世界最大爆破工程宁夏大峰煤矿硐室爆破工程Word文档格式.docx
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是我国继铜矿、攀钢狮子山和炮台山万吨级硐室爆破后,全国第四大硐室爆破,也是近17年来世界第一大爆破工程。
千万吨优质煤白白烧掉
大峰煤矿地处市汝箕沟矿区中部,矿区储藏有约2200万吨的珍稀环保型优质煤一一太西煤,这种煤
燃烧后发热量大,无烟、无渣、无硫,具有高发热量、高比电阻、高块煤率、高化学活性、高精煤产率、高机械强度等特点,俗称“太西乌金”,是进行保护性开采的煤种。
目前在世界围仅我国自治区和越南境探明有储量。
大峰煤矿羊齿采区煤炭总储量约2200万吨,近20年来,羊齿采区累计出煤365.38万吨,但只达到
可采面积的25%。
到2006年底该采区可采储量仅84.7万吨,如果按传统方法仅能开采三四年。
由于大峰矿历史上一直属于煤层火区自燃严重矿区,煤层自清代起就开始持续自燃,火区燃烧已达
180多年,矿区钻洞采煤经常遇“火灾”,每次灭火均花费巨大。
如果继续实行传统井工开采,矿井废弃后,不能得到开采的地下煤层将持续自燃,火区面积继续扩大,产生的大量有害气体不仅危及到周边百姓生活,还将对贺兰山自然保护区的环境产生大面积污染,甚至会产生严重火灾。
受自然条件的限制,这些太西煤就只能放弃开采。
2006年5月8日,羊齿采区全部停止了采煤,神华宁煤集团把巷道中的设备全部回撤。
按照规定,
报废煤矿是政策允许的,但是设备回撤后,神华宁煤集团领导层和技术人员心里很不平静,1600万吨太
西煤就这样白白自燃浪费掉了?
爆破工程改变开采方式
从2006年8月开始,神华宁煤集团开始组织相关单位反复研究论证,根据羊齿采区的实际情况,决定停止羊齿采区的井工开采活动,改用露天开采方式进行复采,延长矿井的服务年限,最大限度回收利用无烟煤资源。
据测算如果改用露天复采按90%的回采率计算,可多回收太西无烟煤1440万吨,延长矿井
使用寿命15年。
煤矿设计院为此作出《大峰露天矿羊齿采区露天复采初步设计》方案,提出对羊齿采区海拔2100米
以上水平进行硐室爆破,使山顶岩石就地坍塌破碎,使羊齿采区山体高度下降40米左右,整体降低山体
高度,实现露天采煤,让羊齿采区重新焕发昔日风采。
大峰矿羊齿采区煤层多埋在海拔2254米的山峰下,地表为一独立山峰,地形复杂,岩墙密布,机械
设备难以上到山顶,无法用常规方法进行施工。
根据设计方案,神华宁煤集团以工程总承包的形式面向全国进行了公开招标,最终确定宏大爆破有限公司为该项目的设计施工承包单位。
这次确定的爆破总体积为632.9万立方米,总装药量5500吨(铵油炸药)。
爆区最大地形标高为2254.67米,最低标高为2100米,爆破后山体最大标高下降40米左右。
本次硐室爆破采用以条形药包为主,集
中药包为辅的布药方式,设计硐室总长度为8878.6米,开挖工程量24500立方米。
如果爆破成功,矿井
的服务年限将由原来的8年延长至23年,煤炭回采率由原来的45%提高到98%。
使世界两大“太西煤”宝矿之一的大峰煤矿,从“井工开采”变为“露天复采”。
