露天深孔爆破效果改善与安全保障研究与应用.pdf

2 0 0 6年第4期 1前言 柳钢屯秋矿原设计年产铁原矿1 2 0万吨 其中露天开采年产7 0万吨,地下开采年产5 0 万吨 ,1 9 8 1年露天开采试产。近2 0年来年均 铁原矿产量约5万吨左右。历经了数次爆破方 法的演变,每次爆破都确保了安全起爆,但也 有多次爆破效果不佳。近几年来为适应生产经 营需求,矿石生产工艺流程作了相应调整。同 时,随着市场需求的不断扩大,屯秋矿采剥规 模逐年加大,特别是随着屯秋矿降磷提铁选矿 试验在技术上不断取得重大突破的情况下,采 剥规模有向两三百万吨跃变的趋势。爆破效果 的改善、爆破安全的保障,是爆破工作的灵魂, 是采剥工作极为重要的一环,因此,有必要根 据采剥发展形势的需要,对爆破工作进行总结 研究,改进和应用更适用的爆破与安全保障技 术。 2露天开采对深孔爆破工作的要求 爆破工作是我矿低成本但高产能的工序, 有明显的杠杆作用,对后续工序产生极为重大 的影响,为达到安全精简高效目的,爆破工作 要达到如下要求 1必须确保爆破安全。爆破是一种瞬间 发生的巨大能量释放现象,对安全要求特别严 格,必须采取有效技术与组织措拖,保障爆破 效果的同时尽可能地减少爆破地震、空气冲击 波、个别飞石、哑炮等危害。 2要保证足够的的爆破贮备量、至少能 保证挖掘机1 0昼夜左右的采装量。在目前1 0 ～ 2 0万吨采剥规模及现有人力物力的条件下,力 求控制原矿一次爆破1 . 5万吨～ 2 . 0万吨左右、岩 石一次爆破2 . 5万吨～ 3 . 5万吨左右,可有效保证 采装等后续作业工序的连续性,又可明显减少 花在各项管路装拆、设备移机及避炮等上的时 间,提高组织工作效率。 3必须形成规整适度的爆堆。爆堆的高 度、宽度和松散度都要利于采装要求,要能形 成规整的台阶工作面,不允许出现后冲、根底 及伞岩等凹凸不平的现象。为此,原则上采用 露天深孔爆破效果改善与安全保障研究与应用 巫裕 矿业公司 摘要通过对柳钢屯秋矿开采中的爆破工作进行总结研究,提出采用露天开采深孔爆破的技 术条件与安全保障措施。 关键词铁矿露天开采深孔爆破技术条件安全生产 O p e nL o n g - h o l eB l a s t i n gE f f e c tI mp r o v e me n ta n dI n s u r a n c e R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o n Wu y u M i n i n gC o m p a n y A b s t r a c t T h et e c h n i c a lr e q u i r e m e n t sa d o p t e d f o ro p e n l o n g - h o l eb l a s t i n ga n d i t si n s u r a n c e c o u n t e r m e a s u r e sw e r ep u tf o r w a r db ys u m m a r i z i n gt h eb l a s t i n go p e r a t i o nd u r i n ge x p l o i t i n gt h eT u n q i u M i n eo f L i u g a n g . K e yWo r d s I r o nO r e O p e nM i n i n g L o n g - h o l eB l a s t i n g T e c h n i c a lR e q u i r e m e n t S a f e t yi n P r o d u c t i o n 柳钢科技 4 1 2 0 0 6年第4期 楔形多排孔毫秒延期分段微差爆破。 4要有合格的矿岩块度,以利于采装和 破碎。力求避免大块,以适应一专多能、人员 精减的现状。按我矿的挖掘机铲斗和粗碎机口 的尺寸,爆后9 0 左右矿石的块度不超过0 . 5 m, 可取得较好的采装和破碎效果。若矿石品位较 低且夹层多,可适当增加矿石块度,以利于分 选采装,降低矿石贫化率和损失率。岩石的块 度,爆后9 0 左右岩石的块度不超过0 . 8 m,可 取得较好的采装效果。 5要经济合理,确保施工组织可行性。 屯秋矿穿孔爆破成本约占粉矿产成品成本不 含剥离成本的8 ,对后续工序成本影响较 大。因此,要从穿孔、采装、破碎等工作总的 经济效果与安全保障来考虑确定爆破参数,既 要达到安全、经济目的,又要确保人员精减后 在组织上的可行性。 3露天深孔爆破参数的研究与应用 屯秋矿的深孔大爆破一是应用于铁矿开采, 二是应用于岩土剥离。 3 . 1台阶高度 台阶高度是露天开采最基本的参数之一, 其值大小,不仅影响穿爆效率、挖掘机的采装 工作效率、矿石的损失与贫化大小、矿山发展 速度,还影响到安全生产工作,因此合理的台 阶高度有利于提高矿山的综合经济效益。