CN115325895A - 一种露天矿边坡预裂爆破布设方式 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿山开采技术领域，具体涉及一种露天矿边坡预裂爆破布设方式，从设计开挖边界到边坡方向上依次布置预裂孔组、缓冲孔组、主炮孔组，预裂孔组、缓冲孔组、主炮孔组分别由若干个孔呈直线间隔排列设置，缓冲孔和主炮孔垂直设置，预裂孔平行于台阶坡面设置；预裂孔组采用深浅孔间隔配合的方式进行布孔，深孔为正常打孔，浅孔为正常孔深的1/2；深孔下段1/2部分采用雷管和炸药组合方式装药，上段1/2部分采用常规岩石乳化炸药；浅孔采用常规岩石乳化炸药。本发明提供一种露天矿边坡预裂爆破布设方式，能够很好的对矿山边坡进行爆破，提高爆破质量。
Description
技术领域
本发明属于矿山开采技术领域，具体涉及一种露天矿边坡预裂爆破布设方式。
背景技术
某露天矿采场长1300m、宽900m，最高标高1945m、坑底1540m，垂直高差405m，终了台阶高15m，坡面角为60°。该露天矿出露的地层有二叠系上统峨眉山组(Pe)、三叠系下统青天堡组(Tiq)、三叠系中统北衙组(Tb)、第四系更新统蛇山组(Qns)、更新统“Qp”及全新统“Q”。其中三叠系中统北衙组（Tb）按其岩性特征，自下而上划分为T.b'-T，b五个岩性段，T，b地层出露不全，顶部直接与Q，s、Q'不整合接触。围岩主要由石英正长斑岩、矽卡岩、角砾岩、大理岩、灰岩、白云岩等组成，属于中等坚固和坚固状态，f=1～10，岩石的抗压强度为50～65Mpa。终了台阶均采用常规预裂爆进行施工，爆破施工主要采用JK590潜孔钻机钻孔（孔径110～165mm，钻孔速度0.5/min）穿孔，作业面采用逐孔起爆，终了边坡采用预裂爆破，炸药为2岩石乳化炸药（φ90)。常规预裂爆破施工（如图1和2所示）效果不佳，存在穿孔装药时间长、留有根底、大块率多（不利于铲装和运输）等情况。
结合矿山近期终了边坡爆破施工情况看，整体爆破效果不太理想，存在以下几方面问题：
（1）预裂孔深度较深且密集，导致穿孔量大、耗时间长。
（2）采用预裂爆破块度大，且易产生大量的根底（如图6所示），爆破根底会严重影响下一次爆破的工作面。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种露天矿边坡预裂爆破布设方式，能够很好的对矿山边坡进行爆破，提高爆破质量。
具体技术方案为：一种露天矿边坡预裂爆破布设方式，从设计开挖边界到边坡方向上依次布置预裂孔组、缓冲孔组、主炮孔组，预裂孔组、缓冲孔组、主炮孔组分别由若干个孔呈直线间隔排列设置，其特征在于，缓冲孔和主炮孔垂直设置，预裂孔平行于台阶坡面设置；预裂孔组采用深浅孔间隔配合的方式进行布孔，深孔为正常打孔，浅孔为正常孔深的1/2；深孔下段1/2部分采用雷管和炸药（简称炸药）组合方式装药，上段1/2部分采用常规岩石乳化炸药（简称炸药卷）；浅孔采用常规岩石乳化炸药（简称炸药卷）。
进一步，岩石乳化炸药采用2号岩石乳化炸药，药卷直径为32mm，每节药卷质量为200g，长度为20cm。
爆破效果
从本次复合型准预裂爆破试验研究情况来看，总体效果比较理想，主要体现在：
（1）预裂孔因采用深浅结合的形式进行布设打孔，打孔量整体减少了1/3。
（2）预裂孔装药结构的改变，从绑药到装药的难易程度讲，一是由于所需绑扎药卷量减半，人力和竹片的消耗缩减1/2，绑扎时间减少1/2；二是由于药卷采用竹片绑扎，曲变度小，孔深减半装药难度变得相对容易，跟以往常规预裂爆破对比，预裂孔每孔装药时间缩减约2min。
