多种规格石料开采爆破工法.pdf

第2 7 卷第3 期 2 0 1 0 年9 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 7N o ．3 S e p ．2 0 1 0 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 0 ．0 3 ．0 1 0 多种规格石料开采爆破工法 邢光武，郑炳旭 广东宏大爆破股份有限公司，广州5 1 0 6 2 3 摘要介绍了多种规格石料开采爆a t r - 法特点、工艺原理、施工工艺、主要材料及机具、质量控制措施，环 保措施、安全措施。在三亚采石工程、北方大红山采石工程中，应用本工法进行施工，施工效率和级配块石产 出率都有了显著提高，取得了显著的经济效益。 关键词规格石料；开采；爆破；工法 中图分类号T D 2 3 5 ．3文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X { 2 0 1 0 0 3 0 0 3 6 0 5 E x p l o i t i n ga n dB l a s t i n gM e t h o do fM u l t i p l eD i m e n s i o nS t o n e X I N GG u a n g W l Z ，Z H E N GB i n g - x u G u a n g d o n gH o n g d aB l a s t i n gC oL t d ，G u a n g z h o u5 1 0 6 2 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h em e t h o dc h a r a c t r i s t i ca n dp r i n c i p l eo fe x p l o i t i n ga n db l a s t i n go fm u l t i p l ed i m e n s i o ns t o n eW a si n ． t r o d u e e dw i t hc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y ，m a i nm e t e f i a la n dm a c h i n e sa n dt o o l s ，q u a l i t yc o n t r o lm e a s u l e s ，e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na n ds a f e t ym e a s u r e s ．I nt h ee n t ；i n e e r i n go fS a n y aa n dB e i f a n gD a h o n g s h a n ，t h ec o n s t r u c t i o ne f f i c i e n c ya n d t h ey i e l do fg r a d u a t i o ns t o n ei si m p r o v o dv i s i b l ya n dg e tr e m a r k a b l ee c o n o m i cb e n e f i t ． K e yw o r d s d i m e n s i o ns t o n e ；e x p l o i t ；b l a s t i n g ；m e t h o d 0 引言 1 多种规格石料开采爆破工法特点 在大型矿区和采石场石方爆破工程中，采用深 孔台阶爆破控制最大粒径，实现多种规格级配爆堆 的目的，一直是深孔台阶爆破技术难点和研究的重 点。