湖南雪峰水泥集团水渣结块的爆破松动.pdf

第靳卷第3 期 2004 年8 月 有色金属 N 0 1 1 ．f e n o u sM e t a l s V 0 1 ．5 6 。N o ．3 A u g u s t 2 00 4 湖南雪峰水泥集团水渣结块的爆破松动 戴剑勇1 ，杨仕教1 ，周致远2 ，莫韬3 ，周树和3 1 ．南华大学建筑工程与资源环境学院，湖南衡阳4 2 1 0 0 1 ； 2 ．湖南韶峰水泥集团有限公司采矿部，湖南湘乡4 1 1 4 2 3 ； 3 ．湖南雪峰水泥集团有限公司矿山分厂，湖南新化4 17 6 0 4 摘要应用凿眼爆破方法对湖南雪峰水泥集团大宗原材料堆场结块水渣进行松动以综合回收。通过分析水渣结块特性， 研究结块水渣爆破松动过程的凿眼爆破关键技术，确定凿眼爆破方案。方案实施取得了很好的爆破效果，回收了堆场内全部结块 8 4 0 0 m 3 ，直接经济效益超过5 0 万元。 关键词采矿工程；水渣结块；爆破清除；孔网参数；装药结构 中图分类号T D 2 3 5 ；T D 8 5 4 ．2 ；T D 2 3 1 ．6 文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 4 0 3 0 1 0 6 0 3 水渣作为水泥生产的配料，是不可多得的资源， 它既能调节水泥的强度、耐热性、水化热，又能节约 熟料、能源，降低生产成本。由于水泥生产与经营市 场的波动，造成部分水渣库存量增大，加之龙门吊车 抓料没按供货先进先出顺序执行，致使底部水渣没 能得以充分利用，另外货车在堆场的来回辗压，也加 剧水渣的硬化结块，最终致使吊车无法铲装。经质 量部门化验，这部分硬化结块水渣仍有一定的粘性 和强度，若能和新进厂高质水渣搭配使用仍可作为 水泥掺人料，不影响水泥的质量。为充分利用资源， 缓解资金积压，改善生产环境，雪峰集团研究了水渣 结块综合回收。 湖南雪峰水泥集团大宗原材料堆场分为煤区和 水渣区，堆场两边为龙门吊轨道，堆场区域如图1 所 示。水渣堆场区积压体积约为8 4 0 0 m 3 1 0 0 mx6 0 m x1 ．4 m ，堆场东北面为厂区，西南面外围为居民 区，北面为皮带运输。为既充分利用结块水渣，又不 影响龙门吊生产，水渣清理工作区划分两步执行。 1水渣结块性质分析及爆破松动方案 1 ．1 水渣结块的性质 1 水渣结块硬度很大，坚固性系数f 8 ～ 1 2 ，用普通机械法无法松动，只能用爆破法松动。 收稿日期2 0 0 3 0 6 2 1 作者简介戴剑勇 1 9 6 9 一 ，男。湖南新化县人，工程师，硕士，主要 从事岩土工程及智能优化应用研究。 回困 图1 水渣爆破周围环境平面示意 F i g ．1 S h e m eo fs u r r o u n d i n g sf o rw a c e l “ d r e gb l a s t i n g 2 水渣结块具有粘性和强度，粉碎湿润后易粘 结，用手风钻凿眼过程中钻头排风眼容易被堵住，同 时粉尘无法排出，致使凿眼困难。曾用一台风压为 6 ～7 x1 0 5 P a 的移动式压风机来增大凿眼风压，但 效果不理想。富有经验的工人台班效率只有1 0 ～ 1 5 m 。水渣结块的可钻性差，加之手风钻眼径较小 一般为3 2 m m ，凿眼难以达到设计深度，因而装药 质量及爆破效果难以保证。 3 水渣区系露天堆场，进货水渣本身的含水加 上雨水渗透，使水渣结块具有一定的湿润性，底层更 为突出。这既给凿岩工作带来困难，又对炸药的选 择、装药质量的控制带来诸多不便，严重影响药能的 利用及爆破效果。 4 水渣结块的可爆性差，要求钻孔密度大，炸 药单耗高，工人劳动强度大，处理周期长。 1 ．2 爆破松动方案 从水渣结块的硬度、粘结性、可钻性和可爆性分 析来看，采用凿眼爆破方法回收水渣结块最为理想。 根据周围作业环境的复杂性及水渣结块的性质，在 万方数据 第3 期戴剑勇等湖南雪峰水泥集团水渣结块的爆破松动 1 0 7 实施爆破方案中要做好以下几方面选择合适的凿 眼工具和凿眼方法；优化孔网参数和装药结构；根据 周围环境设计定向控制松动爆破方案并研究安全防 护措施。 2 凿眼爆破方法 2 ．1 凿眼 摹 根据水渣结块的硬度、粘性，柔性、湿度及凿眼 时难以排渣等特点，经过多次测试，采用相钩“一”字 形钻头、回转螺纹形钻杆，改变传统的风力冲击机 构，采用电力传动机构凿眼。利用螺纹钻的来回旋 转冲击破碎结块，渣子通过钻杆的螺纹间隙随旋转 顺势排出，既回避了风动凿眼堵钻的缺陷，又解决了 排渣的难题。 所处理水渣结块厚度约为1 ．4 m ，底层为混凝土 结构，考虑到爆破风险、施工进度、工程费用等，采用 一次性水平爆破推进，首先确保凿眼质量，适当调整 凿眼孔径。钻杆直径选取4 5 m m ，眼深1 ．2 m ，用两 种钻杆，一为开孔钻，长度0 ．6 ～0 ．8 m ，二为加长钻， 长度1 ．2 ～1 ．4 m 。