（3）爆后效果，现场人为感观爆破震动较小，爆堆的形状良好，大块率少，且边坡线较为平直。
（4）爆堆铲装完成后，现场查看评估，岩壁基本完好，孔痕率达60%，根底基本不存在。
附图说明
图1露天矿边坡预裂爆破布设方式剖面示意图；
图2露天矿边坡预裂爆破布设方式俯视平面图；
图3方式一（本发明）预裂装药结构图；
图4方式一（本发明）爆破后及铲装后现场照片；
图5方式二（常规）预裂孔布设及装药结构图；
图6常规预裂爆破后及铲装后现场照片；
图7方式三预裂孔布设及装药结构图；
图8方式三爆破时及铲装后现场照片；
图9方式四预裂孔布设及装药结构图；
图10方式四爆破后及铲装后现场照片；
图11方式五预裂孔布设及装药结构图；
图12方式五爆破后及铲装后现场照片；
图13方式六预裂孔布设及装药结构图；
图14方式六爆破后及铲装后现场照片；
图15方式七预裂孔布设及装药结构图；
图16方式七爆破后及铲装后现场照片。
具体实施方式
1.试验区工程概况
本次所选试验点为露天矿西部1895m平台，该平台已临近终了，目前台阶参数为高15m，边坡角60°，边坡岩石结构主要为灰质角砾岩、石英正长斑岩、灰岩等，硬度系数f≈3～7，岩石的抗压强度为50～60Mpa。为了进一步改进型爆破效果，现结合以往爆破施工情况，采用复合型准预裂爆破进行试验研究。
2.爆破实验研究
2.1钻孔设备的选型
在同等岩性（灰岩）及同等爆破量情况下开展，孔数均为50个，排间距4m，孔间距1.5m，深孔15m，浅孔7m；穿孔设备能力为0.5min/m。目前矿山拥有K590潜孔钻机钻孔，钻孔直径为110～165mm，结合以往爆破经验，主炮孔、缓冲孔选用165mm孔径钻杆，预裂孔选用110mm孔径钻杆。
a.主炮孔组的布置方式为：
a1.主炮孔孔深15m；
a2.底盘抵抗线W＝Wm－E，Wm＝（20～50）D；
式中，Wm—底盘抵抗线经验值，单位：mm；
E—钻孔偏差，一般取2%；
D—炮孔直径，单位：mm；
a3.排距b＝1～1.2W，四舍五入取整数；
a4.孔距a＝1.1～1.4W，四舍五入取整数；
a5.超深h＝(0.15～0.35)W，四舍五入取整数；
a6.填塞长度L＝（0.7～1.0）W，四舍五入取整数；
a7.单孔装药量Q＝qWaH，
式中，H—装药高度，H＝打孔深度17m－填塞长度7m＝10m；
q—炸药单耗，根据试验点岩石坚固系数f≈3～7，q取0.3～0.7kg/m³；
b.缓冲孔组的布置方式：
b1.缓冲孔孔深H0根据实际情况确定，以避免缓冲孔与预裂孔组贯穿而影响爆破效果为宜；
b2.排距，距主炮孔的距离减少1/2～1/3；距预裂孔以后冲不破坏保护岩石的最小距离作为排距，取（1/2～2/3）b；
b3.孔距，取（1/2～2/3）a；
b4.填塞长度，取（8～10）D；
b5.单孔装药量参照以往经验Q0＝qa0b0H1；
c.预裂孔组的布置方式为：
c1.预裂孔孔深参照台阶参数进行取值；
c2.孔距a1＝（7～12）D；
c3.装药不耦合系数2～5，根据炸药性质确定；
c4.线装药密度△t＝0.36б0.53﹒a10.67；
式中，б—岩石的极限抗压强度，单位：kg/c㎡，根据岩石抗压强度为50～60Mpa；
a1—钻孔间距，单位：m；
c5.深孔单孔装药量，预裂孔深孔是分两段进行装药，所以单孔装药量计算如下：
c5.1.上段单孔装药量Q1＝100πr2△t/k2