按市场价格测算,将创造经济效益34.65亿元,
解决300多人就业问题。
由于本次硐室爆破总装药量达5500吨,是世界近17年来最大的一次爆破工程,也是中国煤矿历史上最大的一次硐室爆破。
为此自治区公安厅于2007年11月5日委托中国工程爆破协会组织全国知名爆
破专家现场对硐室爆破工程进行了安全评审,认为宏大公司提出的爆破方案合理,技术上可行。
整个爆破工程剥离分为A、B两个区。
A区最高点高程为2177.08米,B区最高点高程为2254.67米,A区爆破剥离至2100米高程,B区剥离至2140米高程,总爆破工程量632.9万立方米。
同时还有一个C区为二期工程,是另一个孤立的山头,其爆破并无具体时间表。
业主对爆破工程质量的要求包括:
爆破后山体降段高度不小于30米,有效抛掷量不低于15万立方米,大块率不超过5%。
同时在安全方面要求保证离爆区600米的平罗煤矿和800米远的选煤厂不被严重破坏,尽最大努力减少滚石对南面公路的影响。
爆破难度,史上未有先例
大峰煤矿区地势险峻复杂,地下煤层持续自燃已近百年,部石头温度高达几百摄氏度,还产生大量超标1百多倍的一氧化碳、二氧化碳;
属受火区、瓦斯影响严重的高危矿井。
而且山体很“脆”,不断发生大面积下塌,工人们怎么才能入山装炸药,成为一大难题。
炸药测算和安装只要稍有微米的偏差,矿区将变成火山灾区,后果不堪设想。
所以其施工难度和危险性超乎想象。
大峰矿是“冰火两重天”。
煤层埋藏在海拔2254米的山峰之下,煤层上山体垂直高度近300米,四
周多悬崖峭壁,山体下方有大量的采空区和坍塌区以及多裂隙和破碎带。
由于煤层已自燃一百多年,部分硐室岩体最高温度有230摄氏度,是名副其实的“火硐”;
而另一部分硐室又是滴水成冰的状态,温度保
持在-10摄氏度以下是名副其实的“冰硐”。
在如此复杂的施工环境中开展硐室爆破,这在世界爆破史上还没有过先例。
除了部条件恶劣外,大峰煤矿的外部环境也非常复杂。
不但自身山体陡峭、地势险峻、山石易碎,而且在600多万立方米山石爆破时,绝对不可伤及一毫的因素很多——山边便是一条煤车运输公路;
山背300米是正在开采的煤矿区;
山体周边500米围有高压线。
所以如何安全爆破,是另一大棘手难题。
此外,目前国际上关于安全工程一次爆破最大炸药用量的规定是3000吨,但是本次大峰煤矿一次性
装药近6000吨。
爆破过程中温度高达几万摄氏度,产生几万个大气压,如果把石墨放到硐洞里,爆破完了,全都堆积成了坚硬如钻的石头,可能连“金刚石都制出来了”。
进山脚下挖好的坑。
现场研制“钝感炸药
谁都知道,炸药的保存是严禁高温的。
所以要在炎热的岩洞安装炸药,那不等于找死么?
为此,来自
脚手架修“天梯”的方式进行开凿
硐室爆破装药三维示意图。
黄线为一、三层;
玫红线为第二层;
绿线为四层。
土黄色为山体
装炸药挖的隧道长近9公里
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米高的悬崖壁上修出了一条9.8公里长的盘山路,确保工程车辆能将人、设备和炸药运送到硐口。
而就在
本次待爆的山体非常陡峭,人根本上不了山去凿硐,怎么办?
