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摘要:根据爆破点的地质情况采用正确的掏槽方式、合理的爆破参数设计、性能合格的爆破器材、合理的炸药单耗、可靠的起爆方法可以直接影响巷道掘进施工的质量、速度和成本。文章论述了因爆破器材质量问题,在某铅锌矿小断面巷道掘进爆破中未能达到预期爆破效果的事件,并对此次爆破失败的原因进行扼要分析,对爆破效果进行评价。
关键词:掏槽孔;掘进爆破;爆破参数;爆破效果
中图分类号:TD231文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)13-0128-02
在巷道掘进爆破中,掏槽的深度是决定巷道掘进速度的主要因素。炮孔的利用率决定了掘进每一循环的进尺,而要提高炮孔的利用率,加快掘进速度,必须根据爆破点的地质情况采用正确的掏槽方式、合理的爆破参数设计、性能合格的爆破器材、合理的炸药单耗、可靠的起爆方法等,因为掏槽爆破效果的好坏直接影响巷道掘进施工的质量、速度和成本。
巷道掘进爆破为只有一个临空面的单自由面爆破,爆破时受岩石的夹制作用影响较大,形成第二临空面的掏槽技术是隧道爆破的关键技术。掘进爆破受地质条件的影响比露天爆破更大,因此必须充分重视岩层的节理、裂隙、软弱夹层、断层、破碎带、漏水等对爆破效果的影响,同时还受原始应力场的影响及狭小空间的制约。另外,应对爆破效果有一个综合的技术要求。
一、工程概况
该爆破断面为采矿巷道掘进爆破,已布好炮孔的断面总高度1.8m,宽1.4m,边墙高1.3m,拱高0.5m。爆破断面岩石性质:从底部开始约0.9m高、宽约1.2m(从左边墙开始)处的岩石较松软,掏槽孔正处在软岩上,掏槽孔处的岩石用炮棍用力可以敲落,其余岩石硬度较大。断面共布有17个炮孔,孔深1.8m,所有炮孔除三个底眼为向下倾斜孔外,其余为水平孔,如图1所示:
该断面的掏槽孔为菱形布孔,布孔参数很随意,孔距最小为30cm,最大为42cm,排距最小为32cm,最大为45cm;如图所示:左边6D到2D的孔距为30cm,右边6D到2D的孔距为38cm;底部5D到8D的排距为32cm,而顶部则为40cm,总之布孔很乱。
二、装药与堵塞
此次爆破采用Φ35mm/200g改性铵油炸药、塑料导爆管雷管,采用正向起爆连续装药结构,装药过程中用炮棍用力捣紧药条使之紧密相连;炸药装填满至炮孔不作任何堵塞。
三、起爆方法
爆破采用半秒导爆管雷管,起爆方式采用“一把抓”(集束式)起爆方法,即用一发雷管引爆断面炮孔内的所有导爆管雷管。
四、爆破效果
起爆后经检查雷管与炸药完全爆炸,并未出现客户反映的雷管拒爆与炸药爆炸不完全的质量情况。但却出现爆后整个巷道爆破断面未能按设计要求将矿渣抛出:掏槽眼处已将碎石抛出,进尺深度与孔深一致,底眼因碎石埋住未能发现是否爆出碎石,断面上有1个顶眼 (8D)、1个辅助孔 (3D)、2个帮眼 (4D)、3个边眼(1个6D、2个7D)共7个炮孔未能爆出矿石(如图2),只是炮孔直径变大一些,孔内无任何残药。观查掏槽眼爆后情况,发现掏槽眼处内部出现一个很大的空腔,象一个底部上翘的葫芦。用炮棍检查未爆炮孔,发现上部的辅助孔3D、左边的崩落眼4D和边眼7D三个炮与空腔相通,如图3所示:
五、爆破失败原因分析
根据爆破现场检查情况及对爆破器材性能了解情况,结合爆破技术进行分析:
1.通过爆破前对断面岩石性质检查判断,由于掏槽眼处的岩石较软,掏槽眼1D起爆后抛出碎石形成一个很大的空间,辅助眼2D起爆后使该空间进一步扩大且空间周边的岩石已爆松,以至掏槽眼上部辅助眼3D起爆后,由于此处的岩石性质较硬,而内部早已形成一个空间且岩石已爆松,炸药爆炸后能量向孔口与孔底泄出,同样由于后续4D、7D炮孔内炸药的爆炸能量而使内部空间形成一底部上翘的葫芦空腔。