在凿眼过程中，因炮眼相对较深， 排渣有一定难度，又加之钻头的高度旋转磨擦，热量 难以放出，故操作过程中适当加水，既冷却降温，又 加速破碎与排渣。 2 ．2 孔网参数 根据凿眼设备与水渣的结块性能，进行了两排 炮孔试验，选择炸药单耗为0 ．4 0 ～0 ．4 5 k g ／m 3 ，布设 的孔网参数1 ．1 m 0 ．5 m ，眼深为1 ．2 m o 为保证爆 破时不破坏堆场的混凝土地板，炮孔的堵塞长度不 小于眼深的1 ／3 。试验爆破效果较理想。 孔网参数设计过大，将增加爆破块度，影响装载 机装车和破碎机破碎。反之，增加穿爆成本，加剧爆 破震动危害及增大飞石距离。 考虑到装载能力及破碎机的入口粒度，水渣结 块爆破块度不宜超过4 0 0 m m ，再根据水渣结块的特 性、炮眼直径及周围环境的复杂性，经过多次爆破优 化测试，最终选择爆破孔网参数为 2 ．0 ～2 ．2 m 0 ．7 ～0 ．8 r n 。每眼担负爆破体积为 1 ．4 ～1 ．6 m 3 ，每眼装药量为6 0 0 ～6 7 5 9 。 2 ．3 装药结构 由于水渣结块具有粘性、湿润性，底部采用高猛 度且抗水性较好的乳化炸药 ／b 于1 0 0 9 为宜 ，中部 采用纸包装的小筒式销铵炸药 每筒约1 5 0 9 ，主药 包6 0 0 9 左右为宜 ，炸药结构的配比根据眼深的湿 度及炸药药量数的适当调节而定，尽可能采用小简 装的销铵炸药，装药结构见图2 。 图2 水渣爆破装药结构 F i g ．2L o a d i n gs t r u c t u r ef o rw a t e rd r e gb i a s t i n g 2 ．4 装药量计算与爆破网络敷设 根据爆破块度、施工进度、周围环境的要求，同 次爆破炮孔数宜控制在8 0 ～9 0 个。每次爆破总体 积1 2 0 ～1 4 0 m 3 。每次爆破总药量按 1 式计算，约 为8 3 k g 。 Q N V x q 1 式中Q 一一次爆破装药量，k g ；N 一一次爆破炮孔 数量，个；V 一一次爆破水渣结块体积，m 3 ；q 一炸药 单耗，k g ／m 3 。 网络敷设采用串联电爆网络或复式非电导爆管 网络。为尽量减少爆破震动危害和飞石距离，采用 6 ～8 排交错形炮孔布设，实施逐排微差起爆方法， 同时适当延长前排孔的微差作用时间，考虑到雷管 段数的微差时间连续不均匀，前三排炮孔采用隔段 微差起爆。网络敷设如图3 所示。 图3 微差爆破网络敷设图 F i g ．3 L a y i n gc h a r to fm i l l i s e c o n dd e l a yi n t e r v a li nb l a s t i n g 3安全防护 3 ．1 安全距离 爆破安全距离分别按式 2 ～ 4 计算，地震安 全距离为3 8 ．1 2 m ，空气冲击波安全距离为1 0 9 ．3 m ， 个别飞石最远距离1 5 ．2 m 。 1 地震安全距离。 R K ／v 1 7 ‘Q ～1 冉 2 式中口一质点最大允许速度，取2 c m ／s ；K ，P 一与爆 区岩性有关的系数，中硬岩石K 取1 5 0 2 5 0 ；Q 。。 万方数据 1 0 8有色金属第5 6 卷 一微差爆破最大一段装药量，为1 2 ．8 k g 。 2 空气冲击波安全距离。 R 2 5 Q R l ／3 3 式中Q R 为一次爆破装药量，k 。 3 个别飞石最远距离。 R 2 0 n 2 吩w 4 式中咒一爆破作用指数；K ，一为安全系数，一般选 ’取1 ～1 ．5 ；W 一为底盘抵抗线，W 0 ．7 m 。 3 ．2 防护措施 在爆破设计与施工中采取4 项防护措施 1 根 据安全距离及爆区环境的要求，尽可能采用多段微 差雷管起爆，以减少地震波和空气冲击波对周围建 筑物的影响； 2 减少爆破规模及网络敷设的复杂 性，确保施工质量和谨防飞石； 3 在爆区周围设置 诸如稻草、砂袋、竹夹板等防护物； 4 加强安全组织 协调和安全警戒，疏散人员。 4效果评价 水渣结块爆破经过多次尝试，最终设计出最佳 参考文献 凿眼爆破方案，用非风压式螺纹钻电动旋转凿眼取 代了常规手风钻凿眼，优化黏性结块爆破孔网参数， 取得了理想的经济效果，为以后同类型结块的凿眼 爆破提供了一定的参考，见表1 。 表1 黏性结块中的两种凿眼爆破 方案的技术经济比较 T a b l e1T e c h n i ce c o n o m yc o m p a r i s o no fd r i l l i n g b l a s t i n g m e t h o d si ng l u t i n o s i t ya g g l o m e r a t i o n 由于改进了凿眼爆破方法，完成了堆场内全部 结块工程量8 4 0 0 m 3 ，创造直接经济效益超过5 0 万 元，缓解了资金积压，同时充分利用了水渣资源，有 显著的社会效益。 ● [ 1 ] 王洪志，马洪伟．露天矿深孔松动爆破方法改进露天采煤技术[ J ] ．