您現在的位置:中爆網 > 基礎理論 > 正文

高精度雷管和逐孔起爆技術在寶明油頁巖礦爆破中的運用

2017-05-25 15:46:00.0 責任編輯:崔瑋娜

劉  翔    安運飛

(中建二局土木工程有限公司新疆項目,新疆吉木薩爾 831700)

[摘要]:寶明油頁巖礦爆破工程中運用了高精度雷管逐孔起爆技術,在相同的孔網參數前提下,和傳統排間微差起爆技術相比,采用高精度雷管逐孔起爆技術形成的爆堆松散均勻、穩定平整,爆破振動降低了52.4%,炸藥單耗降低了6.9%,爆破根底率減少了8%,取得了較好的經濟效益和社會效益。

[關鍵詞]: 高精度雷管;逐孔起爆;排間微差起爆

 

新疆寶明礦業油頁巖礦山剝離及采礦工程傳統爆破主要采用國內生產的塑料導爆管起爆系統和排間微差起爆方式,傳統爆破效果主要是地震波大、巖礦塊度不均勻、根底多等問題。同時,首采區一號破碎站東南方向1.5km有混裝炸藥車地面制備站和爆破器材庫,爆破施工現場西北部有一條高壓線,東部緊鄰兩條高壓線,爆區環境十分復雜;并且隨著采場產量的擴大,臺階下降到+912m水平,排土場升高,爆破震動對采場周圍重要建筑物及邊坡的穩定產生不良影響,爆破產生的振動和飛石威脅到周邊牧民的安全。

針對以上問題,我們提出采用高精度爆破器材及逐孔起爆技術,旨在改善爆破效果,提高鏟裝效率,降低采礦綜合成本,保證礦區安全生產,提高綜合效益。

1. 工程概況

新疆寶明礦業油頁巖礦剝離與采礦工程石場溝礦區正在施工,在吉木薩爾縣還有3個礦區(木塔寺、吳家灣、白楊河),目前正在進行勘探,為下一階段開采作準備。

石場溝油頁巖礦區賦礦巖性為上二疊統蘆草溝組(P2l)第三巖性段中,巖性主要為灰色微晶白云巖、深灰-灰黑色白云質粉砂巖,灰色鈣質細粒巖屑砂巖、灰黑色含瀝青含白云質泥質粉砂巖灰色-灰黑色含炭質、瀝青質粉砂質泥巖(頁巖)、灰黑色含粉砂質泥巖、黑色瀝青質泥質粉砂巖、黑色瀝青粉砂質泥巖、黑色含瀝青白云質泥巖。礦區油頁巖屬于高灰分、中含油率型油頁巖,爆體凹凸不規則地分布,爆體為鐵灰色巖漿巖,結構密實,節理裂隙發育,硬度為普氏f系數8~12。

 201610091.jpg

2. 逐孔微差起爆技術探討

2。1 逐孔起爆技術定義

逐孔起爆技術是指爆區內同一排的炮孔按設計好的延期時間從起爆點依此起爆,同時爆區排間炮孔按另一延期時間依次向后排傳爆,使爆區內相鄰起爆炮孔的起爆時間錯開,起爆順序呈分散的螺旋狀。

2.2 逐孔起爆技術作用原理

(l)應力波疊加作用

采用逐孔起爆技術爆破時,后爆藥包較先爆藥包延遲數十毫秒起爆,后爆藥包在相鄰先爆藥包的應力震動作用下處于預應力狀態中(即應力波尚未消失)起爆,兩組孔爆破產生的應力波相互疊加,破碎效果加強。

(2)增強自由面作用

先爆炮孔形成破裂漏斗,增加后爆炮孔新的自由面,逐孔微差爆破后爆破孔的自由面由排間微差爆破的兩個自由面增至3個自由面,后爆炮孔的最小抵抗線和爆破作用方向都有所改變,增多了入射壓力波和反射拉伸波的反射,增強了巖石的破碎作用,并減小夾制角。

(3)增加巖塊相互碰撞作用

先爆的炮孔起爆后,爆破漏斗內的破碎巖石起飛尚未回落時,后爆的炮孔在先爆炮孔的“巖塊幕中”起爆,后爆藥包爆破產生的氣體不易逸散到大氣中,從而進一步增加了補充破碎的機會。

(4)減小爆破震動

由于逐孔爆破顯著減少了同段起爆的最大藥量,因此爆破振動能量也在時間上和空間上加以分散,使振動強度大大降低。

逐孔爆破技術方案設計

3。1 爆破器材的選用

逐孔起爆技術的實現是以高精度導爆管雷管為依托的,孔間和排間、地表和孔內延時的精確性是起爆網絡可靠傳爆的保障,如果雷管延期精度低于1%~2%,微差時間選取不合理,那么整個爆區的爆破效果就得不到保證[1]