2.由于爆破员对岩石性质不了解及布孔的随意性,对掘进爆破的孔距与排距没有严格设计要求,使炸药爆炸产生的能量不能将岩石抛出。
3.爆破网路起爆顺序设计不合理,只是根据以往或他人的爆破方法来设计起爆顺序。
4.因铅锌矿的岩石性质较硬,而改性铵油炸药的感度
低、威力小,用普通8号雷管引爆不能使炸药完全爆轰。
5.炮孔装药后未进行堵塞,使炸药爆炸产生的能量不能完全发挥作用;
综合上述原因,此次爆破失败是由于爆破员不了解该次爆破的岩石性质、爆破参数及爆破网路设计不合理、使用的炸药性能与岩石不匹配及未对炮也进行堵塞等多种因素引起。
六、应采取的措施
1.了解爆破工作面的岩石性质。由于掘进爆破作业面狭小,四周岩体夹制性很强,不利于一次崩落较深的炮孔,应根据断面形状、岩石性质、地质构造等作业条件来选择适宜的爆破方法。
2.选择正确的掏槽方式:影响掏槽成败的最重要因素为岩石的特性,因此在选择掏槽方式时,首先判明所爆岩石是属于易爆岩石还是难爆岩石;其次还要了解岩石的结构,因为空眼掏槽还要考虑岩石断裂面、软弱夹层、或其它非连续与非均质性等,这些都将成为设计时的特殊问题,并且大量断裂面或裂隙的存在对应力波的传播很不利,所以在了解清楚岩石的性质与结构后,再根据开挖断面的大小及宽度、爆破技术水平等选择是使用直眼掏槽还是其它掏槽方式,这样掏槽更易于成功。
3.合理的爆破参数设计。根据开挖断面的大小及岩石性质与构造,结合类似成功爆破经验,设计合理的孔深、孔距、排距、布孔方式、单孔装药量等爆破参数。
4.使用质量合格、性能可靠的爆破器材。炸药性能对掏槽爆破影响很大,其中炸药爆速最具决定性意义,为使岩石从槽腔抛出而不固结,以选用与岩石性质相匹配的炸药为宜;其次由于钻眼精度、以及孔底部的抵抗线增大夹制作用大的原因,孔底部应采取加强装药措施,如耦合装药或选用高威力炸药等。
5.合理的装药与堵塞。在掏槽设计与施工中,装药量的多少往往是采用把炮眼基本填满,浅眼一般留出10～20cm的炮眼位置,深眼一般留出20～40cm的炮眼位置装填炮泥,装药量根据计算结果进行装填,在装药过程中可根据实际情况适当调整装药量。不使用无堵塞爆破,以免浪费炸药能量而降低爆破效果。
6.可靠的起爆方法。对于正向起爆与反向起爆的问题,资料显示许多国内外专家经过试验得出结论:要想破碎效果好,取得较好的石渣粒度,就应采取反向起爆。只有那些装有瞬发雷管的炮孔才可采用正向起爆,其余炮孔应使用反向起爆。如需预裂爆破则应采用瞬发雷管及正向起爆方法以减少超挖,因此掏槽眼除第一段正向起爆外,其余眼均应采用反向起爆,以便于破碎岩石并将碎石抛出槽外。
7.合理的起爆顺序与段间隔时差。掏槽爆破应采用分段雷管,因为同时起爆的即发雷管容易造成槽腔被堵塞。掏槽眼起爆顺序:距空眼最近的炮眼最先起爆,一段起爆眼数视空眼直径及设置空眼个数而定,同时受现有雷管总段数的限制,一般先起爆1～4个炮眼,后续掏槽眼同样按上述原则确定其起爆顺序及现一段起爆炮眼个数。因此一般掘进爆破的爆破顺序是:掏槽孔先响,辅助孔次之,周边孔最后响,周边孔的爆破次序一般是顶孔、帮孔、底孔,且底孔间距应适当缩小,装药量适当加大,起到翻碴作用。
段间隔时间:根据实际情况可使用毫秒、半秒、秒级雷管通过合理设计,使每一段爆破的炮眼都有充分的时间来破碎岩石,并在下一段响炮以前把岩石抛出。
参考文献
[1]张志毅,王中黔.爆破工程师手册[M].人民交通出版社,2002
[2]刘殿中,杨仕春.工程爆破实用手册[M].冶金工业出版社,2003
[3]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].冶金工业出版社,2004
[4]田厚建,毛益松,刘炳琪.实用爆破技术[M].解放军出版社,1999
[5]车文彩.爆破技术[M].军事谊文出版社,2007