式中，r—炮孔半径，单位：mm；
K—装药不耦合系数；
c5.2.下段单孔装药量Q2＝q2a2b2H2
孔距，a2＝2×a1；
排距按以往经验b2＝4m；
装药深度H2按预裂孔孔深的1/2计；
炸药单耗q2按照降低1/3处理；
c6.浅孔单孔装药量同c5.1.上段单孔装药量。
根据上述计算方式以及以往经验，延米药卷及炸药取值：采用常规预裂装药药卷延米单耗为1.4kg（按装药密度取值），采用一般装药结构形式（雷管+炸药组合）炸药延米单耗为3.8kg﹝以灰岩炸药单耗0.32kg/m³及孔排间距计算取值，即延米单耗量为0.32×4×（1.5×2）≈3.8，（1.5×2）表示炸药之间的孔间距，方式七取1.9﹞。
各耗材单价：穿孔20元/m；竹片2元/片；导爆索4元/m；药卷6.8元/kg；炸药4.8元/kg；雷管12元/枚。
实施例1（方式一）
一种露天矿边坡预裂爆破布设方式，从设计开挖边界到边坡方向上依次布置预裂孔组、缓冲孔组、主炮孔组，预裂孔组、缓冲孔组、主炮孔组分别由若干个孔呈直线间隔排列设置，缓冲孔和主炮孔垂直设置，预裂孔平行于台阶坡面设置；预裂孔组采用深浅孔间隔配合的方式进行布孔，深孔为正常打孔，浅孔为正常孔深的1/2；深孔下段1/2部分采用雷管和炸药（简称炸药）组合方式装药，上段1/2部分采用常规岩石乳化炸药（简称炸药卷）；浅孔采用常规岩石乳化炸药（简称炸药卷），如图3所示。深孔总装药总长度12m（上、下各6m），填塞3m；浅孔装药长度5m，填塞2m。
爆破效果：效果好，大块率少，边坡基本完好，根底基本不存在（见图4）。
实施例2（方式二）
如图5所示，常规预裂孔布设及装药，即全部深孔装2号岩石乳化炸药。装药长度12m，填塞3m。
优缺点：需要使用竹片，无需增加雷管。
爆破效果：效果不佳，大块率多、局部留有根底（见图6）。
实施例3（方式三）
如图7所示，采用深浅结合的方式进行布孔，深孔上段1/2采用一般装药结构形式（雷管+炸药组合），下段采用常规岩石乳化炸药；浅孔采用常规岩石乳化炸药；深孔总装药总长度12m（上、下各6m），填塞3m；浅孔装药长度5m，填塞2m。
优缺点：无需使用竹片，但需增加雷管。
爆破效果：效果一般，大块率少，极易冲孔产生飞石，且易破坏上部边坡，局部留有根底。（见图8）
实施例4（方式四）
如图9所示，采用深浅结合的方式进行布孔，深孔下段2/3采用一般装药结构形式（雷管+炸药组合），上段采用常规岩石乳化炸药；浅孔采用常规岩石乳化炸药；深孔总装药总长度12m（上3m、下9m），填塞3m；浅孔装药长度5m，填塞2m。
优缺点：无需使用竹片，但需增加雷管。
爆破效果：效果不佳，大块率少，局部易冲孔产生飞石，且易破坏下部边坡。（见图10）
实施例5（方式五）
如图11所示，采用深浅结合的方式进行布孔，深孔上段2/3采用一般装药结构形式（雷管+炸药组合），下段采用常规岩石乳化炸药；浅孔采用常规岩石乳化炸药；深孔总装药总长度12m（上9m、下3m），填塞3m；浅孔装药长度5m，填塞2m。
优缺点：无需使用竹片，但需增加雷管。
爆破效果：效果不佳，大块率少，易冲孔产生飞石，且对边坡破坏性较大，局部留有根。（见图12）
实施例6（方式六）
如图13所示，采用深浅结合的方式进行布孔，深孔采用常规岩石乳化炸药，浅孔一般装药结构形式（雷管+炸药组合）；深孔总装药长度12m，填塞3m；浅孔装药长度5m，填塞2m。
优缺点：无需使用竹片，但需增加雷管。
爆破效果：效果不佳，大块率少，极易冲孔产生飞石，且对边坡破坏性较大，局部留有根底。（见图14）