經過考察,首采區選用了奧瑞凱爆破器材有限公司生產的Exel系列400ms孔內雷管和地表延期導爆管雷管,Exel系列地表延期導爆管雷管由導爆管雷管、塑料連接塊及塑料J型鉤構成。使用溫度范圍為-40~180℃,抗拉強度為45kg,耐摩擦、抗沖擊、抗靜電危害,精度誤差±MS。鉤上標有段別及秒量,不同段數J型鉤呈不同的識別顏色,可以方便、快速、可靠地與起爆器材連接。地表延期雷管的標準延期時間和一端J型塑料鉤的顏色見表1。

201705251.jpg

根據澳瑞凱公司在國內外研究成果[2],在起爆網絡設計時,要取得最佳的破碎塊度和爆堆形狀,孔間微差間隔時間應按每米孔距3~8ms,排間微差間隔時間應按每米抵抗線8~15ms選取。

根據上述理論結果與爆破經驗,首采區油頁巖礦爆破工程選取澳瑞凱公司17、25、42、65、100ms五種地表管和400ms孔內管配合使用。

3.2 爆破參數設計

爆破方式為中深孔臺階爆破,臺階高度12m;考慮采場需降低爆破震動,提高爆后裝鏟效率,采場采用Φ140mm孔徑,阿特拉斯鉆機鉆孔。首采區油頁巖礦中深孔爆破孔網參數見表2。

 201705252.jpg

201705253.jpg

3.3 爆破網路設計

逐孔起爆技術是通過孔內和地表延期時間共同完成的,根據爆破效果布置相應的炮孔,并針對炮孔排、列分別計算得到不同延期時間與之對應的高精度導爆管雷管。

以首采區+948平盤爆破網絡設計為例,根據現場的實際地質條件,考慮到0號孔附近臨空面充分,前排抵抗線較小,以及現場季節性風向,將0號孔設為起爆點。根據微差時間的選擇,選取17ms雷管作為主控排的地表雷管,65ms雷管作為雁行列的地表雷管,孔內選用400ms雷管。

逐孔起爆網絡的連接設計時,每個炮孔的排和列的爆破信號傳播方向的夾角等于或大于90°設計網路聯線,如果每個炮孔的排和列的爆破信號傳播方向的夾角小于90°,那么就成為前傾連接,可能會發生炮孔起爆順序變化,距離自由面遠的后排孔會比距離自由面近的前排孔先被傳爆,較大的夾制力會導致較差的爆破效果網絡連接和爆破等時線見圖2,巖石模擬移動方向見圖3。

201610092.jpg 

 201610093.jpg

爆破效果及評價

4.1 爆破技術統計

本采區通過引進高精度非電雷管,采用逐孔起爆技術,爆破取得了較好的效果。對高精度逐孔起爆技術和傳統排間微差起爆技術進行數據統計和對比分析(以末礦帶爆破數據對比),數據統計見表3。

 201705254.jpg

其中振動對比可根據以下公式得出。

V=K(/R)

式中,V為質點的安全振動速度;Q為最大段裝藥量,kg;R為爆心至觀測點的距離,m;α,K為系數。

根據本采區的地質情況,取K=200,R=500,α=1.6,逐孔起爆時單孔裝藥量不超過Q=500kg,排間微差爆破時,一般同段最大裝藥量Q=2000kg,即:

逐孔爆破:V=K(/R)=0。264

排間微差爆破:V=K(/R)=0.554

通過高精度逐孔起爆技術和傳統排間微差起爆技術對比得出,在相同的地質條件下,采用高精度逐孔起爆技術形成的爆堆松散均勻、穩定平整,爆破振動降低了52.4%,炸藥單耗降低了6.9%,根底率減少8%。

4。2 爆破效果評價

(1)奧瑞凱高精度導爆雷管自帶連接塊,具有防水功能,起爆網絡連線簡單方便,降低工人勞動強度,有利于新疆冬季嚴寒作業,提高爆破作業效率。

(2)采用高精度雷管逐孔起爆技術爆破后,所相鄰的兩孔都有微差時間,較排間微差爆破提供的補充破碎機會多,在碰撞破碎過程中,巖石動能降低,拋距減少,形成的爆堆松散均勻、穩定平整,便于挖運。

(3)采用高精度雷管逐孔起爆技術后,降低了最大段起爆藥量,爆破振動能量也在時間上和空間上加以分散,使爆破振動效應降低了52.4%,爆破飛石處于受控狀態。

(4)采用高精度雷管逐孔起爆技術產生的爆破根底少,根底率減少8%,二次爆破量少,為下次布孔、穿孔、爆破創造了較好的條件。

(5)在相同的地質條件下,采用高精度雷管逐孔起爆后,炸藥單耗降低了6.9%,降低了爆破成本。

參考文獻:

[1] 顧毅成,史雅語,金驥良.工程爆破安全[M]. 中國科學技術大學出版社,2010,4.

[2] 李維,李盤勝. 高精度雷管和逐孔起爆技術在云浮硫鐵礦的運用[J]. 金屬礦山,2011(6):202~204.



0