PVC管装药预裂爆破在露天开采的应用

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.i s s n .1674-6066.2024.02.032P V C 管装药预裂爆破在露天开采的应用
牛 垚,王建立,王 铮,彭 川,侯海鹏,赵世星,刘建兴
(兖州中材建设有限公司,济宁272000
)摘 要: 介绍了P V C (
聚氯乙烯)管装药预裂爆破技术在吕梁地区石灰石矿山露天开采的应用㊂在节理发育的地质条件下,经过精心设计,在近20次的露天深孔预裂爆破试验中,不断优化爆破参数与装药结构,达到了保护最终边坡稳定的效果㊂
关键词: 石灰石开采; 无导爆索预裂爆破; 边坡稳定
A p p l i c a t i o no fP V CT u b eC h a r g eP r e -s p l i t t i n g
B l a s t i n g i nO p e nP i tM i n i n g
N I UY a o ,WA N GJ i a n -l i ,WA N GZ h e n g ,P E N GC h u a n ,H O U H a i -p e n g ,
Z HA OS h i -x i n g ,L I UJ i a n -x i n g
(Y a n z h o uZ h o n g c a i C o n s t r u c t i o nC o ,L t d ,J i n i n g 2
72000,C h i n a )A b s t r a c t : T h i sa r t i c l e i n t r o d u c e st h ea p p l i c a t i o no fP V C p i p ec h a r g e p r e -s p l i t t i n g b l a s t i n g t e c h n o l o g y i no p e n -
p i t m i n i n g o f l i m e s t o n em i n e s i n t h eL v l i a n g a r e a .U n d e r g e o l o g i c a l c o n d i t i o n sw i t hw e l l -d e v e l o p e d j o i n t s ,a f t e r c a r e f u l d e -s i g na n dn e a r l y 20o p e n -p i t d e e p h o l e p r e -
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o r d s : l i m e s t o n em i n i n g ; p r e s p l i t t i n g b l a s t i n g w i t h o u t d e t o n a t i n g c o r d ; s l o p e s t a b i l i t y 收稿日期:2023-11-20.
作者简介:牛 垚(1992-),助理工程师.E -m a i l :793963002@q q
.c o m 由兖州中材建设有限公司施工总承包的中阳县桃园东义建材有限公司石灰石矿山位于山西省吕梁市中
阳县枝柯镇南大井村西南方向约1000m 处,矿山开采标高+1586m 水平至+1500m 水平,
台阶高度14m ,目前已形成+1572m ㊁+1558m ㊁+1544m 水平的最终边坡㊂+1530m ㊁+1516m 水平也在推进
中㊂
区域所处大地构造位置为吕梁太行断块的吕梁块隆的次级构造单元阳泉曲汾西盆状复向斜的北部,矿
区内构造简单,未见明显的断裂构造和褶皱现象,地层基本呈单斜岩层产出,总体产状:倾向140ʎ
,倾角一般10ʎ㊂石灰岩呈微晶结构,致密块状构造,矿体内节理裂隙较为发育,矿石抗压强度为80~130M P a
㊂1 问题的提出
X 型节理是吕梁山脉地质构造显著特征,
而该地区大部分石灰石矿山在露天开采过程中几乎不考虑爆破作用对最终边坡稳定性的影响,也从未尝试控制爆破对边坡进行保护㊂一般露天深孔爆破后形成的边坡往往存在大量浮石,且爆破震动对保护边坡形成的裂隙区无法消除,存在诸多安全隐患㊂