特别是地质条件复杂的特大型采石场多种规格 级配块石的爆破开采工程，要求爆破块度级配严格， 爆破技术难度更大[ 1 引。 为此，我公司研究开发出多种规格石料开采爆 破工法，该工法先后在三亚采石工程、北方大红山采 石工程等项目中得到成功应用，取得了显著的经济 和社会效益，具有广泛的推广应用价值。 收稿日期2 0 1 0 0 5 0 3 作者简介邢光武 1 9 6 5 一 ，男，高级工程师，本科、学士，主要从事 工程爆破及矿山开采技术设计、施工及科研工作，E - m a i l g u a n g w u x i n g g m a i l ．C O I T I 。 与传统的台阶爆破施工技术相比，本工法具有 如下特点 1 采用深孔台阶崩塌爆破法代替松动爆破法 和弱抛掷爆破法，充分利用炸药能量和势能合理破 岩，降低了单位岩石炸药消耗量，控制了最大粒径。 减少过粉矿，满足控制爆破块度级配的要求。 2 采用全孔不均匀不耦合装药结构代替全孔 耦合装药结构口引，不仅满足爆破块度级配需求，而 且有效地减少了1 0k g 以下碎块粉渣含量。 3 采用长方形布孔方式代替梅花形布孑L 方式， 有利于减少粉矿，提高级配块石的产出率∞J 。 4 采用同排炮孔同时起爆代替同排炮孑L 按设 计顺序先后起爆，有利于形成级配块石。 5 应用爆堆块度图像处理技术，简便、快捷地 检验爆堆块度分布，指导爆破参数调查和优化，提高 万方数据 第2 7 卷第3 期邢光武，郑炳旭多种规格石料开采爆破工法 3 7 了级配块石的产出率o 。 合理安排开采平台和施工道路，满足高强度爆 破开采的需要。 本工法适用于矿山、水利、港口等大型采石场多 规格级配块石开采工程。 2工艺原理 在深孔台阶爆破工作面，应用崩塌爆破技术，采 用全孔不均匀不耦合装药结构进行装药，下部装药 线密度大，上部装药线密度小，孔1 3 不装药段则用中 细砂或炮泥严密堵塞。因爆破时下部炸药要推开夹 制作用较大的底部岩石，不耦合系数应小些，确保能 将下部岩石炸开并让上部岩石崩塌下来；上部装药 一定要控制，不耦合系数宜大些，上部是控制过于粉 矿的重点。按照以上控制爆破，充分利用炸药能量 和岩石势能控制多规格级配开采要求。 3 施工工艺流程及操作要点 3 ．1 施工工艺流程 测量放线_ 台阶及道路布置一爆破设计一安全 评估一钻孔一清孔和验收炮孔一装炸药、雷管并堵 塞炮孔口一连接起爆网路_ 清场、四周警戒一起爆 一爆后检查盲炮检查与排除一清除斜坡上的危石 一清运石渣和清底。 3 ．2 操作要点 3 ．2 ．1 测量放线 测量放线是为了保证台阶高度、钻孔位置及深 度、道路修建使其符合设计要求。 3 ．2 ．2 台阶及道路布置 平台和施工便道是高强度生产多种规格石料的 关键，根据工程实际情况分别确定分级平台，采用不 同爆破参数爆破。 道路是高强度生产的重要保障，根据不同平台 产量设计不同宽度的道路，应按时维护便道、清理次 级标高和主要标高间的必要坡道，以便机械设备的 通行，满足高强度车流畅通实现高效施工。 3 ．2 ．3 爆破设计 根据规格石的级配要求及地形地质条件进行爆 破设计，实现每个炮孔的爆破级配合格率最大化。 1 爆破设计的几何参数说明 如图1 所示。 1 台阶高度日，一般H 8 ～2 0m ，而台阶高度 以1 2 1 5m 居多。 2 钻孔直径西，在台阶高度为1 2 ～1 5m 时，取 西 1 4 0m m 。 第l 排第2 排第3 排 图l 台阶爆破炮孔布置示意图 3 台阶面倾角为a 。 4 钻孔角度为／3 ，一般情况下，为了方便炮孔不 耦合装药的操作，口取9 0 。。 5 前排抵抗线为矽，m ；炮孔间距n ，I n ；炮孑L 排 距b ，m ；取b W ，口 1 ．