我矿 铁矿床呈缓倾斜层状产出,单斜构造,倾向东 南、南西,倾角5 ～ 1 5 ,矿体厚体一般3 ～ 7 m, 可按矿体全厚一次穿爆,铁矿体正常的采掘爆 破的台阶高度由铁矿体厚度而定,平均5 . 5 m左 右。屯秋矿铁矿体上层岩石多为页岩、砂质页 岩、砂岩,硬度系数3 ～ 8,边坡稳定性相对较 差,现主要使用便携式K O J - 9 0潜孔钻,挖掘设 备是Z A X I S 3 3 0型1 . 4 m 3液压挖掘机,选定台阶 高度为9 m可达到安全、经济目的。 3 . 2炸药单耗及装药结构 炸药单耗视屯秋矿的矿岩硬度普氏系数、 断层控制状况及裂隙发育等等情况取经验值, 采掘铁矿时一般取0 . 1 8 k g / t,剥离铁矿上覆的页 岩、砂岩等岩石时一般取0 . 1 5 k g / t,要根据矿岩 破碎、夹层等实际情况适当增减。 采用不偶合连续装药结构。屯秋矿炮孔孔 深一般3 . 5 ～ 1 0 m,炮孔的填塞长度,由0 . 8的装 药系数而定还是比较合理的。 我矿掘成的炮孔一般均有渗水回充,从安 全和便于人工装药角度来看,故采用乳化炸药 药卷装药。 3 . 3底盘抵抗线 按安全条件Wd h c o t α c1 h台阶高度,m; α台阶坡面角;铁矿穿爆时取7 5 ,剥离 穿爆时取6 0 ; c安全距离,2 . 5 m。 2按装药条件Wd W s i n α 2 W最小抵抗线,W d 7 . 8 5 Δr m q ,m; d炮孔直径,0 . 9 d m; m炮孔密集系数,1 . 4; r装药系数,0 . 8; ρ炸药密度,现用的乳化炸药为1 . 1 k g / d m 3 ; Φ药卷直径,0 . 8 d m J q炸药单耗,k g / m 3 ; Δ装药密度,Δ r ρΦ/ d2。 3按经验公式Wd 0 . 0 2 4 d 0 . 8 5,m。 爆破设计时,先用以上3式推算出抵抗线 的初值,再结合爆破实践经验确定其值。一般 情况下,用于穿爆铁矿时Wd为3 . 2 m左右;用 于穿爆岩石时Wd为3 . 5 ～ 5 . 0 m。 3 . 4孔距、排距、超深、孔角、倾向 孔距a mWd。用于穿爆铁矿时a一般为 4 . 5 m,用于穿爆剥离岩石时a一般为6 m。再由 炸药单耗及实践经验,可定出排距b的值, 用于穿爆铁矿时b一般为2 . 2 m,用于穿爆剥离 岩石时b一般为2 . 5 m。 孔深主要由矿岩厚度、超深及台阶高度而 定;根据多年爆破实践经验,一般炮孔超深2 0 ～ 3 0 c m,可有效减少矿石贫化和损失,但第一排 柳钢科技 4 2 2 0 0 6年第4期 巫裕露天深孔爆破效果改善与安全保障研究与应用 炮孔须超深4 0 ～ 5 0 c m左右,以保证能有效消除 爆破根底。 为保证钻机起落及进尺安全,提高成孔率, 炮孔倾角8 0 ～ 8 5 左右。炮孔倾向随矿块具体情 况而定,原则上以利于布孔、利于钻机穿孔作 业及利于爆破效果改善为依据,且要尽量确保 炮孔倾向一致。 3 . 5炮孔布置方式 从理论及实践来看,采用三角形炮孔布置 方式可改善爆破效果,故选用三角形炮孔布置 方式。 3 . 6起爆系统 采用楔形起爆顺序,可以改善破碎块度, 并有利于爆堆规整;以两排作为一个段别,段 别6 ～ 9段,可以明显利于提高爆堆的松胀性, 从而有利于采装工作。 起爆器材成本小于总成本的1 ,从确保安 全和高效来看,选用导爆管雷管孔内毫秒延 期微差起爆系统。孔外采用1段导爆管雷管传 爆,孔内用毫秒延期雷管作起爆雷管,以8号 工业火雷管引爆整个爆破网络。 目前,可以说尚无较完善成熟的爆破理论, 爆破技术有待在实践中不断完善和提高。每个 矿山应针对自身实际情况在实践当中不断务实 创新,研究与应用适合自身的爆破技术。笔者 总结多年爆破工作实践,得出了较为适合屯秋 矿情况的爆破参数,改善了爆破效果,提高了 爆破质量。 4安全技术保障 1加强穿孔施工管理,确保深孔合格率 满足深孔大爆破需求,保障深孔合格率不低于 8 5 。 2确定爆破冲击波、地震波及飞石距离 危险半径。 空气冲击波安全距离R冲 K Q 4 式中R冲空气冲击波安全距离,m; K安全系数,取4; Q最大一段爆破药量,k g。 爆破地震安全距离 R地K/ V1 / αQ1 / 3 5 式中K与介质性质、爆破方法相关的系 数,取1 5 0; α地震波衰减指数,取1 . 5; V爆破质点安全振速,由爆区建筑物、构 筑物而定; Q最大一段爆破药量,k g。 爆破飞石安全距离 R石 2 0 K R 2/ W 6 式中R石爆破飞石安全距离,m; K系数,1 . 5 ～ 2 . 0; R漏斗半径,2 . 5 ～ 3 . 0 m; W最小抵抗线,1 . 8 8 m。 根据 “ 爆破安全规程”规定,露天深孔爆 破,飞石安全距离不得小于2 0 0 m。 根据上述计算结果圈定爆破警戒范围。 3要强化施工组织安全保障。