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爆破技術(shù)在采礦工程中實(shí)施淺析

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爆破技術(shù)在采礦工程中實(shí)施淺析

摘要:為了提升采礦工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量,要全面分析爆破技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn),從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),評估爆破技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)性和技術(shù)內(nèi)容,踐行全過程技術(shù)管理方案,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和安全效益的雙贏。本文分析了爆破技術(shù)設(shè)計(jì)的要點(diǎn),并著重討論了不同類型爆破技術(shù)在采礦工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞:爆破技術(shù);采礦工程;設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在采礦作業(yè)中要結(jié)合不同規(guī)劃區(qū)域落實(shí)相匹配的爆破技術(shù)方案,維持技術(shù)應(yīng)用效率和質(zhì)量的同時(shí),確保安全保障流程的規(guī)范性和合理性。在維持爆破技術(shù)應(yīng)用安全的基礎(chǔ)上,提高采礦工程的整體質(zhì)量效益。

1.爆破技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在爆破技術(shù)應(yīng)用過程中,要結(jié)合實(shí)際情況保證貫通裂縫的寬度能匹配巖體結(jié)構(gòu)硬度,合理控制的基礎(chǔ)上對具體參數(shù)予以設(shè)計(jì)升級(jí)。例如,若是在中硬度巖體結(jié)構(gòu)區(qū)域開展爆破工作,爆破預(yù)留寬度就要控制在10mm以上,而在松軟巖體結(jié)構(gòu)處理時(shí),要將爆破開裂設(shè)計(jì)寬度控制在5mm以下。第一,在爆破技術(shù)設(shè)計(jì)方面,要確保平整度參數(shù)在規(guī)范要求范圍內(nèi),并且著重關(guān)注設(shè)計(jì)參數(shù)和鉆井參數(shù)的關(guān)系,提升其合理性。在技術(shù)工作開始前,要指定專業(yè)人員進(jìn)行鉆孔孔口周圍殘留松散石渣的處理工作,避免其對裝藥結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。第二,在設(shè)計(jì)參數(shù)選定和處理方面,要確保保留率能控制在80%以上,結(jié)合實(shí)際情況優(yōu)選最佳方案細(xì)節(jié)。第三,操作過程中要著重關(guān)注炮孔直徑,一般要維持在50-200mm之間,若是深度較大的鉆孔結(jié)構(gòu),則要適當(dāng)提升鉆孔參數(shù),并且結(jié)合孔徑參數(shù)完成炮孔間距的處理[1]。第四,在爆破技術(shù)設(shè)計(jì)工作中,技術(shù)人員要全面考量周圍環(huán)境對技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的影響,并且要將爆破線裝載密度控制在250-400g/m之間,減少資源浪費(fèi)的同時(shí),提高爆破技術(shù)的應(yīng)用效率。