国家政策对矿山企业要求日益严格,更加突出了边坡安全与环境恢复治理工作的重要性㊂结合国内外露天矿山开采经验,使用预裂爆破保护最终边坡稳定性是较好的选择㊂因当地火工品供应限制,无法使用导爆索进行预裂爆破,所以在没有导爆索的情况下如何进行预裂爆破成为需要攻克的难题㊂因此团队自2021年底开始从+1558~+1544m 平台最终边坡进行了近20次预裂爆破试验㊂
2 试验部分与参数调整过程
设计思路:改变以往使用竹劈绑乳化炸药和导爆索的预裂装药结构,使用P V C 管装入多孔粒状铵油炸
3
31建材世界 2024年 第45卷 第2期
药,形成不耦合㊁不连续的装药结构㊂
试验方案:50mm P V C 管使用炸药编织袋绑在P V C 管1/3处和2/3处,
用接头连接放入孔内,并将接头处用胶带绑接防止管材在孔内脱落,如此可在P V C 管装入孔内后与孔壁之间有间隔,达到不耦合装药的目的㊂在P V C 管内装入多孔粒状铵油炸药和电子雷管起爆药包,最后在P V C 管和炮孔间塞入炸药编织袋至填塞深度,防止填塞时孔渣落入孔内破坏不耦合装药结构㊂最后进行上部填塞作业,连线起爆即可㊂以下列举试验过程中几次重要的参数调整㊂
2.1
第一阶段试验参数与爆破效果初次试验预裂孔数为40个,装药结构为连续不耦合装药结构,单孔装药量20k g ,延米装1.21k g /m ,不耦合系数2.4㊂孔内双发电子雷管起爆,位于药1/4处和3/4处,装药结构如图1所示㊂预裂孔孔径120mm ,孔深16.5m ,
孔距2m ,超深1.5m ,上部填塞2m ㊂主爆孔孔径140mm ,孔深15.5m ,
孔距6.5m ,排距3.6m ,超深1.5m ㊂上部填塞4m [1,2]
㊂起爆延时设置预裂孔0m s 齐爆㊂两排主爆孔,后排主爆孔与预裂孔间距6m ,延时100m s 逐孔起爆,孔间20m s ,排间47m s
㊂主要爆破参数如表1所示㊂
表1 第一阶段爆破参数表穿孔类型孔径/mm 孔深/m 孔距/m 排距/m 角度/(ʎ)超深/m 填塞/m 预裂孔12016.52
701.52主爆孔
140
15.5
6.53.690
1.5
4
效果分析:
1
)该次试验对边坡保护有一定效果,爆后需保留的边坡与安全平台未见明显震动裂隙㊂2
)预裂孔装药量大,对保护边坡坡面造成了部分破坏㊂3)由于岩体X 型节理发育,预裂孔孔距大,爆后预裂孔直线方向出现W 形边缘㊂4
)由于不耦合装药缘故,爆轰波在传播过程中与孔壁间产生间隙效应,在后续开挖过程中发现部分炸药与P V C 管残留㊂
5)主爆孔爆区块度适中,爆堆松散,但主爆孔与预裂孔中间部分存在大量大块㊂2.2
第二阶段试验参数与爆破效果
结合前期经验与设计参数,此阶段试验预裂孔数为60个,装药结构为不连续不耦合装药结构,在药柱中部增加2m 孔渣间隔,单孔装药量
17k g ,延米装药1.03k g /m ,不耦合系数2.4㊂两发电子雷管起爆药包分别位于上㊁下药柱中部,装药结构如图2所示㊂预裂孔孔径120mm ,孔深16.5m ,孔距1.5m ,超深1.5m ,上部填塞2m ㊂主爆孔孔径140mm ,孔深15.5m ,孔距6.5m ,排距3.6m ,超深1.5m ,
上部填塞4m ㊂在预裂孔与主爆孔中间增加一排辅助孔,使用140mm 孔,孔距6m ,孔深7m ㊂辅助孔与预裂孔距离3m ,与主爆孔间距为3.5m [3]㊂起爆延时设置预裂孔0m s 齐爆,主爆孔延时200m s 后逐孔起爆,
孔间20m s ,排间47m s ,辅助孔最后起爆,孔间20m s
㊂主要爆破参数如表2所示㊂表2 第二阶段爆破参数表
穿孔类型孔径/mm 孔深/m 孔距/m 排距/m 角度/(ʎ)超深/m 填塞/m 预裂孔12016.51.5
801.5
2+2辅助孔1407
6
3/3.590 3.3主爆孔
140
15.56.53.690
1.5
4
4
31建材世界 2024年 第45卷 第2期
效果分析:
1
)爆破效果明显改善,爆后需保护的边坡未见爆破震动裂隙㊂2)半孔率达到20%㊂3
)预裂孔直线方向W 形边缘得到改善,但依然存在㊂4
)辅助孔药量大,孔底距离边坡距离太近,部分孔对保护边坡造成破坏㊂5
)依然存在因间隙效应造成的未传爆的炸药残留㊂6)由于主爆孔与预裂孔底部间距较大,导致爆后有根底残留㊂2.3
第三阶段试验参数与爆破效果
试验预裂孔数为60个,装药结构为不连续不耦合装药结构,在药柱中部增加两处2m 孔渣间隔,间隔位置分别位于6~8m ㊁11~13m 位置㊂单孔装药量20k g ,延米装药1.21k g /m ,不耦合系数2.4㊂三发电子雷管起爆药包分别位于上㊁中㊁下药柱的中部㊂在P V C 管底部0.5m 处开孔,使多孔粒状铵油炸药自然流出,充填炮孔底部0.5m 空间,作为底部加强装药以消除根底,装药结构如图3所示㊂预裂孔孔径120mm ,孔深16.5m ,孔距1.3m ,超深1.5m ,上部填塞1.5m ㊂主爆孔孔径