2 5 b ；前排炮孑L 上沿宽c ，m j 长方形布孑L 方式。 6 钻孑L 孑L 深￡，m 。己≥日，L h o h 2 h 3 。 7 堵塞长度h 。，r n 。h 。 2 0 ～3 0 4 , 。 8 钻孔超深又称超钻h ，，m 。一般取h ， 0 ．3 既，或h 1 1 0 2 0 咖。 9 底部装药长度h ，l n 。一般取h 1 ．2 一 1 ．3 既。 1 0 上部装药长度h ，，m 。h ， L h 。一h 。 1 1 底盘抵抗线既，m 。既 1 ．2 1 ．3 形， 但畈≤4 0 西。 2 布药参数说明 1 单孔负担面积S ，l “ f 1 2 。S a b a W 。 2 下部装药线密度q 2 ，k g ／ m 。q 2 0 ．2 5 ／r a 叩咖2 ，式中P 为装药密度，k g ／m 3 ；咖单位为m ；m 为 径向不耦合系数。 3 上部装药线密度q 3 ，k g ／m 。q 3 o ．3 0 ．6 q 2 ，一般取q 3 0 ．5 q 2 。 4 单孔下部装药量Q ，k g 。Q 2 q h 。 5 单孔上部装药量Q ，，k g 。口， 9 3 h ，。 6 单孔装药量Q ，k g 。Q Q Q ，。 3 设计方法说明 采用抵抗线控制设计法，设计过程如下 1 定出下部装药线密度q 。 2 定出设计抵抗线形。 睨 1 ．4 ／9 2 按使用炸药类别、钻孔夹制条件由既定出计算 抵抗线形’ W ’ k l k 2 既 万方数据 3 8 爆破2 0 1 0 年9 月 式中k ，为炸药系数，对2 号岩石炸药中等可爆岩石 时k 。 l ；对其它岩石以及乳化炸药和铵油炸药，按 表1 选取k 。值；I | } 2 为夹制系数，对垂直孔取k 2 1 ．0 。 表1 不同岩石的炸药系数k 。取值表 ．．．．．不同等级岩石的k 。值 炸药名称1 嚣吾看] 西西勇F ；耍磊磊1 茜舌霸丁丽 2 号岩石 1 ．1 51 ．0 00 ．9 70 ．9 40 ．9 0 铵油炸药 1 ．1 50 ．9 50 ．9 20 ．8 90 ．8 5 乳化炸药 1 ．1 51 ．0 00 ．9 60 ．9 30 ．8 8 开孔偏差 △W I 1 ．0 6 钻孔斜度偏差△耽控制在3 ％之内，则 △％ 0 ．0 3 L 设计抵抗线 W 形’一△职一△职 3 定出堵塞长度k 、超钻h ，。 h o 2 0 一3 0 西 h l 0 ．3 既 4 定出钻孑L 间排距和单孔负担面积。 b W 口 1 ．2 5 b S a b 5 计算底部装药长度和底部装药量。 底部装药长度 h 2 1 ．3 既 底部装药量 Q 2 q 2h 2 6 计算上部装药长度和上部装药量。 上部装药长度 如 L 一‰一h 2 上部装药量 Q 3 q 3 h 3 7 计算单孔装药量和平均单耗。 单孔装药量 Q Q 2 Q ， 平均单位耗药量 g Q ／ a b H 3 ．2 ．4 安全评估 每一项石料开采爆破设计在向当地公安机关提 出爆破作业申请前，应请有资质的爆破公司组成的 专家组进行评估，安全评估的内容包括 设计和施工单位的资质是否符合规定； 设计所依据资料的完整性和可靠性； 设计方法和设计参数的合理性； 起爆网路的准爆性； 设计选择方案的可行性； 存在的有害效应及可能影响的范围； 保证工程环境安全措施的可靠性； 对可能发生事故的预防对策和抢救措施是 否适当。 将石料开采爆破设计文件和安全评估报告装订 成册向当地公安机关提出申请，对符合条件的，公安 机关做出批准的决定，作业单位即可进行爆破作业。 施工中如发现实际情况与评估时提交的资料不 符，并对安全有较大影响时，应补充必要的爆破对象 和环境的勘察及测绘工作，及时修改原设计，重大修 改部分应重新上报评估。 