2.采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)的具體內(nèi)容

在采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)方案,要全面結(jié)合實(shí)際技術(shù)流程和應(yīng)用要求,選取適宜的爆破技術(shù)類型,發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢的同時(shí),還能提高技術(shù)操作的安全性。(1)采礦工程中應(yīng)用光面爆破技術(shù)所謂光面爆破技術(shù),指的就是在炸藥爆炸的過程中,利用氣隙處理,減少深孔壓力參數(shù),有效避免其對周邊孔壁產(chǎn)生的影響,并且沿著連續(xù)光面線性裂縫結(jié)構(gòu)就能有效對破壞巖石予以處理。①具體參數(shù)在光面爆破技術(shù)應(yīng)用的過程中,要求周邊輪廓尺寸符合設(shè)計(jì)要求,壁面凹凸度≤200mm、眼痕率軟巖>55%、中硬巖石≥65%、堅(jiān)硬巖石≥75%。利用孔結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)之間的間隙,最大程度上維持?jǐn)嗔驯砻娴钠秸?。光面爆破技術(shù)施工的安全性較高,巷道和工作面的平整度也能滿足應(yīng)用要求,加之活石數(shù)量少,就算是周圍結(jié)構(gòu)圍巖穩(wěn)定性一般,也不會(huì)出現(xiàn)冒頂、片幫等問題。并且,巷道成形結(jié)構(gòu)較為規(guī)整,能最大程度上減少通風(fēng)阻力,不會(huì)造成大量的瓦斯堆積問題,為工程項(xiàng)目進(jìn)度管理、成本管理等工作提供支持。②光面爆破炮眼布置要秉持炮眼均勻分布的原則,確保被爆巖體中炮眼的數(shù)量和位置能符合整體爆破的處理需求。因此,一般是選擇掏槽的方式,結(jié)合掏槽的位置完成炮眼的處理。③基本流程第一,在斜線或者是輪廓線的位置完成打孔操作,有效利用動(dòng)力輥在孔位置進(jìn)行處理。為了保證這種技術(shù)應(yīng)用體系和操作流程的規(guī)范性,要在前期進(jìn)行巖層的調(diào)研分析,結(jié)合實(shí)際情況開展相應(yīng)的預(yù)處理,并且確保巖層的厚度能是爆破孔間距的1-2倍,光爆孔直徑在35-45mm之間時(shí),線裝藥密度為0.1-0.3kg/m之間。而在爆破技術(shù)結(jié)束后,會(huì)有50%的爆破孔標(biāo)記留存在孔壁位置。第二,采取預(yù)裂爆破處理的方式,這種處理模式和技術(shù)應(yīng)用過程需要沿著炮眼中心位置形成破裂面,能有效避免地震波對其產(chǎn)生不良影響。借助W=qbC·s·Lb(其中,W表示光爆層厚度;qb表示炮眼裝藥量;S表示炮眼間距;Lb表示炮眼長度;C表示爆破系數(shù))計(jì)算最小抵抗線W的數(shù)值,并且,也能最大程度上規(guī)避應(yīng)力波對巖體表面造成的破壞[2]。④質(zhì)量要求首先,軟巖中巷道和周圍結(jié)構(gòu)的成形狀態(tài)都能滿足設(shè)計(jì)輪廓的標(biāo)準(zhǔn)。其次,兩炮銜接臺(tái)階尺寸符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),在眼深<3m的狀態(tài)下,尺寸要≤150mm;在眼深=5m狀態(tài)下,尺寸要≤250mm。最后,巷道周邊不應(yīng)出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象,平均線性超挖數(shù)值要在200mm以內(nèi)。其中,主要運(yùn)輸巷道中線到任一邊距的間距控制均要>設(shè)計(jì)20mm,其他巷道則>設(shè)計(jì)50mm。除此之外,光面爆破技術(shù)應(yīng)用過程中,若是利用反向不耦合與空氣柱結(jié)構(gòu)裝藥模式,在高瓦斯礦井就要制定相應(yīng)的安全控制措施,維持良好的操作環(huán)境和模式,并且要經(jīng)過礦區(qū)總工程師的批準(zhǔn)才能實(shí)施。(2)采礦工程中應(yīng)用電子雷管爆破技術(shù)近幾年,電子雷管爆破技術(shù)的應(yīng)用安全性受到了廣泛關(guān)注,這種技術(shù)體系需要借助微電子定時(shí)電路對整個(gè)爆破過程予以控制,以滿足爆破延遲的需求。在實(shí)際應(yīng)用過程中,將數(shù)碼電子雷管(圖1)按照設(shè)計(jì)方案和拓展序列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編號(hào),有序開展對應(yīng)的爆破處理工作。為了提升技術(shù)應(yīng)用的安全性和可靠性,一般在不同的雷管結(jié)構(gòu)中會(huì)設(shè)置保護(hù)濾波器,能依據(jù)周圍環(huán)境情況、電路自身運(yùn)行狀態(tài)以及內(nèi)部環(huán)形電路實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)等完成綜合處理。(3)采礦工程中應(yīng)用無線分段起爆技術(shù)在采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)時(shí),不僅要對環(huán)境予以綜合考量,也要全面分析不同技術(shù)方案的應(yīng)用狀態(tài)。若是針對一些爆破點(diǎn)較多且需要進(jìn)行爆破同時(shí)作業(yè)的情況,則要應(yīng)用無線分段起爆技術(shù),建構(gòu)完整的技術(shù)框架和應(yīng)用流程,從而發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,有效提升爆破處理的效益和安全性[3]。