140mm ,孔深15.5m ,孔距6.5m ,排距3.6m ,超深1.5m ,
上部填塞4m ㊂辅助孔改用120mm 孔径,钻孔深度6.5m [3]
㊂起爆延时设置预裂孔0m s 齐爆,主爆孔延时200m s 后逐孔起爆,孔间20m s ,排间47m s ,辅助孔最后起爆,孔间20m s
㊂主要爆破参数如表3所示㊂
表3 第三阶段爆破参数表
穿孔类型孔径/mm 孔深/m 孔距/m 排距/m 角度/(ʎ)超深/m 填塞/m 预裂孔12016.51.3
701.5
2+2+1.5
辅助孔1206.5
5
3/3.590 3主爆孔
140
15.56.53.690
1.5
4
效果分析:
1
)爆破效果好,爆后需保护的边坡未见爆破震动裂隙㊂2)半孔率根据不同岩石结构和节理发育方向达到40%~60%㊂3
)主爆孔与辅助孔未对边坡造成破坏㊂4)消除了间隙效应,未发现有炸药残留㊂5
)主爆孔与预裂孔之间的根底残留基本消除㊂6
)预裂孔直线方向W 形边缘有很大改善,只有少量存在㊂爆破效果对比如图4㊁图5所示
㊂
3 分析与思考
在中阳石灰石矿山岩石节理发育的地质条件下,预裂孔间的爆破冲击波对岩石劈裂作用影响很大㊂爆破冲击波经过节理面反射后,不能在孔间直线方向上形成有效的拉应力使岩石劈裂,最终边坡东㊁西两侧因最终边坡坡面与构造节理面成45ʎ
左右的夹角,因此在最终边坡上不能形成理想的平整面与完整的半孔挂5
31建材世界 2024年 第45卷 第2期
建材世界2024年第45卷第2期壁[4]㊂在边坡中间部分坡面与构造节理面平行,形成了平整的坡面和完整的半孔挂壁㊂从试验数据和结果可以看出,在合理的装药量和装药结构条件下,孔距对预裂爆破效果的影响最大,以后在此类地质条件下的预裂爆破中,宜采用直径更小的孔和更小的孔间距[4],运用合理的爆破参数,最大程度消除节理面对爆破冲击波的负面作用,可以做出更好的预裂爆破效果㊂
中阳石灰石矿山最终边坡在预裂爆破后,边坡上浮石与挂帮完全消除,所形成近800m的最终边坡上几乎没有爆破震动所造成的裂隙,最大程度保证了边坡稳定与施工安全㊂
此外,这种预裂爆破方法不受火工品供应条件限制,任何地区都可以使用,而且工艺简单,作业效率高,在装药作业前几天可以提前装入P V C管,爆破作业当天每个孔仅需两人配合,熟练的爆破员8m i n能完成一个孔的装药作业㊂
所以这种方式的预裂爆破在中阳石灰石矿山的应用是成功的,在安全管理和环境治理要求严格的形势下,更应该成为矿山开采努力的方向㊂
参考文献
[1]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.
[2]中国工程爆破协会.爆破设计与施工[M].北京:冶金工业出版社,2011.
[3]郑明钗.预裂爆破在矿山开挖边界上的应用[J].工程爆破,2008,14(4):57-59.
[4]申震宇.奥运会飞碟靶场石方开挖控制爆破效果及分析[J].工程爆破,2009,11(11):13-16.
(上接第122页)
队 偷懒 ,未按图纸施工,将电力电缆和控制电缆共敷设在一个强电桥架导致的;后来将控制电缆重新敷设进仪表桥架后,冷端机械臂 颤抖 现象就自然消除了㊂
最后补充一点:以上的阐述和分析都是技术层面的论述㊂在实际工作设计中,自控设备的电缆设计,不能只考虑到 本专业 的需求;在正式设计前,还应和电气专业的设计人员提前沟通好,两个专业功能相近和类似的电缆,最好统一好品牌和型号㊂选取电缆的型号和品牌,在满足设备运行的条件下,应该尽可能简化电缆的型号和品牌的数量,这样有利于设计之后的采购和现场的施工;同时也有利于标准化的设计,有利于工作效率的提高㊂
7结语
正确的设计电缆,既是设备正常供电的基本保证,也是设备正常通讯和控制的基本保证㊂好的电缆设计,应该从 技术先进性㊁经济合理性㊁安全适用性㊁便于施工和维护 等多方面综合考虑㊂
参考文献
[1] G B50217 2018,电力工程电缆设计标准[S].
[2] D L/T5390 2014,发电厂和变电站照明设计技术规定[S].
[3] D L/T5222 2021,导体和电器选择设计规程[S].
[4]J B/T10181.1 2000,电缆载流量的计算[S].
631。