3 ．2 ．5 钻孔 1 布孔 炮孔布置形式直接影响爆破的级配，该工法炮 孔平面布置成长方形，参见图2 。 6 6 6 一妊兰古j ．＆⋯一毛⋯⋯b 一＆⋯一七⋯⋯b 图2 炮孔平面布置示意图 2 钻机对位 钻机的对位直接影响钻孑L 质量，其要求为对位 准、方向正、角度精。 3 钻孔的作业的基本要求 1 必须熟悉岩石性质，摸清不同岩层的凿岩规律。 2 掌握钻孑L 操作要领孑L 口要完整，孔壁要光 滑，保证排渣顺利。 3 钻孔基本操作方法软岩慢打，硬岩快打。 4 清孔和验收 炮孔钻好以后，用压缩空气清除孔底的岩粉和 岩屑，测量炮孔深度及角度，验收合格后，做好炮孔 防护工作，防止地表水及杂物流人孔内。 3 ．2 ．6 装药 1 装药结构 1 采用全孔不均匀径向不耦合装药结构，炮孔 下部径向不耦合系数取m 1 ．0 一1 ．3 ，炮孔上部径 向不耦合系数取m 1 ．5 2 ．0 。 2 对于钻孔直径为咖1 4 0n l m 时，上部装药段长度 为 3 ，采用币7 0t o n i ，咖8 0I n t o 、咖9 0m i l l ，和咖1 0 0m i l l 炸药药卷，药卷直径从E 向下逐渐增大；下部装药段长 度为k ，采用咖1 1 0r a n l 炸药药卷；顶部填塞段长度 为 。，采用岩粉或炮泥逐层捣实，参见图3 。当台阶 高度日 1 5i n ，垂直钻孔，超深取h ， 1n i ，炮孔长度 万方数据 第2 7 卷第3 期邢光武，郑炳旭多种规格石料开采爆破工法 3 9 L 1 6m 时，取h 2 4n l ，h 3 8n l ，h o 4m 。 熏 ，，‘ ，，’．∥IF ＼堵塞段 霪 、苎皇竺 毫 q 蓁 ’，，’，， 塑 7 ≮ 既 图3 炮孔装药结构示意图 2 装药方法 采用人工装药，装药前每孔顶面预先按设计数 量放置各种不同规格炸药，装药人员必须按装药结 构及数量装药，装药必须到位。 3 ．2 ．7 连接起爆网路 宜采用毫秒导爆管雷管，连接成簇并联起爆网 路。同排炮孑L 雷管宜采用同段别雷管，后排雷管比 前一排雷管延迟1 0 0 1 5 0m s 起爆。 3 ．2 ．8 验收网路 1 网路连接所用的爆破器材必须与设计一致， 确保雷管的起爆时间与设计相符。 2 网路节点传爆雷管应呈“一”字型绑扎，雷管 聚能穴方向与导爆管的传爆方向相反，导爆管均匀分 布在起爆雷管上，用胶布紧密包扎，并用沙包压盖。 3 起爆导爆管的雷管与导爆管捆扎端头的距 离不小于1 5c m 。 4 爆破网路的防护必须按设计进行，防护过程 中必须确保网路安全。 3 ．2 ．9 清场、警戒和起爆 1 深孔台阶爆破最小安全距离不得小于 2 0 0m ；沿山坡爆破时，下坡方向飞石安全允许距离 应增大5 0 ％。 2 根据警戒信号，对爆区进行清场，确认安全 后，起爆站按指挥部指令准时起爆。 3 ．2 ．1 0 爆后检查和清除斜坡上的危石 起爆后1 5r a i n ，在烟尘消散后，由爆破技术人员 对爆破工作面及警戒区内进行安全检查，其检查内 容包括 确认有无盲炮； 爆堆是否稳定，有无危坡、危石； 警戒区内的设备、建筑物有无受损。 经确认爆区安全后报告爆破现场指挥人员，解 除警戒。怀疑有盲炮时，参照3 ．2 ．1 1 执行。 3 ．2 ．1 l 盲炮检查与排除 1 盲炮的检查 深孔台阶爆破后，正常情况下的爆堆前抛明显； 堆积块度均匀，爆堆高度明显低于台阶面；爆堆与未 爆岩体之间的沟缝明显。 爆后检查若发现以下情况 1 组炮孔或个别炮孔未响，爆堆不完整，没 爆炮孑L 承担的爆破岩体完整； 个别炮孔爆破后，岩体出现少量裂缝，大部 分未动； 爆破的局部区域岩体完整，局部区域的顶 面明显高于爆堆面，四周可见清晰的沟缝。 