作者简介:吴荫松 (1965-),男,广西东兰人,广西金建华民用爆破器材有限公司工程师,研究方向:民用爆破器材;龙昌军 (1973-),男,广西百色人,广西金建华爆破工程有限公司工程师,研究方向:工程爆破。
关键词:掏槽孔;掘进爆破;爆破参数;爆破效果
中图分类号:TD231文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)13-0128-02
在巷道掘进爆破中,掏槽的深度是决定巷道掘进速度的主要因素。炮孔的利用率决定了掘进每一循环的进尺,而要提高炮孔的利用率,加快掘进速度,必须根据爆破点的地质情况采用正确的掏槽方式、合理的爆破参数设计、性能合格的爆破器材、合理的炸药单耗、可靠的起爆方法等,因为掏槽爆破效果的好坏直接影响巷道掘进施工的质量、速度和成本。
巷道掘进爆破为只有一个临空面的单自由面爆破,爆破时受岩石的夹制作用影响较大,形成第二临空面的掏槽技术是隧道爆破的关键技术。掘进爆破受地质条件的影响比露天爆破更大,因此必须充分重视岩层的节理、裂隙、软弱夹层、断层、破碎带、漏水等对爆破效果的影响,同时还受原始应力场的影响及狭小空间的制约。另外,应对爆破效果有一个综合的技术要求。
一、工程概况
该爆破断面为采矿巷道掘进爆破,已布好炮孔的断面总高度1.8m,宽1.4m,边墙高1.3m,拱高0.5m。爆破断面岩石性质:从底部开始约0.9m高、宽约1.2m(从左边墙开始)处的岩石较松软,掏槽孔正处在软岩上,掏槽孔处的岩石用炮棍用力可以敲落,其余岩石硬度较大。断面共布有17个炮孔,孔深1.8m,所有炮孔除三个底眼为向下倾斜孔外,其余为水平孔,如图1所示:
该断面的掏槽孔为菱形布孔,布孔参数很随意,孔距最小为30cm,最大为42cm,排距最小为32cm,最大为45cm;如图所示:左边6D到2D的孔距为30cm,右边6D到2D的孔距为38cm;底部5D到8D的排距为32cm,而顶部则为40cm,总之布孔很乱。
二、装药与堵塞
此次爆破采用Φ35mm/200g改性铵油炸药、塑料导爆管雷管,采用正向起爆连续装药结构,装药过程中用炮棍用力捣紧药条使之紧密相连;炸药装填满至炮孔不作任何堵塞。
三、起爆方法
爆破采用半秒导爆管雷管,起爆方式采用“一把抓”(集束式)起爆方法,即用一发雷管引爆断面炮孔内的所有导爆管雷管。
四、爆破效果
起爆后经检查雷管与炸药完全爆炸,并未出现客户反映的雷管拒爆与炸药爆炸不完全的质量情况。但却出现爆后整个巷道爆破断面未能按设计要求将矿渣抛出:掏槽眼处已将碎石抛出,进尺深度与孔深一致,底眼因碎石埋住未能发现是否爆出碎石,断面上有1个顶眼 (8D)、1个辅助孔 (3D)、2个帮眼 (4D)、3个边眼(1个6D、2个7D)共7个炮孔未能爆出矿石(如图2),只是炮孔直径变大一些,孔内无任何残药。观查掏槽眼爆后情况,发现掏槽眼处内部出现一个很大的空腔,象一个底部上翘的葫芦。用炮棍检查未爆炮孔,发现上部的辅助孔3D、左边的崩落眼4D和边眼7D三个炮与空腔相通,如图3所示:
五、爆破失败原因分析
根据爆破现场检查情况及对爆破器材性能了解情况,结合爆破技术进行分析:
1.通过爆破前对断面岩石性质检查判断,由于掏槽眼处的岩石较软,掏槽眼1D起爆后抛出碎石形成一个很大的空间,辅助眼2D起爆后使该空间进一步扩大且空间周边的岩石已爆松,以至掏槽眼上部辅助眼3D起爆后,由于此处的岩石性质较硬,而内部早已形成一个空间且岩石已爆松,炸药爆炸后能量向孔口与孔底泄出,同样由于后续4D、7D炮孔内炸药的爆炸能量而使内部空间形成一底部上翘的葫芦空腔。
2.由于爆破员对岩石性质不了解及布孔的随意性,对掘进爆破的孔距与排距没有严格设计要求,使炸药爆炸产生的能量不能将岩石抛出。
3.爆破网路起爆顺序设计不合理,只是根据以往或他人的爆破方法来设计起爆顺序。
