石灰石矿露天深孔台阶挤压爆破设计.docx
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石灰石矿露天深孔台阶挤压爆破设计
设计方案
1.工程概述
1.1设计根据
根据爆破工程师手册、爆破安全规程(GB6722-2003)、简明爆破工程设计手册等要求。
1.2工程条件
石灰岩露天矿山,围岩坚固性系数为12,台阶高度15米,台阶坡面角α=75°,工作平台长70m、宽30m,采用200mm孔径,岩石容重2.7t/m3,爆区情况简单。
一次爆破量为60000吨,对其进行爆破设计,并提出安全应急方案。
根据施工要求及进度,该爆破宜采取垂直爆破方案。
1.3爆破要求
(1)爆破质量
爆破块度要满足前装机采、装、运要求,也要满足石灰窑烧制要求;爆破后爆堆要规整,爆堆高度及宽度要适宜;爆破后台阶工作面要规整,不允许出现根底、坡面产生裂隙;尽量减小后冲左右。
(2)爆破安全
爆破地震、爆破冲击波、爆破个别飞石不会造成爆区周围石灰窑等建筑物的损坏,确保爆区周围建筑物和人员、设备、财产的安全。
(3)爆破规模
本次爆破设计,每次炸药用量控制在2.3吨以内。
1.4爆破方案
爆破时必须严格控制每孔药量和一次使用药量,确保爆破地震波、爆破冲击波、个别飞石不对保护区产生破坏。
石灰岩为中坚硬度岩石,底盘抵抗线过小则易产生飞石,过大则易产生后冲作用。
采用较小孔径在装药时更好控制,从能量角度看采用三角形布孔、V型起爆方式更为理想。
综合分析后,采用200毫米孔径,垂直三角形布孔,分段间隔装药,V型起爆网,毫秒路延期起爆的露天深孔台阶爆破方案。
2.爆破参数及装药结构
根据爆区台阶高度、钻孔直径和岩石性质,爆破参数为:
H=15m,孔径d=200mm,单耗取q=0.6kg/m3,孔深装药系数τ=0.6,超深h=10d=2.00m,孔深L=h+H=2.00+15=17.00m,钻孔邻近密集系数m取1.2,台阶坡面角固定为75°。
a、盘抵抗线计算:
由
(1-1)
d-----孔径,dm;
ρ----装药密度,kg/m3取ρ=0.75t/m3;
τ----装药系数,已取0.6;
m----炮孔密集系数,已取1.2;
q----炸药单耗,已取0.6kg/m3。
得:
Wd=27d=5.4m
b、孔距:
a=mWd=1.2×5.4=6.48m
c、排距:
由炮孔布置中,排间深孔呈等边三角形错开布置。
得:
排距b与孔距a的关系b=asin60°(1-2)
b=asin60°=6.48×0.866=5.61m
d、填塞长度:
由LP
0.75Wd(1-3)
取Lp=0.8Wd=0.8×5.4=4.32m
e、装药长度:
Le=L-Lp=17-4.32=12.68m
f、台阶上眉线至前排孔口距离:
由图得:
bc=Wd-Hcotα(1-4)
bc=Wd-Hcotα=5.4-15cot75°=1.38m
g、炮孔总数:
N=(70×30)÷(6.48×5.61)=57孔
h、单孔装药量:
第一排孔:
Q1=qaWdH(1-5)
q----炸药单耗,已取0.6kg/m3;
a----孔距,计算得a=6.48m;
Wd----盘抵抗线,计算得Wd=5.4m;
H----台阶高度,为15m。
算得:
Q1=0.6×6.48×5.4×15=314.93kg
线装药量:
314.93÷12.68=24.84kg/m
其他排孔:
Q2=KqabH(K取1.2)(1-6)
式中:
K-----考虑受前面多排孔的矿岩阻力作用的增加系数,毫秒路延期起爆时,K=1.1-1.3,现在K取1.2。
算得:
Q2=1.2×0.6×6.48×5.61×15=392.61kg
最大段药量:
Q=392.61×10=3926.1kg
i、单次总药量:
一次爆破量为60000吨,
则有一次爆破量60000÷2.7=22222.2m3
(3926.1×5)+(314.93×7)+166.67=22001.68kg
二次破碎药量:
Q3=22222.2×5%×0.15=166.67kg
j、实际炸药单耗:
22001.68÷22222.2=0.99kg/m3
3.钻孔及布孔
待爆区已形成完整的台阶,工作面较宽,爆破环境较好,钻孔前稍加清除岩基表面的覆盖层,平整岩基表面利于钻孔机定位及防止钻孔时堵塞炮孔,提高成孔率。
根据现有的设备,采用两台KQGS-150潜孔钻机钻孔,从台阶最前一排孔开始,逐步往后推进,钻孔方式为垂直钻空(如图一)布孔方式为垂直三角形布孔(如图二)。
4.装药结构,起爆方式和起爆网路
采用连续装药结构(如图三),每孔装一个毫秒延期起爆电雷管(延时25ms),采用塑料导爆管传爆及硝铵炸药爆破,起爆网路设计成排间分段起爆形式,下排孔先爆,向上依次延伸(如图五)。
5.爆破安全验算
5.1最大安全距离验算:
按爆破规程推荐,用公式R=(K/V)1/a×Q1/3(2-1)
对爆破最大安全距离进行计算。
式中,v——爆破振动速度,cm/s;
