矿柱回采与空区处理的爆破设计与施工.pdf

第 “ 卷第 期 年 月 爆破 “- ABC ’D EF-F G 5F-’’HC，9,;- /30，I-;； 6; J K’-L-，M,;-HA /34，I-;） ,583;5N;AO ’- B P;QR ’D ,-OH’,-O Q-，B OAH- ’D Q;QQ’B S;AB-H ’D R; O;T-H ;-O H’S ;-O-H A -B’O,FO 8FF’O-H ;A B -,QS ’D O;C OB’-;B’ A ,A,;C AQ; - ,-OH’,-O Q-，B ;C-H QF’AF’-O O;C OB’-;B-H ACABQ A R’R’AO - BA ’OOB’-;B-H B,SQF’AF’-O F;R，OB’-;BU -H D,A，OB’-;B-H B,SQF’AF’-O F;R，-B;B-H R;- OB’-;B’，TF A B F’QS-;B’- ’D -AO ;-O ’,BU AO ’D ’ 8B B A;Q BQ，B A;DBC FFV-H QB’O ’D Q--H S;AB-H A -B’O,FO - OB;O *908,R; O;T-H；H’S ;-O-H；OAH- ’D S;AB-H；A;DBC ’D S;AB-H 引言 大冶铁矿铁门坎南采区 . / Q 水平以上的挂 帮矿， 由于倾角缓、 厚度薄采用了分段空场法开采。 分段空场法回采分两步进行， 先采矿房， 后采矿柱， 随后崩落上盘围岩充填采空区。矿房回采每次爆破 量小， 安全有保障； 而矿柱回采是将矿房回采后所留 下的顶柱和间柱一次性全部爆破崩落， 同时还必须 进行采空区处理爆破， 炮孔数多， 装药量大， 势必产 生很强的破坏效应， 因此爆破设计和爆破安全必须 予以足够的重视。 收稿日期 . . 0 作者简介 马建军 （“41 . ） ， 男； 武汉 武汉科技大学副教授 爆破参数设计 分段空场法每个分段都必须进行一次矿房、 矿 柱回采和放顶爆破的循环， 而各分段矿体赋存情况 不一， 因此矿柱回采和放顶爆破的炮孔布置形式、 炮 孔长度、 爆破用药量、 起爆顺序等， 都各不相同， 所以 其设计必须针对具体情况来考虑， 但其设计思想和 设计原则却是相同的。本设计是针对南采区 W Q 水平的实际情况来进行。 W Q 水平是南采区挂帮 矿的最上一个分层， 没有顶柱。 矿柱回采爆破设计 ［］ 南采区 W Q 水平间柱仅西侧矿房一个， 东侧 矿房间柱要待靠露天坑旁的挂帮矿退采完后才能回 采。凿岩位置布置在间柱穿脉与堑沟凿岩巷道交汇 万方数据 点附近， 间柱宽 “， 布置垂直向上四排平行扇形 孔， 采用凿岩台车打眼， 抵抗线 和排距“ 均为 “， 孔径 ’ ““， 上盘边孔角 ’’， 下盘边孔沿矿 岩交界线打， 平均约 *， 孔底距 ,“， 孔口距 , *“， 采用机械装药， 炸药单耗- ./0 “， 装药密度 1** ./0 “， 线装药密度 ’ ./0 “。经统计 2 * “ 水平间柱回采炮孔四排共 3 个 孔， 装药长度除满足孔口距要求外， 不应超过矿岩下 盘交界线。具体设计结果见表 。 表 间柱回采各排面炮孔装药情况表 孔号,4’31*总长 “ 总量 ./ 第 一 排 炮孔长度114,33,’44 装药长度’’’1’’4’,3* 雷管段别 第 二 排 炮孔长度*133,43,, 装药长度1’’33’’’’’’’’** 雷管段别 第 三 排 炮孔长度3’3133,’1’1* 装药长度’’’’4’’’4,3’ 雷管段别444444444 第 四 排 炮孔长度13131,’’,4’** 装药长度4’,’3’33’4’’34, 雷管段别,,,,,,,,, 即间柱药量 ’为各排药量之和’ ’ ’, ’ ’4 3 ./。 