露天采煤技术，2 0 0 1 ， 4 6 2 6 3 ． [ 2 ] 刘成仕．露天深也爆破上部大块分析及控制[ J ] ．黑色金属矿山通讯，1 9 9 3 ， 4 2 2 2 3 ． [ 3 ] 张志呈．爆破基础理论与设计施工技术[ M ] ．重庆重庆大学出版社，1 9 9 4 2 7 3 5 ． [ 4 ] 何思为．结构体爆破[ J ] ．桂林冶金地质学院学报，1 9 8 8 4 4 0 2 4 0 4 ． [ 5 ] 鲜学福．层状岩体破坏机理[ M ] ．重庆重庆大学出版社，1 9 8 9 1 0 ． P u r g i n go f fa n dR e c o v e r i n go fW a t e rD r e gA g g l o m e r a t i o nb yB l a s t i n g D A IJ i a n y o n 9 1 ，Y A N GS h i Q i a 0 1 ，Z H O UZ h i y u a n 2 ，M OT a 0 3 ，Z H U OS h u 一胁3 1 ．F a c u l t yo fC o n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n g ，R e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n t ，N a n h u aU n i v e r s i t y ，H e n g y a n g4 2 1 0 0 1 ，H u n a n ，C h i n a ； 2 ．M i n eS u b - p l a n t ，H u n a nS h a o f e n gC e m e n tG r o u pC o ．L t d ．，X i a n g x i a n g4 1 1 4 2 3 ，H u n a n ，C h i n a ； 3 ．M i n eS u b p l a n t ，H u n a nX u e f e n gC e m e n tG r o u pC o ．L t d ．，X i n h u a4 1 7 6 0 4 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rf o rw a t e rd r e gr e c o v e r yi nH u n a nX u e f e n gC e m e n tG r o u pC o ．L t d ．，t h ea g g l o m e r a t i o no fw a t e r d r e gi nr a wm a t e r i a ls t o r a g ey a r di sd e n a t u r a l i z e db ym e a n so ．fd r i l l i n ga n db l a s t i n g ．T h ek e yt e c h n o l o g yf o r d r i l l i n ga n db l a s t i n gi nl o o s e n i n gp r o c e s so ft h eg l u t i n o s i t ya g g l o m e r a t i o no fw a t e rd r e gi si n v e s t i g a t e da n dt h e s c h e m eo nd r i l l i n ga n db l a s t i n gi sm a d eo nt h eb a s i so fc h a r a c t e r i s t i ca n a l y s i so ft h ea g g l o m e r a t i o n ．T h ei d e a lr e s u l t sa r ea c h i e v e db yt h ep r a c t i c eo ft h es c h e m e ，t h ew h o l ea g g l o m e r a t i o no fw a t e rd r e gi nt h ey a r d ，8 4 0 0 m 3 ，i s r e c o v e r e d ．t h ed i r e c te c o n o m i c a lb e n e f i ti so v e r5 M R M B ． K e y w o r d s m i n i n ge n g i n e e r i n g ；a g g l o m e r a t i o no fw a t e rd r e g ；b l a s t i n ge l i m i n a t i o n ；d r i l l i n gp l a n ；l o a d i n g s t r l l c t t i r e ． 万方数据