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露天礦山爆破飛石的控制方法

  • 分類(lèi):行業(yè)動(dòng)態(tài)
  • 作者:
  • 來(lái)源:摘自《中國爆破新進(jìn)展》
  • 發(fā)布時(shí)間:2021-04-24
  • 訪(fǎng)問(wèn)量:

【概要描述】爆破飛石是指在工程爆破中,被爆介質(zhì)中那些脫離主爆堆而飛得較遠的碎石。由于這些碎石沒(méi)有具體的飛行方向和距離,并且拋擲的比較遠,對爆區周?chē)娜藛T、設備的安全造成嚴重的危害。

露天礦山爆破飛石的控制方法

【概要描述】爆破飛石是指在工程爆破中,被爆介質(zhì)中那些脫離主爆堆而飛得較遠的碎石。由于這些碎石沒(méi)有具體的飛行方向和距離,并且拋擲的比較遠,對爆區周?chē)娜藛T、設備的安全造成嚴重的危害。

  • 分類(lèi):行業(yè)動(dòng)態(tài)
  • 作者:
  • 來(lái)源:摘自《中國爆破新進(jìn)展》
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詳情

  爆破飛石是指在工程爆破中,被爆介質(zhì)中那些脫離主爆堆而飛得較遠的碎石。由于這些碎石沒(méi)有具體的飛行方向和距離,并且拋擲的比較遠,對爆區周?chē)娜藛T、設備的安全造成嚴重的危害。根據美國在1982~1985年的統計,飛石事故占露天爆破事故的59.1%;日本在1979年發(fā)生的爆破事故中,飛石事故高達61%,在1988年,更是高達73%。我國爆破飛石造成人員傷亡、建筑物損壞的事故占整個(gè)爆破事故的15%~20%,露天礦山爆破飛石傷人事故占整個(gè)爆破事故的27%。如2008年10月16日18時(shí)13分,神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司大峰礦露天剝離工程現場(chǎng),發(fā)生一起重大爆破飛石事故,造成死亡16人、53人受傷。由此可見(jiàn),在工程爆破中,控制爆破飛石的重要性。

1、爆破飛石產(chǎn)生的原因

  爆破飛石產(chǎn)生的原因可以歸納為以下三個(gè)方面。

1.1客觀(guān)因素——地質(zhì)條件多變

  大多數情況下爆破對象是巖體,由于巖體具有各向異性和不均勻性的特點(diǎn),常常隱含著(zhù)節理、裂隙、斷層、軟弱夾層等結構面,在爆破前很難完全掌握巖體的每個(gè)細節。這些結構面與巖石相比屬于薄弱部位,破碎時(shí)需要的炸藥能量較小,而炸藥在炮孔中布置很難顧及到每個(gè)弱面的存在。因此,炸藥在巖體中爆炸后,爆生氣體會(huì )從這些薄弱部位首先沖出,夾帶著(zhù)個(gè)別碎塊形成飛石。

1.2設計存在缺陷

  設計方面的缺陷也是產(chǎn)生飛石的重要原因,歸納為以下幾點(diǎn):

(1)爆破性質(zhì)選擇有誤。如對于露天深孔松動(dòng)爆破,爆破作用指數選擇過(guò)大,將大大增加產(chǎn)生飛石的概率。

(2)最小抵抗線(xiàn)選擇不當。最小抵抗線(xiàn)方向是巖石阻力最小的方向,也是最易產(chǎn)生飛石的方向。當最小抵抗線(xiàn)選擇過(guò)小時(shí),炸藥爆炸后,只用一部分能量就足以破碎抵抗線(xiàn)方向的巖石,多余的能量將破碎后的巖塊向前拋擲,產(chǎn)生更多更遠的飛石。當最小抵抗線(xiàn)選擇過(guò)大時(shí),炸藥產(chǎn)生的能量不足以克服抵抗線(xiàn)方向巖石的阻力,但爆炸能量總要釋放出來(lái),所以這時(shí)就容易從孔口沖出(露天臺階爆破),隨之而來(lái)的是飛石。