4.因铅锌矿的岩石性质较硬,而改性铵油炸药的感度
低、威力小,用普通8号雷管引爆不能使炸药完全爆轰。
5.炮孔装药后未进行堵塞,使炸药爆炸产生的能量不能完全发挥作用;
综合上述原因,此次爆破失败是由于爆破员不了解该次爆破的岩石性质、爆破参数及爆破网路设计不合理、使用的炸药性能与岩石不匹配及未对炮也进行堵塞等多种因素引起。
六、应采取的措施
1.了解爆破工作面的岩石性质。由于掘进爆破作业面狭小,四周岩体夹制性很强,不利于一次崩落较深的炮孔,应根据断面形状、岩石性质、地质构造等作业条件来选择适宜的爆破方法。
2.选择正确的掏槽方式:影响掏槽成败的最重要因素为岩石的特性,因此在选择掏槽方式时,首先判明所爆岩石是属于易爆岩石还是难爆岩石;其次还要了解岩石的结构,因为空眼掏槽还要考虑岩石断裂面、软弱夹层、或其它非连续与非均质性等,这些都将成为设计时的特殊问题,并且大量断裂面或裂隙的存在对应力波的传播很不利,所以在了解清楚岩石的性质与结构后,再根据开挖断面的大小及宽度、爆破技术水平等选择是使用直眼掏槽还是其它掏槽方式,这样掏槽更易于成功。
3.合理的爆破参数设计。根据开挖断面的大小及岩石性质与构造,结合类似成功爆破经验,设计合理的孔深、孔距、排距、布孔方式、单孔装药量等爆破参数。
4.使用质量合格、性能可靠的爆破器材。炸药性能对掏槽爆破影响很大,其中炸药爆速最具决定性意义,为使岩石从槽腔抛出而不固结,以选用与岩石性质相匹配的炸药为宜;其次由于钻眼精度、以及孔底部的抵抗线增大夹制作用大的原因,孔底部应采取加强装药措施,如耦合装药或选用高威力炸药等。
5.合理的装药与堵塞。在掏槽设计与施工中,装药量的多少往往是采用把炮眼基本填满,浅眼一般留出10～20cm的炮眼位置,深眼一般留出20～40cm的炮眼位置装填炮泥,装药量根据计算结果进行装填,在装药过程中可根据实际情况适当调整装药量。不使用无堵塞爆破,以免浪费炸药能量而降低爆破效果。
6.可靠的起爆方法。对于正向起爆与反向起爆的问题,资料显示许多国内外专家经过试验得出结论:要想破碎效果好,取得较好的石渣粒度,就应采取反向起爆。只有那些装有瞬发雷管的炮孔才可采用正向起爆,其余炮孔应使用反向起爆。如需预裂爆破则应采用瞬发雷管及正向起爆方法以减少超挖,因此掏槽眼除第一段正向起爆外,其余眼均应采用反向起爆,以便于破碎岩石并将碎石抛出槽外。
7.合理的起爆顺序与段间隔时差。掏槽爆破应采用分段雷管,因为同时起爆的即发雷管容易造成槽腔被堵塞。掏槽眼起爆顺序:距空眼最近的炮眼最先起爆,一段起爆眼数视空眼直径及设置空眼个数而定,同时受现有雷管总段数的限制,一般先起爆1～4个炮眼,后续掏槽眼同样按上述原则确定其起爆顺序及现一段起爆炮眼个数。因此一般掘进爆破的爆破顺序是:掏槽孔先响,辅助孔次之,周边孔最后响,周边孔的爆破次序一般是顶孔、帮孔、底孔,且底孔间距应适当缩小,装药量适当加大,起到翻碴作用。
段间隔时间:根据实际情况可使用毫秒、半秒、秒级雷管通过合理设计,使每一段爆破的炮眼都有充分的时间来破碎岩石,并在下一段响炮以前把岩石抛出。
参考文献
[1]张志毅,王中黔.爆破工程师手册[M].人民交通出版社,2002
[2]刘殿中,杨仕春.工程爆破实用手册[M].冶金工业出版社,2003
[3]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].冶金工业出版社,2004
[4]田厚建,毛益松,刘炳琪.实用爆破技术[M].解放军出版社,1999
[5]车文彩.爆破技术[M].军事谊文出版社,2007
作者简介:吴荫松 (1965-),男,广西东兰人,广西金建华民用爆破器材有限公司工程师,研究方向:民用爆破器材;龙昌军 (1973-),男,广西百色人,广西金建华爆破工程有限公司工程师,研究方向:工程爆破。