第一,因?yàn)橐M(jìn)行多點(diǎn)爆破,所以,安全隱患會(huì)增大,利用無線分段起爆技術(shù)就是為了將整體爆破任務(wù)予以系統(tǒng)化劃分,從而將借助引爆一些不具備導(dǎo)電性的爆管網(wǎng)絡(luò)維持整體應(yīng)用的規(guī)范效果,形成統(tǒng)一處理的模式,減少局部爆破造成的波動(dòng)。例如,起爆網(wǎng)敷設(shè)處理過程中,R=150m,應(yīng)用Q=(v/K)3/aR3進(jìn)行計(jì)算,若是參數(shù)超過規(guī)定數(shù)值,則需要設(shè)置一個(gè)炮孔兩個(gè)段起爆處理的方式。第二,無線分段起爆技術(shù)要和爆破網(wǎng)格結(jié)合在一起,充分發(fā)揮網(wǎng)格處理的優(yōu)勢作用,從而形成較為和諧的整體性處理方案,并著重提升測網(wǎng)絡(luò)-外部網(wǎng)絡(luò)的輸出效果,維持聯(lián)動(dòng)效果[4]。(4)采礦工程中應(yīng)用光纖及激光起爆技術(shù)一方面,要借助光纖裝置和激光裝置完成基礎(chǔ)的控制工作,其功能性較強(qiáng),能充分利用光纖資源和激光資源,依據(jù)實(shí)際情況保證相應(yīng)源頭處理流程的規(guī)范性,并且匹配采礦工程的具體情況完善相關(guān)操作。另一方面,在爆破環(huán)節(jié)中要充分融合資源,發(fā)揮雷管的引爆作用,從而避免雜散電流對整個(gè)爆破系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響[5]。也正是基于兩個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的相互配合,共同建構(gòu)完整的處理框架,能利用激光完成點(diǎn)火處理,并且配合連續(xù)燃燒維持資源利用率以及安全水平。(5)采礦工程中應(yīng)用中深爆破技術(shù)相較于井巷掘進(jìn)爆破技術(shù)方案,地下采場爆破具備2個(gè)以上的自由面,對應(yīng)的炮孔數(shù)量也較多,一次爆破的用藥量較大,炸藥的單耗較低,要想維持技術(shù)的合理性和爆破效果,就要嚴(yán)格落實(shí)完整的組織工作,維持爆破作業(yè)安全性的同時(shí),減少礦石貧化和損失。較為常見的爆破分為淺孔爆破、中深孔爆破、深孔爆破、藥室爆破,其中,中深孔爆破效果更加合理有效。中深爆破技術(shù)主要應(yīng)用在中小型礦山開采工作中,能在節(jié)約成本的同時(shí)發(fā)揮技術(shù)作用,打造更加安全且可靠的開采模式,減少資源的浪費(fèi),維持技術(shù)改進(jìn)效率[6]。一方面,中深孔爆破技術(shù)要結(jié)合實(shí)際情況采取平行排列和扇形排列,其中,平行排列的炮孔間距相等,且裝藥分布較為均勻,在爆破操作結(jié)束后礦石寬度也較為均勻。但是,因?yàn)榫蜻M(jìn)作業(yè)量較大造成鉆機(jī)實(shí)際的效率一般。而扇形排列深孔布置方式,輔助時(shí)間較短,且裝藥和爆破工作較為集中,能大大縮減操作時(shí)長,尤其是針對形狀不規(guī)則的礦體,在布置炮孔的過程中能大大提升資源的利用率和操作實(shí)效性。另一方面,中深爆破技術(shù)的應(yīng)用要全面分析投擲效果,要依據(jù)實(shí)際情況選取適宜的角度(圖2),優(yōu)化爆破整體計(jì)劃的合理性和規(guī)范性,維持應(yīng)用水平。綜上所述,在利用中深爆破技術(shù)的過程中,要對小型安全平臺(tái)采礦技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行升級(jí)處理,維持其實(shí)際應(yīng)用效果,充分考量安全系數(shù)對于整個(gè)技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的影響,提升淺孔爆破應(yīng)用水平,從而保證綜合控制的實(shí)效性。(6)定向斷裂爆破技術(shù)定向斷裂爆破技術(shù)能在增加周邊眼距的基礎(chǔ)上,對周邊不平整度予以控制和處理,并且為錨噴支護(hù)的處理應(yīng)用提供便利,整體眼痕率較高、掘進(jìn)速度較快,因此,應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。(7)采礦工程中應(yīng)用精準(zhǔn)爆破技術(shù)本文以KZ水庫為例,是當(dāng)?shù)刂匾乃麡屑~工程項(xiàng)目,主要任務(wù)是替代原有水庫實(shí)現(xiàn)城市供水,地處山丘陵地貌環(huán)境,隧洞的埋深為20-80m,平均埋深為50m。其中,III類圍巖為1910m[7]。整個(gè)隧洞長度為5.12km,為了滿足城門洞型斷面處理效果,在隧道掘進(jìn)過程中選取鉆爆法實(shí)現(xiàn)爆破處理,能在減少破巖成本的同時(shí),及時(shí)處理地質(zhì)斷層問題。按照掏槽眼布置-周邊炮孔布置-其它炮孔布置的內(nèi)容落實(shí)設(shè)計(jì)處理工作。與此同時(shí),匹配數(shù)碼電子雷管延時(shí)設(shè)計(jì)工作,最終實(shí)現(xiàn)了對III類圍巖的一次性爆破,效果較好,炸藥單獨(dú)消耗量減少20%,且破碎巖石塊度較小,爆破振動(dòng)控制在規(guī)定數(shù)值參數(shù)內(nèi),隧道的周邊輪廓成型效果較好。在我國,精密爆破技術(shù)的發(fā)展速度較快,還有很大上升的空間,要更好地完善技術(shù)處理機(jī)制,整合多元技術(shù)控制內(nèi)容,提升采礦工程的整體效益[8]。

