大型采石场深孔爆破参数试验分析

大型采石场深孔爆破参数试验分析第21卷第2期爆破2004年6月BLASTING李萍丰1,2，廖新旭。，罗国庆。，丘德如。，许泽栋。(1．中国地质大学，北京100083；2．广东省宏大爆破工程公司，广东广州510055)摘要：对铁炉港大型采石场深孔台阶爆破穿爆参数第一阶段试验的84次爆破作业进行初步统计分析，得出爆堆石料、弃渣、剥采比随爆堆装运过程的关系曲线，初步确定可行的钻爆参数及装药结构，同时强调要降低Ⅲ类岩爆破作业后的剥采比非常困难。关键词：穿爆参数；石料规格；爆破效果；剥采比中图分类号：TD235．37文献标识码：AAnalysisofBoreholeExplosiveParametersinLarge-scaleToneQuarryLIPingofeng’’。，LIAOXin—XU。，LUOGuo．qing。，QIuDe．ru。，XU2e—dong。(1．ChinaUniversityofGrosciences，Beijin100083，China；2．GuangdongProvincialHongdaBlastingEngineeringCo，Guangzhou510055，China)Abstract：Basedonstatisticandanalysisofboreholeexplosiveparametersin84timesexplosionimplementationinphaseIofTieluHarbourlarge—scaletonequarry，therelationshipamongtheexplosivepilestones，abandonedresidueandoverburdenratioaccompaniedtheembarkationprocessisobtainedtheworkableboreholeexplosionquantityandthestructureoffillingpercussionpowderaredetermined，simultaneoslyitisveryhardtodecreasetheoverhurdenratioof111sortrockafterexplosion．Keywords：boreholeexplosiveparameters；stonesize；explosiveeffectiveness；overburdenratio1工程概况某采石场是月平均爆破石方量达60万m3(实方)的大型石方爆破工程，具有爆破作业规模大、爆破次数频繁、要求一次爆破成型的石料规格多、爆破质量要求严格、爆破作业面窄等特点。1．1工程地质特征采区内岩层为黑云母二长花岗岩，f值为11～14，饱和抗压强度为70～150MPa。采区内地质条件复杂，节理、裂隙、风化沟、破碎带均十分发育，裂隙水丰富。1．2石料的规格及要求石料主要包括提心石和规格石两部分，总计15种规格，质量要求相当严格。2现场爆破初步试验2．1岩石可爆性分类采区内岩体受构造影响较大，整个采区有6组很有规律的结构面，其中：130o∠80o及60o∠60o～70o为主要结构面：90o∠30o～45o向南倾的一组低倾角裂隙对爆破的根坎也有影响。采区东侧节理密度为3～4条／m，西侧为1～3条／m。根据不同的岩石类型设计爆破参数，经初步探索后，将采区岩石按爆破难易程度划分为3类(如表1)。2．2试验爆破参数钻孔设备为英格索兰VHP750潜孔钻机；台阶高度H=15.0m，垂直孔，孔径Ф=140mm；对f＝11～14的花岗岩超深0.3～1.5m。因孔中有水，炸药选用WR系列乳化炸药，炸药密度△=1.16g/cm3，采用全孔不耦合装药结构爆破工艺，为改善级配，底部不耦合系数小，上部不耦合系数大。现场实际装药操作是下部直接投入≯110药卷，上部用绳子吊装其它直径的炸药。经11次试验调整，初步确定的穿孔爆破参数如表2所示。表1采区岩石爆破难易程度分类表类别可爆性描述风化程度节理裂隙/cm爆破描述130o∠80o60o∠60o～80oI相对难爆弱、微风化70~20050~100需强烈破碎才能达到合格岩块II中等可爆弱风化，辉绿岩40～7050需将天然岩石进一步破碎III易爆强，全风化10～4050只需将岩体松散表2不同岩石台阶深孔爆破试验参数岩性孔距超深底盘抵抗线单孔药量平均单耗下部装药上部装药堵塞排数/m/m或排距/m/kgkg/m3长度直径药量线密度长度直径药量线密度/mmmmkgkgm-1mmmkgkgm-1I5.0～5.31.0～1.54.0～4.2170～1450.55.011070～8014.47～880～10075～905.1～9.02.0～3.03～4II5.3～5.50.7～1.24.0～4.2145～1250.44.511060～7014.47～880～10065～755.1～9.02.5～3.52～3IIII5.5～6.00.3～0.84.0～4.2125～1000.34.011050～6014.45.5～7.570～10050～654.3～9.03.5～5.52～3384次作业的爆破概况3.1爆破作业规模的统计分析爆破作业规模的大小直接影响爆破后的大块率。