露天矿深孔水介质爆破试验研究.pdf

第 “卷第期 年“月 爆破 “ 4 1 . 9 . 9 . “ 2 3 * （ 8 9 ; , A B’ CD , ’ E , ; E , ，F , G ; H 0 ； 9 ’ I H ; H J ’ ;K ; ,，4 9 , E - A J ’ ; ; L A , , E ’ - ’ M A 9A 9 ,N ; ; HO A ; H’ C 9 P E 9 ; HL H H ; H ; 9 ’ I H ; H ’ ;N ; , ;F , G ; H N - ,，A 9 , N , A 9 ’ L’ CQ A , P - , I ,L , , - P 9 ’ ,O A ; HQ - - , L’ ;A 9 ,O ’ C ; B R ; H A 9 ,, C C , E A ’ C L , , - P 9 ’ ,O A ; H ; L A - I O E9 NA ’N ; ; HN ; H , N , ; A ; L- ’ L I E A ’ ; 7O A ; HN , A 9 ’ LQ ; E , LC ’ N ; ; HO A ; H ; L ’ - , I - - ’ A 1 , - 2 5 ’ ’ E SO A ; H；L , , -9 ’ ,；Q A , P N , L I NO A ; H；, N ; O A ’ ;； ’ Q , ; H E ’ A 概述 北京首钢铁矿沙厂矿区地层主要为太古界密云 群沙厂组片麻岩系， 岩性复杂， 变化剧烈， 岩脉穿插 较为普遍。矿区构造以褶皱为主， 断裂构造比较发 育， 受强烈褶皱影响， 形成一系列正南、 北向的向斜 和背斜构造。矿体均赋存于变质岩系中。矿石类型 为磁铁石英岩， 粒状变晶结构， 矿休顶板是辉石斜长 变麻岩， 底板为角闪岩、 透辉岩。 矿岩物理性质 矿石体重 A／N ； 矿石硬度 系数T /； 岩石体重 1A／N ； 岩石硬度系 数T /。 收稿日期 . / . 作者简介 梁向前 （ “ 1 .） ， 男； 北京 中国地质大学地质工 程专业博士研究生， 工程师 水介质爆破技术简述 随着爆破技术的发展， 水介质爆破的应用领域 越来越广泛， 现已成功地应用于城市建筑拆除爆破、 隧道掘进、 石材切割和矿山采掘作业中 ［］ 。 水介质爆破是将炸药包装置在受约束的有限水 域 （如充满水的炮眼、 深孔、 药室以及容器式的建筑 物和构造物等） 内 ［］ ， 当它爆炸时， 利用水来传递炸 药能量和压力， 由于水具有缓冲作用和均匀传递压 力的作用， 能使压力较平缓而均匀地作用在周围的 介质上， 使介质均匀地被破碎并大大降低了爆破的 有害效应。 水介质爆破是用水作为缓冲介质， 它与用空气 作为缓冲介质相比， 具有以下特点 水的可压缩性比 空气小； 水的密度比空气大； 由于水的缓冲作用和炸 药消耗量较低， 所以水介质爆破所产生的振动、 空气 万方数据 冲击波和噪声都比空气小， 对围岩的破坏作用也小， 有利于保护围岩和边坡的稳定性。 水介质爆破在深孔中的试验 “ 矿区环境 沙厂矿区北有小清河， 东有沙厂水库， 由于地质 构造和水文地质条件复杂， 在雨水季节， 加上地表水 的渗透， 导致炮孔内聚水较多， 在 月份孔内 聚水在 以上， 一般水深在’ ， 最深可达 （孔深 * “ ’） 。由于孔内有水， 爆破时使用抗水 乳化炸药， 炸药消耗量较大， 造成生产成本过高。 沙厂矿区由于复杂的地质构造， 受褶皱的影响， 爆破后对台阶上部破坏较大， 产生伞岩、 龟裂， 同时， 对固定边坡的破坏尤为严重。矿区南边坡由于断层 发育， 东西两侧两大滑体处发生滑坡现象。因此， 从 降耗、 减震的角度出发， 利用水介质爆破的特点， 进 进深孔水介质爆破试验。 , - . / ’ 0型钻机在钻进过程中， 由于湿式作 业产生的岩粉呈浆状粘糊在孔壁上， 对岩石孔壁裂 缝进行了充填粘合作用， 形成了一密闭的容器， 孔内 聚水进行水介质爆破是可行的。 “ / 爆破设计 水介质爆破试验在正常爆破块段中集中选择少 数炮孔进行， 采用正常块段的孔网参数， 数值见表 。 表深孔爆破孔网参数 岩石 种类 孔径 ／ 孔距 ／ 排距 ／ 孔深 ／ 炸药单耗 ／ 1 2 3 . 爆破效率 ／ 3 . 矿石 / ’ “ “ * “ ’ “ / “ 4 岩石 / ’ “ ’ “ ’ * “ ’ “ / / ’ “ 水介质爆破在乳化油炸药和铵油炸药中分别进 行， 按国内地下矿山的成功经验， 炮孔装药量按正常 孔的4 计， 节约药量/ 左右。同时， 堵塞高度 由正常孔的 “ 减少到’ “ ， 水柱高度在/ 。这样， 利用水的不可压缩性， 在超压冲击下， 来 节省药量破碎岩体。堵塞高度的减少， 加大了对上 部岩体的破坏， 能有效地破碎岩石， 减少大块率。炮 孔装药结构见图。 “ 爆破施工 在沙厂矿区爆破块段中共进行了 次、 5 ’个 孔水介质爆破试验， 其中铵油炸药/ 4个， 乳化油炸 药 个， 共消耗炸药量 4 “ 3， 其中铵油炸药4 “ 3， 乳化油炸药 “ 3， 总爆破方量 ’ “ *3。具体 试验情况见表/。 “ * 爆破安全距离对比 正常爆破一次爆破总装药量按/ ’3计， 最大分 段装药量*3， 对比水介质爆破， 按节约药量/ 计， 爆破总药量/ 3， 最大分段装药量 “ / 3。 （6） 铵油炸药（7） 乳化油炸药 图装药结构示意图 塑料导爆管；/填塞物；堵塞物料； *水；’起爆弹；炸药 （）爆破地震波安全距离 ［］ “（／） 式中为爆破地震波安全距离， ；为微差爆破 最大分段药量， 1 2 。为地震安全速度， 8 ／9；为 药量， 取／ ；，为与爆破地点地形、 地质等条件 有关的系数和衰减指数。 表/水压爆破试验统计表 试验次数 孔数 ／ 个 正常装药量 ／ 1 2 试验装药量 ／ 1 2 节约药量 ／ 1 2 / / * 5 */ 5 * ’/ ’ ’ ’/ 5 * ’/ ’ ’ 5 /4 ’ ’ / 5 * ’/ ’ ’ 4 ’ * ’ 55 4 ’ * / ’ / 5 4 * * /4 * * ’/ 4 / * /’4 4 * 4 / ’ // ’ * * /’4 4 * 4 / 总计 5 ’* 4’ * 4 55 注 / 为铵油炸药，4 为乳化炸药。 （/） 爆破冲击波安全距离 “ ’ ’ 式中 为空气冲击波对掩体内人员的最小安全 距离， ； ’为一次爆破炸药量， 1 2 ； ’为参数。 （） 个别飞石安全距离 （下转第/ 5页） / 爆破 / /年5月 万方数据 术比常规法大， 扩大约 “ “ 倍， 药壶成形好， 爆渣细碎， 爆渣卡孔极少， 孔壁完整性好， 成孔率提 高 ’ ， 同时降低扩孔所需炸药量， 在坚硬 岩体中扩壶效果明显改善。 （） 采用水介质进行药壶爆破， 由于水压力与爆 生气体共同作用， 延长爆破作用时间， 增强有效能 量， 大大提高炸药爆炸能量利用率， 从而大大降低炸 药单耗， 达到同等爆破效果前提下， 单耗降低率 ， 从而降低爆破成本及有效降低爆破振 动， 从而提高药壶爆破安全性。 （） 采用水介质进行药壶微差爆破， 整体爆堆岩 体破碎均匀， 大块率降低， 因水介质 “水楔” 作用， 爆 渣与底根脱离程度好， 底根较为平整， 底根较少， 易 于铲装。 ’ 结论 水介质扩壶及药壶微差爆破技术， 突破传统观 念， 弥补药壶爆破的不足， 并大大提高炸药能量利用 率， 有效降低炸药消耗量， 改善爆破效果， 是一种安 全、 经济、 有效的新技术， 值得推广。 参考文献 ［］ 刘殿中“工程爆破实用手册 ［*］“北京 冶金工业出版 社， “ , “ ［］ 中国力学会工程爆破专业委员会“爆破工程 ［*］“北 京 冶金工业出版社， “ , “ ［］ 何广沂“工程爆破新技术 ［*］“北京 中国铁道出版社， “ ’ - , . “ ［］ 程玉泉“复杂支撑梁水眼减震降噪微差控制爆破 ［/］“ 爆破 （） ’ - , “ ［’］ 程玉泉“马尾红山码头场平爆破经验教训 ［/］“爆破， （） , “ （上接第 页） 按爆破安全规程 （0 1 - , . ） 规定， 深孔爆破飞石 安全距离不小于 2， 沙厂矿区爆破飞石安全距 离按 2计。 “ ’ 综合评价 深孔水介质爆破， 当孔内聚水小于’2时， 在 装药后上部聚水高度难于满足设计要求， 需要人工 灌水。这样， 在用人工进行爆破施工时存在一定的 不便。另外， 对堵塞高度控制要求严格， 从试验施工 过程看， 施工工艺有待进一步完善。 从试验结果分析及采矿后续工序 （采装） 来看， 试验是成功的， 取得了预期效果。 水介质爆破能够满足矿山生产要求， 并取得了 较好的综合效益。 （） 水介质爆破飞石减少， 提高了爆破的安全 性， 减少了大型采矿设备的移动距离， 从而减少了设 备的磨损。 （） 降低了炸药消耗。试验期间爆破岩石 ’ “ 万3， 炸药消耗比正常爆破减少了 “ ， 节省炸药 “ 3， 以炸药成本 元 ／ 3计算， 试验 期间节约资金 “ .万元。若大规模地使用水介质 爆破， 直接经济效益十分可观。 （） 水介质爆破减震效果明显， 对矿山当前和长 远生产都有非常的现实意义 一方面， 水介质爆破较正常爆破产生的后冲小， 因此， 改善了穿孔设备的作业条件， 减少了钻具的磨 损， 提高了钻机效率， 降低了消耗； 另一方面， 从长远角度看， 边坡稳定性是制约矿 山生产的重要因素。水介质爆破减震以其投资少、 减震效果明显等优点， 为边坡治理开辟了一条新思 路。 参考文献 ［］ 中国力学学会工程爆破专业委员会“爆破工程 （上、 下） ［*］“北京 冶金工业出版社， “ ［］ 龙维祺“特种爆破技术 ［*］“北京 冶金工业出版社， “ ［］ 张其中“爆破安全法规标准选编 ［*］“北京 中国标准 出版社， “ ［］ 秦明武“控制爆破 ［*］“西安 西安冶金建筑出版社， “ 第 卷第期程玉泉水介质药壶爆破技术应用探讨 万方数据