出现以上情况，可以按盲炮进行检查处理。 2 盲炮排除处理方法 1 处理前爆区周围1 0 0m 具体距离由爆破工 程师确定 以外设立危险标志，进行警戒，无关人员 不应接近。 2 派有经验的爆破员进行处理，爆破工程师参与。 3 具体处理应严格遵照G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 爆破 安全规程中深孔爆破的盲炮处理方法进行。 4 材料与设备 1 爆破作业所需的炸药、雷管、起爆器、塑料导 爆管、导爆管四通接头等爆破器材的质量必须符合 爆破器材标准G B l 8 0 9 5 - - 2 0 0 0 、G B l 9 4 1 7 - - 2 0 0 3 等 规定。 2 柴油、机油、钻头、钻杆、耐压风管等备足。 3 施工机具及其台数应根据工程特点、工程规 模、工期要求及工点具体条件综合考虑，合理安排。 4 多种规格石料开采爆破时，主要机具配备及 爆破器材见表2 。 表2 主要机具设备及爆破器材一览表 序号名称型号 用途 1潜孔钻机咖1 4 0钻孔作业 2液压挖掘机斗容I ．0 ～1 ．6m 3分选、采装 3 自卸汽车 载重量1 5 3 0t运输 4 推土机功率2 0 0 马力道路平整清方 5装载机道路和场地维护 6洒水车道路维护 7毫秒导爆管雷管8 号工业雷管引爆炸药 8 乳化炸药用于爆破炸开岩石 9 起爆器用于爆破作业的点火 l O 塑料导爆管用于连接起爆网路 1 1导爆管四通接头 用于连接起爆网路 万方数据 爆破2 0 1 0 年9 月 例如三亚铁炉港采石场进行多种规格石料开备见表3 。 采爆破时，平均日产3 万m 3 级配石料，主要机具配 表3三亚铁炉港采石场主要机具设备及爆破器材一览表 5 质量控制 1 钻孔的孑L 口位置偏差不超过1 0c m ，孔深达 到设计要求。 2 爆破后边坡面欠挖应不超过1 5c m 。 3 爆破产生的爆堆块石级配符合生产需求，大 块率应不超过5 ％，粉矿含量小于1 0 ％。 6 安全措施 1 多种规格石料开采爆破施工企业应取得“爆 破施工企业资质证书”，或在其施工资质证书中标 有爆破施工内容，或持有当地公安机关批准同意爆 破作业的批文。爆破施工企业应设有爆破工作领导 人、爆破工程技术人员、安全员、爆破员；应持有由县 级以上 含县级，下同 公安机关颁发的“爆炸物品 使用许可证”；设立爆破器材库的，应配备保管员。 2 爆破作业人员应参加专业技术培训经考核合 格，取得爆破作业人员许可证后，方可从事爆破作 业。爆破员、保管员、安全员、押运员必须持证匕岗。 3 爆破作业及爆破器材 雷管、炸药等 的购 买、运输、储存、使用和回收处理等都应遵守民用 爆炸物品安全管理条例及爆破安全规程 G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 相关规定。 4 针对多种规格石料开采爆破作业的特殊地 质条件和环境条件，依照爆破安全规程 G B 6 7 2 2 2 0 0 3 及有关规定，在多种规格石料开采 爆破设计中应附施工安全专项方案，一起报当地公 安机关审批、备案。 5 在实施爆破装药前，应对所有使用的爆破器 材进行外观检查。雷管管体不应压扁、破损、锈蚀， 加强帽不应歪斜；导爆管管内无断药，无异物或堵 塞，无折伤、油污、穿孑L ，端头封口；乳化炸药不应稀 化或变硬。 6 热带风暴或台风即将来临时，雷电、暴雨雪来 临时，应停止爆破作业，人员应立即撤到安全地点。 7 必须保证堵塞质量，爆破前将孔口加以防 护，防止飞石危害。 8 应做好起爆网路的保护工作，防止损坏起爆 网路，确保准爆。 9 在爆破烟尘消散后，应由爆破技术人员进行 安全检查，回收处理残余爆破器材。怀疑有盲炮时， 参照l O 执行。 