(3)填塞長(cháng)度不足。設計的填塞長(cháng)度不足時(shí),填塞物不足以抵擋高溫高壓氣體的沖擊,瞬間從炮孔中沖出,這樣不但減少了爆生氣體作用于巖石的時(shí)間,而且會(huì )產(chǎn)生大量的飛石。

(4)起爆順序選擇不合理。起爆順序不當時(shí),先起爆的炮孔會(huì )引起后起爆炮孔的抵抗線(xiàn)等參數變化。這種變化不利時(shí),如抵抗線(xiàn)變得過(guò)大或過(guò)小,同樣會(huì )產(chǎn)生飛石。

(5)延期時(shí)間確定不合理。微差起爆是一種比較先進(jìn)的爆破技術(shù),合理的設計和施工,能減少飛石的產(chǎn)生,但是炮孔的間隔時(shí)間過(guò)長(cháng)或過(guò)短的話(huà),都容易產(chǎn)生飛石。

(6)炸藥量過(guò)多。如爆破介質(zhì)為花崗巖、石英砂巖、石灰巖等容重較大的介質(zhì)時(shí),介質(zhì)吸收炸藥能量的能力較弱,降低波動(dòng)能量的作用也小,可以用于克服慣性運動(dòng)的炸藥能量就相應較多,所以產(chǎn)生飛石較多,距離較遠[7]。在其他條件相同的情況下,裝藥量越大,爆破飛石就越多,飛石飛行距離就越遠。

1.3施工管理不到位

(1)鉆孔產(chǎn)生偏差。沒(méi)有嚴格按照爆破設計的孔位、孔深進(jìn)行鉆孔,超過(guò)了誤差允許范圍。如抵抗線(xiàn)變大或變小,容易產(chǎn)生飛石;孔深過(guò)大,超量裝藥,也會(huì )產(chǎn)生更多的飛石。

(2)裝藥量過(guò)多。如設計時(shí)選擇使用銨油炸藥,但在裝藥前,發(fā)現炮孔中有水,改用乳化炸藥,但裝藥長(cháng)度沒(méi)有改變,導致裝藥量過(guò)大,將會(huì )產(chǎn)生飛石。

(3)抵抗線(xiàn)發(fā)生變化。露天臺階爆破時(shí),如果鉆孔前是壓渣,按估計的位置進(jìn)行鉆孔。而在實(shí)施爆破裝藥前已經(jīng)清渣,并且抵抗線(xiàn)與預估的相差較大,如果不適當調整裝藥量,也將會(huì )產(chǎn)生飛石。

(4)填塞不合格。填塞長(cháng)度不足,或是填塞質(zhì)量不高,如填塞物中夾帶碎石、填塞物密實(shí)度不夠,都會(huì )產(chǎn)生飛石。

(5)覆蓋質(zhì)量差。露天淺孔爆破時(shí),炮孔覆蓋質(zhì)量不合格和炮孔周?chē)乃槭彩且痫w石的原因之一。

2、爆破飛石產(chǎn)生的部位

  由于產(chǎn)生爆破飛石的原因是多方面的,情況也是比較的復雜,目前情況下,很難用一個(gè)系統的理論來(lái)對其進(jìn)行分析。根據經(jīng)驗,爆破飛石的產(chǎn)生部位主要有填塞段、孔口和最小抵抗線(xiàn)3處。

3、爆破飛石的控制方法

  在露天爆破中,產(chǎn)生爆破飛石是難免的。但是,必須將產(chǎn)生的爆破飛石控制在允許的范圍之內,否則將會(huì )給人民的生命財產(chǎn)造成威脅。因此,在爆破過(guò)程中,應該及時(shí)做好飛石的預防及防護措施。

  式中,H為個(gè)別飛石飛行的最大高度,m;l為個(gè)別飛石飛行的水平距離,m;vo為初速度,m/s;α為飛石拋射角,(°);g為重力加速度,m/s2。

  當在斜坡地形進(jìn)行爆破時(shí),如山坡角度為β,則沿山坡下方的飛石最大距離為:

  式中,l′為個(gè)別飛石最大距離,m;β為山坡坡角,(°):

  在工程實(shí)踐中,飛石的飛行高度和距離是很難確定的,因此,人們根據大量的實(shí)際工程資料,提出了如下的經(jīng)驗公式:

                             l=20kn2W   (4)

  式中,l為個(gè)別飛石的飛行最遠距離,m;n為爆破作用指數;k為系數,與地形、風(fēng)向等因素有關(guān),一般取1.0~1.5;W為最小抵抗線(xiàn),m。

31減少飛石產(chǎn)生的措施

(1)在滿(mǎn)足工程要求條件下,要選取相對合理的最小抵抗線(xiàn)。最小抵抗線(xiàn)的選擇是控制飛石產(chǎn)生的關(guān)鍵因素之一,也相對有效的技術(shù)措施。

(2)必要時(shí),可采用小孔徑分散裝藥、不耦合裝藥和反向起爆。大量實(shí)踐表明,小孔徑爆破比大孔徑爆破產(chǎn)生的飛石少。反向起爆能使爆生氣體作用時(shí)間更長(cháng),破碎巖體更充分,并能夠減少爆破飛石。

(3)調整局部裝藥結構。因鉆孔施工誤差使最小抵抗線(xiàn)過(guò)小時(shí),或是鉆孔遇到斷層、軟弱夾層時(shí),應調整裝藥結構,如采取間隔裝藥,減小單孔裝藥量,避免飛石的產(chǎn)生。

(4)保證炮孔填塞長(cháng)度和質(zhì)量。炮孔填塞要有一定的長(cháng)度,一般取1倍的最小抵抗線(xiàn)長(cháng)度。填塞要密實(shí)、連續,填塞材料中應避免夾雜碎石,填塞時(shí)要邊填邊搗,不能將炮孔填塞到孔口再搗固。如果炮孔中有水,為了避免沖天炮,填塞料最好用5~10mm的碎石子或石粉。

(5)根據地質(zhì)條件和孔網(wǎng)參數確定合理的起爆順序和最佳的延期時(shí)間,將爆破飛石控制在允許范圍之內。

(6)精確計算和控制炸藥量。對于特定的地質(zhì)條件,裝藥量最終決定了爆破效果和爆破有害效應的控制程度。因此,應根據現場(chǎng)實(shí)際情況,選取與巖石相對應的炸藥單耗,準確計算每個(gè)炮孔的裝藥量,裝藥量不得隨意增減,尤其不能增加裝藥量。

32覆蓋措施

  爆破點(diǎn)周?chē)h(huán)境比較復雜時(shí),要使用潮濕的草墊、裝土的草袋、膠皮帶鏈、鐵絲網(wǎng)等對炮孔甚至整個(gè)被爆破對象進(jìn)行必要的覆蓋。

33合理設定警戒區

  露天巖土爆破時(shí),個(gè)別飛石對人員的安全距離見(jiàn)表1。設計時(shí)應參考表1中的值來(lái)確定爆破警戒范圍。在此范圍內不得有任何人員,且讓所有無(wú)關(guān)人員遠離警戒線(xiàn),起爆時(shí)堅守在警戒線(xiàn)上的爆破警戒人員要在能抵御飛石沖擊的避炮棚內。

4、結語(yǔ)  

  在露天爆破中,爆破飛石產(chǎn)生的原因有很多,如設計問(wèn)題、地質(zhì)條件、人員管理因素和施工問(wèn)題等,爆破飛石的規律也有待進(jìn)一步研究。但是,通過(guò)對爆破飛石產(chǎn)生的原因及部位的分析,能在一定程度上減少爆破飛石事故。分析歷年爆破飛石事故,很大一部分都是人為原因。因此,必須加強現場(chǎng)管理,建立健全的安全責任制度,嚴格執行各項規章制度和爆破施工要領(lǐng),進(jìn)一步提高爆破操作人員和管理人員的安全意識,克服麻痹思想,這是防止爆破飛石事故發(fā)生極為重要的一個(gè)環(huán)節。

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