3.采礦工程中爆破技術(shù)應(yīng)用建議

基于爆破技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢作用,要建立健全完整的爆破技術(shù)方案,全面分析影響爆破技術(shù)效果的因素,優(yōu)選起爆方式的基礎(chǔ)上落實(shí)具體工作,合理延長爆破時(shí)間,并預(yù)留充足的飛石安全范圍,以提升采礦工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量水平。(1)分析影響因素在采礦工程項(xiàng)目中應(yīng)用爆破技術(shù)方案,為了保證爆破效果符合預(yù)期,就要整合爆破操作方案,全面分析可能對爆破整體效果產(chǎn)生影響的因素,從而全面落實(shí)完整的分析機(jī)制,最大程度上提高爆破技術(shù)應(yīng)用控制的合理性。主要影響因素包括炸藥的基本性能、裝藥的結(jié)構(gòu)、巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造、爆破參數(shù)和爆破工藝內(nèi)容。另外,間隙效應(yīng)也會(huì)影響最終的爆破質(zhì)量,所謂間隙效應(yīng)指的就是溝槽效應(yīng),混合炸藥細(xì)長連續(xù)藥柱的狀態(tài)下,空氣中會(huì)呈現(xiàn)出正常傳遞爆破能量的狀態(tài)。但是,炮眼位置若是藥柱和炮眼孔壁之間存在一定的間隙,就會(huì)出現(xiàn)爆破中斷、爆轟轉(zhuǎn)變的燃燒現(xiàn)象,這種情況不僅會(huì)造成爆破效果降低,也會(huì)增加藥物燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。(2)優(yōu)選起爆方式為了充分發(fā)揮爆破技術(shù)方案的優(yōu)勢作用,要結(jié)合實(shí)際情況和環(huán)境狀態(tài)優(yōu)選起爆方式,目前,雷管和藥包是較為常見的引爆材料。較為常見的雷管包括啟動(dòng)雷管和非電雷管,需要操作人員綜合多元因素落實(shí)具體方案。起爆方式的選擇會(huì)一定程度上影響最終爆炸的強(qiáng)度和安全水平,因此,需綜合考量多元因素,維持采礦工程項(xiàng)目的整體效果。(3)延長爆破時(shí)間之所以要落實(shí)相應(yīng)的操作工序合理性延長爆破時(shí)間,就是為了給后續(xù)爆破提供較長的操作空間,要依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)方案分析爆破系列、炮孔等具體參數(shù),從而依據(jù)實(shí)際情況選取更加適合的爆破過程,并合理化調(diào)控延遲時(shí)間。綜合分析具體操作流程和方案的基礎(chǔ)上,維持應(yīng)用效率,減少飛石數(shù)量的基礎(chǔ)上保證采礦工程項(xiàng)目的安全性。值得一提的是,要預(yù)設(shè)充足的時(shí)間為后排巖石移動(dòng)提供幫助,避免非爆破炸點(diǎn)或者是點(diǎn)火誤差等問題,以保證爆破技術(shù)的處理效果滿足預(yù)期的爆破效果。(4)預(yù)留充足的飛石安全范圍在爆破過程中難免會(huì)產(chǎn)生飛石,因此,要結(jié)合安全要求和方案設(shè)置爆炸區(qū)和警戒區(qū)。并且,爆炸區(qū)的覆蓋面積要預(yù)先應(yīng)用盤條或者是鐵絲等堅(jiān)硬的材料予以覆蓋處理。首先,設(shè)計(jì)方案應(yīng)用過程中要落實(shí)預(yù)先處理機(jī)制,材料提前放置在有遮蓋的爆炸區(qū)域,便于有效完成緩沖時(shí)間的釋放和處理,減少大量石塊堆積造成的不良影響。其次,要在區(qū)域內(nèi)張貼專門的標(biāo)識(shí)牌,并且對相應(yīng)工作順序予以講解,有效避免非工作人員進(jìn)入到操作區(qū)域,維持安全秩序管理水平。最后,要對飛石的距離予以控制,配合相應(yīng)的計(jì)算方式將其合理約束在指定的范圍內(nèi),減少經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí),也能有效提升操作的效率,打造安全性高、質(zhì)量性好的工程項(xiàng)目。

4.結(jié)束語

總而言之,采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù),要充分融合技術(shù)要求,建立健全完整的技術(shù)控制方案,并匹配實(shí)際情況落實(shí)合理的技術(shù)模式,維持技術(shù)應(yīng)用規(guī)范和效果,從而及時(shí)改進(jìn)完善技術(shù)流程,為采礦工程項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作者:郭奇才 單位:山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)神角煤業(yè)有限公司

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