爆破规模越小，爆破作业次数越多，两头带落出现的机会越多，大块率越高，但爆破规模又必须控制在一个适当的水平，挖运的速度，各平台的进度以及其它因素也影响爆破作业规模的扩大。对84次爆破作业的爆破方量分布分析可知：1)爆破规模在1.2～1.3万m3比例最大，这符合现场实际情况。目前每个平台的长度为180～230m。每次爆破作业长度为平台长度的一半，可以保证产量的连续性；2)爆破方量大于1.5万m3仅占3％，说明对采石场的生产而言爆破规模受许多条件制约，还应综合考虑挖运及产量的持续性。3.2炸药单耗的统计分析炸药单耗是台阶爆破中的重要指标，既决定爆破作业效果，又影响爆破施工的成本，它与岩石性质、炸药性能、爆破效果、施工条件等因素有关。对84次爆破作业的炸药单耗统计分析可知：0.35～0.45kg／m3所占比例达40％(Ⅱ类岩)：0.25～0.35kg／m3比例为29％(Ⅲ类岩)：0.45～0.55kg／m3比例为25.％(I类岩)。这符合采区内3种、岩石的分布规律：Ⅱ类岩分布最广，Ⅲ类岩分布次之，I类岩分布最少。4几次爆破作业的爆破参数及效果分析对数次典型的爆破进行了效果分析。该项爆破工程的爆破效果的描述虽然也强调爆堆、眉线、大块率、根坎、后冲等，但剥采比不仅关系到钻爆的成本，而且直接关系到整个项目的盈亏。2次典型的爆破作业爆破参数及爆破效果的人工统计见表3。表32次作业爆破参数及爆破效果统计表序号岩性孔数孔深药量爆方量孔距×排下部药量上部药量堵塞超深剥采比日产量炸药单耗延米爆破/个/m/kg/m3距/m×mkg(%)/kg(%)/m/m/%/m3/(kg.m-3)量/(m3.m-1)85005II599447788194705.5×4.072(53)63(47)3.01.034.481216.880.4020.6313007III36550.73960128506.0×4.272(63)42(37)4.51.053.01427.780.3l23.334.1+85平台第85005#爆破效果分析本次爆破作业的岩石性为Ⅱ类岩，属中等可爆岩石，炸药单耗0.40kg/m3符合试验参数设计标准，爆破后爆堆表面岩块均匀、眉线整齐、无后冲、爆堆高度12m，爆破效果理想。经统计分析作出每天的石料、弃渣、剥采比柱状图及石料、弃渣、剥采比随时间的关系曲线可以反映以下情况：1)在挖运过程中的产石料量随时问的延长呈多次方上升、下降，有多个石料出产量的高峰期：2)每天平均的弃渣量、剥采比随开挖时问的增加呈指数缓慢上升，上升幅度不大。因此可以认为，爆堆挖运的实际情况符合爆破设计原则：爆堆上面三分之二为料石，下面三分之一为克服夹制作用和根底而加大了延米装药量，石粉也必然增多。4.2+130平台第13007#爆破效果分析本次爆破作业的岩石性为Ⅲ类岩，属易爆岩石。炸药单耗0.31kg/m3，爆破后爆堆表面岩石块较小、眉线整齐、无后冲、爆堆高度14m，爆破效果一般。经统计分析作出每天的石料、弃渣、剥采比柱状图及石料、弃渣、剥采比随时间的关系曲线可知：1)爆堆的产石料量随时间的延长呈多次方上升、下降，但只有一个高峰期，到最后下降较快：2)爆堆的弃渣量及剥采比随开挖时问的增加呈指数急速增加，增加幅度很大。说明Ⅲ类岩本身已经被裂隙切割成小块，非常破碎，爆破的作用只是将其松散开便于装运而已，要想从Ⅲ类岩爆破中挖潜力降低剥采比非常困难，当然该爆破作业的孔网参数仍有扩大的余地，炸药单耗还可适当降低。4.3初步试验的成果及存在的问题近2个月84次爆破作业的钻爆成本较一期下降较大，延米爆破量从原来的15m3/m提高到20.46m3/m，仅此一项每立方米降低成本0.71元：已爆破方量734071.67m3，共计节省穿孔费用52.48万元，平均每天省1万元。径向不耦合装药后，石料率大幅度提高，降低了爆破成本，合理利用了资源。但也存在以下问题：1)根坎较多：因存在一组低倾角90o∠30o～45o倾向南的裂隙，对爆破的根坎影响较大。另外孔网参数偏大超深偏少也是原因之一。2)水孔较难处理：采区内裂隙水比较发育，几乎整个采区一半以上的钻孔都充水。孔中有水，投药无法沉到孔底，只能用绳子吊装下去，底部装药量明显不够，直接影响了爆破效果。3)爆堆不够松散，铲装效率较慢，爆破一次需挖运6～7d，给工作面周转带来一定压力。4)“因岩施爆”还要细化，采区内地质条件相当复杂，有时一次爆破作业中可能同时含有I、Ⅱ、III类岩，如按一种岩类设计肯定不能适合其它岩石，必定影响爆破作业效果。5结论a.系列生产性试验确定的一套爆破参数基本能满足生产的要求，降低了成本，提高了工效，基本控制了粉矿率，达到了第一阶段试验的目的：b.台阶爆破设计要做到“因岩施爆”，这是降低成本和改善爆破效果的根本措施：c.采用径向不耦合装药结构，上下部装药的线密度可相差一倍以上，这种装药结构不但可以减少单耗、减少后冲，而且是降低粉矿率的重要技术措施：d.进一步试验，以解决水孔及根坎多的问题：并细化“因岩施爆”。