1 0 应做好盲炮检查和排除。检查和排除盲 炮，按3 ．2 ．1 1 进行操作。 1 1 每次爆破后，采用挖掘机清理边坡上的危石 和浮石，消除不安全因素，确保后续施工过程的安全。 7 环保措施 1 使用低噪声的潜孔钻机，降低噪声。 2 使用有集粉尘装置的钻机，减少粉尘污染。 3 钻机和空压机要维修保养好，运转中防止漏 油而污染环境。 4 施工过程中即时优化爆破参数，降低粉矿 率，提高资源利用率。 5 保养好运输道路，保持路面平、直，旱季常洒 水，确保运输顺畅，减少扬尘悼J 。 下转第5 7 页 万方数据 第2 7 卷第3 期胡浩川，池恩安，乐松建筑物细部定向爆破拆除技术浅析 5 7 上接第4 0 页 8 效益分析 以块度控制和降低粉矿为目的的多种规格石料 开采爆破工法，解决了多种规格块石生产的难题，减 少二次破碎工作量，有效地降低粉矿含量，节约了资 源，降低了综合成本。推动我国工程爆破技术创新发 展。在铁炉港采石场二期工程中，应用多种规格石 料开采爆破工法，安全保质完成了5 5 0 万m 3 合格级 配块石的爆破开采工程任务，由于采用该工法，开采 成本比传统工艺方法节约了2 ．5 0 元／m 3 ，该工法创 造了显著的经济和社会效益。 9 应用实例 1 三亚铁炉港采石场二期工程，工程的主要任 务是进行多种级配块石的深孔台阶爆破开采。该采 石场开采的是花岗岩块石，地质条件复杂，节理、裂 隙、风化沟、破碎带十分发育、裂隙水丰富；工程场地 狭小，东西长仅4 0 0m ，高差1 8 0m ，工程施工难度很 大。2 0 0 3 年6 月2 2 日2 0 0 4 年1 1 月2 8 日应用多 种规格石料开采爆破工法，完成了5 5 0 万m 3 合格级 配块石的爆破开采工程，工程质量符合合同及规范 要求，整个施工过程安全环保。由于采用该工法，开 采成本比传统工艺方法节约了2 ．5 0T t ．, ／m 3 ，该项工 程比合同工期提前2 0d 完成，有力地保障了国家重 点工程建设。 2 北方大红山特大型采石工程，山形比较平 缓，高差6 0m ，场地规模大，地质条件相当复杂，工 程要求的爆破级配近乎苛刻，爆破开采难度非常大。 2 0 0 8 年1 2 月2 0 0 9 年7 月应用多种规格石料开采 爆破工法，完成了19 7 8 万m 3 合格级配规格石料开 采工程，工程质量符合合同及规范要求，整个施工过 程安全环保。由于采用该工法，施工效率和级配块 石产出率都有了显著提高，创造了日最大生产合格 级配石料2 0 万m 3 ，整个工程综合开采成本比传统 工艺方法节约了49 4 5 万元，实际工期比合同工期 提前了4 5d ，创造了显著的经济效益和社会效益，有 力地保障了国家重点工程建设。 1 0 结论 1 多种规格石料开采爆破工法比传统的台阶爆 破方法的施工效率和级配块石产出率都有显著提高。 2 多种规格石料开采爆破工法可以缩短工期， 节约综合成本。 3 在目前自然资源紧缺的形势下，多种规格石 料开采爆破工法具有广泛的推广应用前景。 参考文献 [ 1 ] 刘殿中，杨仕春．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金 工业出版社，2 0 0 3 ． [ 2 ] 周洪文，李波文．温州泽雅水库堆石坝料的组合爆破 实践[ J ] ．爆破，2 0 0 7 ，2 4 2 4 2 4 4 ， [ 3 ] 吴亮，位敏，钟冬望，等．空气间隔装药爆破动态 应力场特性研究[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 4 1 7 - 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