m,采用露天爆破开采。

长九(神山)灰岩矿项目采场东西侧边坡较缓,坡度为15°～34°；南北侧边坡较陡,坡度为30°～80°。其中,1#溜井A2采区北侧大部分边坡坡角在65°～80°,边坡中间部位多处存在倒悬体,已形成2个平台多台阶开采。

根据神山矿区一期1.33 km2规划林地征收范围,矿山一期(1#溜井及2#溜井采区)南侧标高约280 m,北侧标高约250 m。矿山南侧及北侧红线范围内均有部分居民尚未搬迁,部分民房距离矿权范围线仅69 m,且部分房屋近乎危房,不具备基本的抗震能力。一旦发生滚石、飞石等事故,将会激化矿民矛盾,对矿山生产不利[1-3]。

2 现阶段施工措施及存在问题

2.1 施工措施

边帮滚石产生的原因主要有2个:主爆区大规模爆破时将原边坡上天然滚石振动脱落；边帮爆破时直接产生的滚石。为避免爆破滚石、飞石对下部未征收林地及未拆迁居民产生影响,临近边帮部位采用控制爆破措施。首先,将边帮部位预留2排炮孔的宽度(满足钻机设备通行),与主爆区分离,以降低主爆区大规模爆破对边帮的影响。同时,将边帮部位分上下2层进行爆破,以降低每个台阶开挖高度(针对标准15 m梯段)。然后,在保证临空面良好的情况下,针对预留边帮单独实施爆破,在爆破过程中,适当减少前排抵抗线,扩大两排孔之间的微差时间以减少爆破后冲的影响。最后,针对未处理到位的部位分多次小规模松动爆破,具体施工处理如图1所示。此种方案针对边坡坡脚较缓的部位实施效果较好,针对1#溜井A2采区较陡部位及倒悬部位边帮,不能完全解决滚石问题。

图1 现阶段边帮处理措施

2.2 存在的问题

红线范围内三合组未拆迁房屋距离1#溜井A2采区北侧部位较近,对边帮开挖过程中产生的滚石及其带来的扬尘极其敏感,可能会激化矿民矛盾,带来矿山环保问题。同时,该部位一旦出现滚石,将会毁坏矿区一期征收以外的生态林地,给整个工程带来法律风险。

3 边帮爆破优化措施

为了消除边帮开挖过程中产生的滚石,针对边帮较陡或倒悬、爆破无法控制的部位,采用爆破和机械处理(挖机+破碎锤)相结合的方式。

在边帮部位预留3～4排炮孔的宽度,将该预留边帮与主爆区单独进行爆破。主爆区靠近边坡部位采用光面爆破,减少主爆区爆破对边坡稳定性的扰动,控制边坡稳定性。为减小爆破规模,将预留边帮分上下两部分单独爆破。考虑到陡坡部位边帮表面未进行覆盖层剥离,表层孤石、风化岩体较多,岩体结构较为松散,为减少爆破后冲对预留边帮的影响,根据现场地质岩层条件,适当增加临空面侧的预留边帮宽度。对于岩层不稳定、裂隙较多的部位,采用1.5倍炮孔间距宽度预留；对于岩层相对稳定部位,采用1.2倍炮孔间距宽度预留。爆破完成后对边帮剩余部位采用破碎锤、挖机处理[4-5]。处理时整体上按照从内侧向外侧,从上部往下部的方式,破碎锤处理一层,挖机清理一层,两者相互配合。

4 主爆区光面爆破参数选取与计算

主爆区采用光面爆破,主爆孔和缓冲孔的布孔方式采用梅花形布置,光爆孔沿边坡轮廓线布置。炮孔倾角α取边坡坡率1∶0.5；线装药密度q=0.3 kg/m；不耦合系数一般为2～5,取2.8。其他爆破参数见表1。

表1 主爆区爆破参数汇总(ø90钻孔)

1)装药结构与起爆方法

主爆孔装药结构采用ø70药卷连续柱状装药；缓冲孔与光爆孔装药结构采用ø32药卷不耦合装药。光爆孔装药将ø32炸药卷绑在竹片上,药卷紧靠导爆索,竹片靠向保留边坡一侧。单孔装药量原则如下:炮孔底部2.0 m,线装药密度1.0 kg/m；正常段线装药密度0.4 kg/m；上部3.0 m,线装药密度0.25 kg/m；炮孔堵塞长度不大于2.5 m。

2)起爆网路与起爆顺序

起爆网路采用毫秒导爆管雷管,孔内、孔外微差相结合、复式起爆网路,主炮孔每个段别起爆1～2个炮孔,光爆孔每个段别起爆3～5个炮孔,最大段药量控制在24.5 kg。网路连接采用不同段别的非电毫秒雷管装入孔内,孔外排间分别用2发5段或8段毫秒雷管串联,形成复式起爆网路[6-7]。

微差间隔时间:主爆孔间隔时间25～110 ms；光面孔与主爆孔一同起爆时,光面孔滞后于主爆孔,起爆间隔时间在75～150 ms。具体爆破网路如图2所示。

图2 爆破网路

5 安全质量保证措施

1)建立健全安全质量生产保证体系,制定安全质量管理细则,实施安全质量全过程控制。

2)根据安全设施要求,严格控制主爆区的爆破规模及单响药量；同时,在爆破过程中遵守爆破安全规程。

3)在临近边帮的主爆区爆破时,做好边帮下部警戒工作,确保下部人员和设备安全。

4)在采用机械手段处理边帮时,需安排专职安全员对现场上下同时进行监控,确保上部人员和设备的安全,将下部边坡进行封闭,禁止无关人员进入。

6 结语

1)按照此优化方案施工,边坡滚石得到了有效控制,没有危及山体下坡房屋及居民的安全。

2)边坡爆破施工要充分考虑滚石、爆破振动等因素,考虑施工人员及机械的安全。

3)针对较陡边坡,严格控制滚石是施工的关键,是边坡控制爆破的重中之重。