实施例7（方式七）
如图15所示，采用深浅结合的方式进行布孔，深孔上段1/2采用一般装药结构形式（雷管+炸药组合），下段采用常规岩石乳化炸药，浅孔一般装药结构形式（雷管+炸药组合）。深孔总装药长度12m（上、下各6m），填塞3m；浅孔装药长度5m，填塞2m。
优缺点：无需使用竹片，但需增加雷管。
爆破效果：效果不佳，大块率少，易冲孔产生飞石，且易破坏上部边坡，局部留有根底。（见图16）
实施例1~7七中方式的预裂孔装药布设方式的成本和时间消耗情况，见表1：
Claims (3)
1.一种露天矿边坡预裂爆破布设方式，从设计开挖边界到边坡方向上依次布置预裂孔组、缓冲孔组、主炮孔组，预裂孔组、缓冲孔组、主炮孔组分别由若干个孔呈直线间隔排列设置，其特征在于，缓冲孔和主炮孔垂直设置，预裂孔平行于台阶坡面设置；
预裂孔组采用深浅孔间隔配合的方式进行布孔，深孔为正常打孔，浅孔为正常孔深的1/2；
深孔下段1/2部分采用雷管和炸药组合方式装药，上段1/2部分采用常规岩石乳化炸药；浅孔采用常规岩石乳化炸药。
2.如权利要求1所述的一种露天矿边坡预裂爆破布设方式，其特征在于，
a.主炮孔组的布置方式为：
a1.主炮孔孔深15m；
a2.底盘抵抗线W＝Wm－E，Wm＝（20～50）D；
式中，Wm—底盘抵抗线经验值，单位：mm；
E—钻孔偏差，一般取2%；
D—炮孔直径，单位：mm；
a3.排距b＝1～1.2W，四舍五入取整数；
a4.孔距a＝1.1～1.4W，四舍五入取整数；
a5.超深h＝(0.15～0.35)W，四舍五入取整数；
a6.填塞长度L＝（0.7～1.0）W，四舍五入取整数；
a7.单孔装药量Q＝qWaH，
式中，H—装药高度，H＝打孔深度17m－填塞长度7m＝10m；
q—炸药单耗，根据试验点岩石坚固系数f≈3～7，q取0.3～0.7kg/m³；
b.缓冲孔组的布置方式：
b1.缓冲孔孔深H0根据实际情况确定，以避免缓冲孔与预裂孔组贯穿而影响爆破效果为宜；
b2.排距，距主炮孔的距离减少1/2～1/3；距预裂孔以后冲不破坏保护岩石的最小距离作为排距，取（1/2～2/3）b；
b3.孔距，取（1/2～2/3）a；
b4.填塞长度，取（8～10）D；
b5.单孔装药量参照以往经验Q0＝qa0b0H1；
c.预裂孔组的布置方式为：
c1.预裂孔孔深参照台阶参数进行取值；
c2.孔距a1＝（7～12）D；
c3.装药不耦合系数2～5，根据炸药性质确定；
c4.线装药密度△t＝0.36б0.53﹒a10.67；
式中，б—岩石的极限抗压强度，单位：kg/c㎡，根据岩石抗压强度为50～60Mpa；
a1—钻孔间距，单位：m；
c5.深孔单孔装药量，预裂孔深孔是分两段进行装药，所以单孔装药量计算如下：
c5.1.上段单孔装药量Q1＝100πr2△t/k2
式中，r—炮孔半径，单位：mm；
K—装药不耦合系数；
c5.2.下段单孔装药量Q2＝q2a2b2H2
孔距，a2＝2×a1；
排距按以往经验b2＝4m；
装药深度H2按预裂孔孔深的1/2计；
炸药单耗q2按照降低1/3处理；
c6.浅孔单孔装药量同c5.1.上段单孔装药量。
3.如权利要求2所述的一种露天矿边坡预裂爆破布设方式，其特征在于，岩石乳化炸药采用2号岩石乳化炸药，药卷直径为32mm，每节药卷质量为200g，长度为20cm。
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