经计算间柱的爆破体积为 * ’* “， 故实际 炸药单耗为 ’ * , ./0 ““ ./0 “， 满足设计要求。采用排间微差爆破， 最大一段 装药量为 4, ./， 每排一个段别， 共 4 个段别， 紧邻 矿房的两侧先爆， 中间后爆。 ,,放顶爆破设计 ［,］ 南采区 2 * “ 水平放顶爆破， 东西两个矿房同 时进行， 凿岩位置布置在间柱穿脉的上盘围岩巷道 中， 凿岩台车朝采空区方向打前倾束状扇形炮孔， 崩 落围岩的充填高度不得少于 * “。本设计矿体平 均厚度为 “， 分段高为 , “， 围岩的松散系数为 ， 放顶崩落围岩的范围应满足 长， 整个矿房采空 区； 厚， 不小于 ’ “， 其自然松散堆积厚度可达 “； 崩落高度， 平均不少于 * “。爆破参数选取 孔径 ’ ““， 前排孔底抵抗线 , “， 排间孔底距 ,’ “， 通过作图确定各排扇形炮孔的前倾角； 扇形炮孔 排面内的孔间孔底距 , ,’ “， 采用机械装药， 炸 药单耗 ./0 “， 每米炮孔的装药量- ’ ./0 “； 单孔装药长度不超过矿房底板与空区的交界 投影线； 每次崩落不少于 排， 一般单孔钻眼长度 不超过 ,’ “， 放顶爆破量应根据具体情况按能确保 所需充填量， 作图计算后确定； 爆破顺序按与矿房近 的排面先爆， 后排依次顺序微差起爆。 经计算 2 * “ 水平放顶炮孔东、 西矿房各 排 孔， 西侧每排 个孔， 每排钻孔长度为 ,4 “， 装药 长度 -. 33 “， 总药量 ’. 1*,3 ./； 东侧每排 1 个孔， 每排钻孔长度为 ,3 “， 装药长度 -/ 14 “， 总药量 ’/ 4314 ./。采用排间与孔间相结合 的微差爆破方案， 以降低最大一段装药量， 即 西侧每个扇形排面炮孔分 个段别起爆。 5 6 4 5炮孔为一段别， 装药长度 - * “， 药量 ’ - 7 ’ * ./ ； ’ 5 6 3 5为一段， 装药长 - , ’, “， 药量 ’, ,’, ./ ； 5 6 5为一段， 装药长 - ’ “， 药量 ’ ’ ./。最大段药量 ’.“8 “, ./， 共 排 1 个段别。 东侧每个排面炮孔分为两个段别起爆。 5 6 ’ 5为一段， 装药长度 -0 ’*’“， 药量 ’0 ,’3 ’’ ./ ； 5 6 1 5为一段， 装药长度 -0, 4’ “， 药 量 ’0, ,,’./。最大段药量 ’/“8“,’ ./， 共 排 个段别。各孔的具体设计结果见表 ,。 可见 2 * “ 水平放顶炮孔共六排、 个孔、 ’ 个段别， 最大段药量为 , ./， 总药量’1（’. ’/ ）7 7 （1*,3 9 4314） 4 4 ./。经 测量计算总放顶的爆破方量约为 *1 , ** “， 故 实际炸药单耗1 ’1 *1 4 40, ** *“ ./0 “， 满足设计要求。 ,, 爆破,**, 年 月 万方数据 表 放顶炮孔中间排面的装药情况表 孔号“’“*““““总药量 西 侧 炮孔长度*““*““’““*“““ 装药长度“*““’“““’““““*’“*’ ,- 第排雷管段别 第“排’’’’’’雷管段别 第排“*“*“*“*“*“*雷管段别 东 侧 炮孔长度““’’’ 装药长度’“““““““’’ ,- 第排雷管段别 第“排’’’’’雷管段别 第排“*“*“*“*雷管段别 综上所述， 矿柱及空区处理爆破的总药量 为 “ . “ “’ / “ . ,-， 且最大段药量为 ,-。 