穿孔爆破 安全是露天矿山安全管理的极为重要的一环, 必须以 “ 安全第一、预防为主”的思想抓好穿 爆安全管理工作。一是要确保安全管理机构及 机制到位,完善矿山安全事故应急预案和应急 救援体系。要制定行之有效的安全作业管理办 法,加强安全管理监督检查,保证各项安全管 理规章制度得到认真落实,及时发现和排除安 全隐患。二是要加强安全操作技能教育和培训, 提高作业人员安全意识和安全操作技能,确保 各项安全操作规程得到有效执行。三是要严格 按照爆破安全规程要求组织爆破作业,加强穿 爆作业现场施工技术指导与监查,确保作业现 场有序、合规,保障现场作业人员劳动防护到 位;加强爆破器材在运输、装药等工作过程中 的安全管理,确保按设计用途领用和正确使用 爆破器材,严防流失;加强装药联线的检查核 对工作,从组织上保证爆破作业按设计施工; 加强爆破安全警界工作,严防疏漏。 5结语 通过对本矿露天深孔爆破参数的研究,确 定出了一套适合屯秋矿的露天深孔爆破参数, 4 3 2 0 0 6年第4期 在确保安全的前提下改善了爆破效果,提高了 爆破质量。必须注意的是,要注意矿块岩性变 化,不断优化炮孔排距、孔距和炸药单耗等爆 破参数,以减少大块、根底的产生,降低二次 破碎工作量,确保爆破作业达到安全、高效、 经济合理的目的。 1前言 爆破作业是矿山开采的重要环节之一,也 是引发矿山伤亡事故的主要原因。据我国非煤 矿山工伤事故统计资料来看,爆破事故在矿山 伤亡事故中一般占第二位到第四位。为了进一 步减少爆破事故的发生,必须认真分析导致爆 破事故发生的人为因素、自然环境因素以及爆 破器材运输、贮存、加工、使用等因素,判定 影响事故发生的基本事件及其发展的逻辑关系, 计算分析基本事件的重要度,找出引发事故的 主要原因并加以防范控制,从而达到爆破作业 安全生产的目的。 采用事故树分析的方法,对屯秋铁矿目前 既定的生产系统或作业中可能出现的事故条件 及可能导致的灾害后果,按工艺流程、先后次 序和因果关系绘成程序方框图,表示导致灾害、 伤害事故的各种因素间的逻辑关系。 2爆破事故危险、有害因素分析 屯秋铁矿采用K Q J9 0型简易潜孔钻进行 凿岩打眼,三角形炮孔布置方式,根据矿体的 赋存条件、埋藏深度确定炮孔深度,选用2号 岩石乳化炸药,采用非电毫秒微差起爆系统, 以8号火雷管引爆整个爆破系统。 通过对屯秋铁矿开采爆破作业过程的调查 分析,结合其它露天开采矿山的经验数据,引 起露天开采爆破事故的主要原因有 柳钢屯秋铁矿露天开采爆破作业安全分析及对策措施 陈腾 矿业公司 摘要采用事故树分析方法,对屯秋铁矿露天开采爆破作业特定的事故和各层原因危险因 素之间用逻辑门符号连接、计算、简化,达到全面分析危害因素重要度的要求,并提出了相应对策 措施。 关键词铁矿爆破作业安全生产 S a f e t yA n a l y s i sa n dC o u n t e r me a s u r e sf o rO p e nMi n i n ga n d B l a s t i n gO p e r a t i o ni nT u n q i uMi n eo fL i u g a n g C h e n t e n g M i n i n gC o m p a n y A b s t r a c t B a s e do nt h ee v e n tt r e em e t h o d ,M i n i n gC o m p a n yc o n n e c t ,c a l c u l a t ea n ds i m p l i f yt h e s p e c i a ld i s a s t e r sa n dv a r i o u sc a u s e s d a n g e r o u sf a c t o r s o fo p e nm i n i n ga n db l a s t i n go p e r a t i o ni n T u n q i uM i n ew i t hl o g i cg a t es i g ns oa st om e e t t h er e q u i r e m e n t sf o ra n a l y z i n gt h es i g n i f i c a n c eo f d a n - g e r o u sf a c t o r sc o m p l e t e l y , a n df u r t h e r m o r e , t h er e l e v a n t c o u n t e r m e a s u r e sw e r ep u t f o r w a r d . K e yWo r d s I r o nO r e B l a s t i n gO p e r a t i o n S a f e t yi nP r o d u c t i o n 柳钢科技 4 4