施工单位投资400多万元,硬是在几百
为装炸药,修在悬崖峭壁上的栈道
也不敢担保没有意外发生。
所以经过国防部特批,施工单位从拉来了5辆混制炸药车,在羊齿采区山下推
出半个足球场大的场地,建起小型“炸药生产厂”,将制造炸药的原料从山下拉来后,倒入炸药混制车,通过采用最新技术,混制炸药车每分钟可以生产258公斤炸药。
花了几天时间,现场配制了几千吨炸药。
地质部门科研机会难得
一次装药量近5500吨,是我国上世纪八十年代至今第一大硐室爆破工程,爆炸当量相当于2006年
10月9日朝鲜核试验的6倍,爆炸所释放的能量相当于一次5.0级左右地震。
这给地质部门提供了一次
难得的科研机会。
为此,中国地震局工程力学研究所在大峰矿附近选择了一个湖泊遗址作为观测点,中国地震局物探中心从大峰矿爆点至岳西县布置100多个监测点,中国地震局地球物理研究所在盆地设置测
线,北大地球物理研究所在盆地北部,自治区阿拉善左旗至定边约300公里距离设置测线,中国地质大学
(北京)在北部布设100公里测线,地震局从大峰矿炮点到七营每隔10公里就布置一台监测仪器。
以前的
地震模拟测试最多是2—3公里,而这次的测试长度长达200多公里。
通过此次地质部门监测数据分析,可以研究及相临省区,特别是盆地地壳速度结构,研究和邻近地区地震波走时,以便以后更加精确确定天然地震发生地。
这一系列的研究结果,可有效应用于以后建筑物设计、爆破损坏评估和赔偿仲裁,有利于地下煤矿的采煤设计和地表场地的规划设计应用,提高的地震预测能力。
同时还填补了我国人防工程抗爆抗震性观测数据的空白,并为立法制订有毒气体、粉尘等的界定标准提供了宝贵的案例资料。
创造四个世界第一
这次爆破将在科研价值方面创造四个世界第一。
目前,大峰矿区地下有很多采空区和人防工程,如此大的爆破对山下人防工程破坏作用有多大?
到底会造成弹性变形还是塑性变形,通过爆破观测,可以获得多项科研数据,填补我国人防工程在抗爆抗震性方面的空白,可谓世界第一。
由于大峰矿区煤层已自燃多年,山体部温度最高达168度左右,此次爆破要将炸药填充在130米深
处,这在国外爆破行业中称为禁区。
施工部门利用多年的爆破经验通过多次研究,克服重重难关将5500
吨炸药安全填埋,可谓世界第一。
瞬时爆炸后,会在周围6公里围出现滚滚烟尘,一氧化碳、二氧化碳以及氮化物等有害气体浓度最大,这些气体和粉尘会飘逸到周边500公里围,科研人员将对浮尘围和对环境的影响进行观测评估,可谓世界
第一。
由于瞬间爆炸作用,将在周边300米围产生3.5级左右的地震。
对此,有关部门充分利用这一机会,
在爆区周边设置了上百个观测网络,将收集爆炸对高等边坡、房屋建筑的震动影响数据,提高我国防震工作精确度。
爆炸时间不到一秒
此次爆破工程在百米山体上分四层开挖近百个硐室,挖掘隧道总长度近9公里。
爆破设计采用条形加
集中药包装药,多硐室、分层立体布置药室,每次单响药量不大于120吨。
由于设计采用了多段毫秒微差爆破和条形药包布置,可最大限度地降低爆破对周围地表建筑物的破坏
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和影响。
本次硐室爆破的设计地震波w2.0cm/s(规程对砖混结构建筑的允许地震波为w
时可保证1公里以外砖混结构建筑物的绝对安全。
在上百个硐室,通过电爆线路把各个硐室的炸药连接起来,经过按钮操作,5500吨炸药会在750毫
秒即不到1秒钟的时间,从两边向中间引发25次爆破。
在山体整体降低近40米的情况下,同时将40多万立方米的山体定点爆破到旁边的一条沟。
294名民警确保安全
爆炸当天,市294名公安民警提前进入爆破警戒区,以爆点为中心,在半径2公里围实施警戒,清理疏散12000名工人、家属以及周围居民,检查供电、加油站、铁路等重点单位的撤离工作。
负责周围地面的灭火工程、小露天矿、井工矿、宁蒙交界蒙一侧的几处高帮露天矿、井工矿停止生产撤出所有员工及设
同时,交警在当日10时至13时,封闭羊白公路Okm至7km+200m处和羊齿沟口至汝箕沟矿区路段。
供电部门在10时30分至13时30分将停止潮汝、常汝110kv输电线路供电,汝箕沟矿区将全部停电。
为了确保爆破工程安全顺利进行,消防支队还出动40名消防官兵和4辆消防车在爆区执勤。
12月20日上午11时30分,当“54、3、2、T的起爆声喊响后,人们只觉脚底微微一抖,有种
电梯上升瞬间的感觉;
而后耳边传来几声恰似远空的“闷雷”。
最令人惊叹的是:
爆破
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