K、a——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数;
Q——最大段药量,kg;
R——最大安全距离,m。
因石灰石属于中硬岩石,故K取200,a取1.7,v=2.0cm/s,且Q为3926.1kg,则
R=(K/V)1/a×Q1/3R=(200/2)1/1.7×3926.11/3=78.57m
5.2飞石验算:
个别飞石的飞散距离按下式进行计算,即
RF=kd,m(2-2)
式中RF——个别飞石的飞散距离,m;
d——炮孔直径,cm
k——为安全系数,取15.5
则RF=kd15.5×16.5=255.75m
由此可见,要适当加大警戒距离,避免飞石对工作人员造成伤害。
5.3爆破空气冲击波验算
深孔填塞爆破,形成空气冲击波的可能性极小,且空气冲击波的形成需具备超音速条件,加之空气冲击波大多情况下表现为单孔作用,故在此对其不作具体验算。
6.安全警戒
根据验算,最大安全距离为192.82m。
根据《爆破安全规程》规定,露天深孔爆破,其警戒距离不得小于200m,具体由设计确定。
为了实现安全生产,杜绝一切生产安全事故的发生,本工程的安全警戒距按300m执行(针对活动目标,如行人、车辆等),警戒图如右图。
详细布置如下:
1、警戒岗哨的布置:
警戒岗哨有5个固定警戒点,布置在爆破区周围的5个方向,并设立醒目的标志牌,警戒人员应佩载袖章和小红旗(每个警戒点由两名警戒人员组成,其中一个为组长)。
2、爆破前应对附近村民、工厂发布爆破公告,公告内容包括:
爆破地点、爆破时间、爆破次数、警戒范围、警戒标志、各种信号及其意义,以及发出信号的方式、时间、安全措施等有关注意事故。
3、在爆破作业地段,负责设置明确的工作范围标志,并安排警戒人员。
在邻近交通要道和人行通道的方位或地段设置防护屏障。
4、做好爆前村民疏散、车辆及设备的擅离工作,爆破前15分钟,确保爆破危险区域内无人及车辆,警戒人员至少在起爆前半小时到指定地点上岗,按设计断绝各通往或经过爆破点的通道,直至发出解除警戒信号后,方准离开警戒岗位。
5、爆破时,必须同时发出声响信号和视觉信号,使危险区附近的人员都能清楚地听到和看到。
7.防护措施
7.1减震措施
为了尽量降低爆破震动,施工中采取如下的降振措施:
(1)爆破前,先用浅孔处理好底部根坎,确保爆破自由面良好;
(2)采用分段延时爆破,在空间上和时间上分散爆破震动。
7.2减小爆破飞石危害措施
(1)开创良好的爆破自由面,避免因自由面或炮孔附近残留的碎石产生飞石突出事故;
(2)提高施工质量,避免出现钻孔过深过浅或偏离设计位置太多,致使抵抗线变小,又或堵塞不合格,误装药等可能会引起飞石突出的事故;
(3)结合实际情况,对地质异常带采取补强或间隔装药措施;
(4)可以在爆破台阶上适当铺盖些覆盖物,减小飞石危害范围。
8.爆破作业注意要点
检验所购置的炸药及其起爆器材的质量,安全性能指标。
施工单位购置的炸药及其起爆器材,必须报监理工程师核实生产厂家、产品日期,必要时,施工单位要按其质量标准和安全性能说明书,抽样进行现场试验,确保其质量。
施工单位不得使用过期、变质和未经批准在工程中应用的爆破器材。
检查爆破设计审查意见的落实和执行情况。
经过安全评估后的爆破设计方案,是爆破安全监理的主要依据。
施工单位必须严格按照经评审中心评审通过的设计方案组织施工。
不得私自更改。
施工单位应建立严格的炸药及其起爆器材管理体制。
对购进的炸药、雷管、导爆管等物品的临时堆放、存储、发放、使用、清退等,施工单位应建立安全管理制度。
监理工程师对装药、堵塞、网络敷设阶段进行严格监督与检查,关键区段必须旁站监理,并认真填写旁站监理记录。
重点检查核准钻孔及其孔网参数是否与设计一致;核准爆破装药的药量参数、堵塞质量。
对施工单位在起爆网路敷设前的网路模拟试验进行评价,对起爆网路的段差、段位的合理性及安全、准爆性予以评价,并监督其实施。
监督现场安全施工管理,防护施工质量、安全警戒等执行情况。
监督检查施工单位执行爆破安全规程的情况,发现违章作业和违章指挥,有权停止其爆破作业,并向业主和有关部门报告。
施爆后对爆破现场安全及效果进行检查与评价,并收集和整理有关资料。
总体爆破工程结束后,应按照有关规范、设计文件、合同等要求进行检查、验收、评定。
编写“爆破工程安全与效果”评价。
9.结束语
经过几天努力以及与同组同学的合作,对石灰石矿露天深孔台阶挤压爆破设计已完毕,对这设计我们是第一次接触,其中肯定有不足,希望给予理解。
这次设计让我真正认识到自己不足,对过去知识掌握不透,现在知识大有不足。
今后对于这方面要多加练习和复习。
10.主要参考文献
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11.附图
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