起爆网路设计 ［］ 由于爆破一次用药量大， 必须采用微差爆破技 术降低最大段起爆药量， 减少爆破震动危害。本矿 微差雷管的段别数不多， 仅有 “ 0 1 “ 0 段别， 因此 确定采用导爆管微差雷管“导爆索“导爆管微差雷 管“初始起爆火雷管、 孔内和孔外相结合的接力式 微差延时强力起爆系统。起爆顺序 先间柱、 后顶 柱、 再放顶， 此外还应满足最大段允许药量所限制的 各孔、 排间延时起爆顺序。 “间柱 先爆， 每排药量不是很大， 采用排间微差爆破， 排孔 个分段， 孔内分别用 “、 、 、 四个段别， 即两 侧先爆， 中间后爆。从孔内引出的导爆管， 接续在导 爆索上， 用 “ 段的导爆管传爆雷管引至起爆点。此 时， 间柱爆破的最大延时相当于 段的导爆管微差 雷管的延时量。 放顶 （“）西侧放顶爆破。西侧三排炮孔相对距间柱 较远， 应先爆， 其每排炮孔数相对较多， 装药量大， 因 此每排分三分段， 共九个段别， 分别用 0 1 “* 0 的 导爆管微差雷管， 再接续在导爆索上， 用 段的导爆 管传爆雷管， 引至起爆点。此时， 最先起爆的延时相 当于 段的导爆管雷管的延时量， 大于间柱爆破的 最大延时 （ 234. “ / . 段） ， 所以能确保后于间 柱起爆； 这三排炮孔爆破的最大延时相当于 “ 段的 导爆管雷管的延时量。 （）东侧放顶爆破。东侧三排相对距间柱较 近， 应在西侧之后起爆， 其每排炮孔数相对较少， 装 药量不大， 因此每排分两个段， 共六个段别， 分别用 0 1 “* 0的微差导爆管雷管。从各排孔内引出的导 爆管， 再接续 “* 段的导爆管传爆雷管， 引至起爆点。 此时， 最先起爆的延时相当于 / “* . “ 段的导爆 管雷管的延时量， 它大于西侧爆破的最大延时 （ 234 . “* / . “ 段） ， 所以能确保其后于西侧起爆。 若还有更多的炮孔可依此原理设计， 确保各排 间、 排面内各炮孔间分别按设计顺序依次起爆， 见图 “ 所示。 图 “ 起爆系统与网路联接示意图 为增强起爆的可靠性， 传爆系统采用导爆索强 力引爆的复式起爆网路， 即各炮孔引出的导爆管直 接接续在传爆点的导爆索上， 再用两发同样的传爆 导爆管雷管引爆导爆索。这种采用孔内、 外结合的 延时方法， 应特别注意 确保后爆的孔外导爆管不会被前期爆破所 破坏； 在传爆点， 要避免导爆索的爆炸和起爆雷管 的爆炸可能的高速金属飞片， 提前将相邻导爆管切 割， 而产生拒爆。 前者的处理， 传爆雷管的段数尽可能选小值， 使 其尽快起爆， 而余下的延时量由孔内延期雷管完成； 此外， 从孔内引出的、 裸露于孔外的导爆管应尽可能 的短些， 传爆点最好贴近孔口巷道壁， 以防爆破飞石 第 “ 卷第 期马建军等矿柱回采与空区处理的爆破设计与施工 万方数据 砸坏导爆管， 而引起拒爆。 后者的处理， 不同传爆点应相距一定距离以免 彼此影响， 造成网路破坏； 若多排孔交汇很近， 则只 设一个传爆点， 将所有导爆管均绑扎在一段较长的 导爆索上一次引爆， 雷管的聚能穴指向导爆索的传 爆方向， 雷管与导爆索应包扎紧实， 并用胶布包缠， 至少 层以上， 且在传爆雷管前后均应将导爆管包 扎一定长度， 以确保所有的导爆管均能可靠传爆。 “安全校核 井下爆破危害最大、 难以防范的主要是爆破振 动和空气冲击波。井下进行矿柱回采和放顶工作， 表明该区段已经采完， 所有巷道与设施均可废弃。 因此只需注意在上下主要联络道口设置屏障， 就可 预防冲击波的影响， 因此主要危害是爆破地震。 爆破地震的破坏强度通常用临界质点振动速度 作为判据， 要求小于允许的振速， 我国通常采用下列 公式进行预测 ［“］ “ （ ） ， 式中， 同段起爆的最大药量， 本设计为 “’ ； 爆源至计算点之间的距离， ；衰减系数， * , ， 取* -.； 系数， * ./ , ’//， 取 * ./。 通过现场调查及计算表明， 需要重点防范、 距离 爆破点较近的主要建筑物或构筑物可能产生的最大 振动速度及安全性见下表 建筑物名称稳固性与要求距爆破点允许震速 允 计算震速 安全性 - 民采竖井岩石较为稳固 0/ ’/ -11 允， 安全 ’- 矿山仓库砖、 预制件房 1/’ , -/2 允， 安全 - 武汉大冶公路不影响正常生活 2//-“ , /-2 /-2 寂静时才能振感 “- 井下相邻巷道岩石较为稳固 “’/ 3-0. 允， 安全 第 “ 项已接近安全临界值， 故需严格控制最大 一段装药量， 此时所允许的最大一段装药量为 允“（ 允 ’ ） “（ . ’/ ./ “） “ “1 因此必须以此值检验各段装药量， 要求小于此 值， 则可确保地面和地下的建筑物或构筑物均安全 无破坏， 地面人员的工作生活不受影响。 .安全措施及注意事项 本次爆破总装药量大， 特提出以下注意事项 - 每次爆破应严格遵守设计原则， 先作方案设 计， 由工段负责施工， 打完眼验孔合格后， 按实际量 测情况作出爆破施工设计， 并作为这次爆破的指导 文件， 下发到相关部门和人员； ’- 爆破用药量大， 炮孔多， 雷管段别数多， 起爆 顺序要求严格， 爆破工作相对比较复杂， 应对方案的 意图有充分了解和高度的责任心， 才能做到准确无 误。 - 矿柱回采及空区处理爆破量大， 爆破时间应 提前通告附近民采作业点， 使其有所准备， 并在爆破 前后一段时间暂停作业， 其井下工作人员均须全部 上井， 不得进行井下作业 （本矿区南采区也需如此） 。 “-爆后进行充分通风。由于大爆破用药量多， 所产生的有毒气体和有毒物质远远大于常规爆破， 因此必须进行较长时间的通风， 方可下井检查， 以防 炮烟中毒。 0爆破效果 铁门坎南采区 4 / 水平的挂帮矿矿柱回采 和空区处理大爆破实际用药量为 .-. 5， 爆破效果 良好， 只有知晓放炮的人才感觉到了震动， 周围建构 筑物完好无损， 爆破期间附近居民生活、 工作一切正 常。此后随着开采水平的下移， 还分别进行了多次 矿柱回采和空区处理大爆破， 一次所用药量分别达 到 “-25、 .-25 等， 均取得了良好的爆破效果， 也满足 了矿山安全的要求。 参考文献 ［］ 周崇仁等编， 矿柱回采与空区处理 ［6］ ， 北京 冶金工 业出版社， 121， ’/ 7 ’/“8 ［’］ 周崇仁等编 8 矿柱回采与空区处理 ［6］ ， 北京 冶金工 业出版社， 121， ’’2 7 ’18 ［］ 陶颂霖 8 凿岩爆破 ［6］ ， 北京 冶金工业出版社， 11’， 7 38 ［“］ 钟冬望等 8 爆炸安全技术 ［6］ ， 武汉 武汉工业大学出 版社， 11’， “/ 7 “’8 “’爆破’//’ 年 0 月 万方数据