露天礦爆破事故主要有爆破飛石、早爆、遲爆、拒爆。而在露天開采中,30%以上的爆破傷人事故是由于爆破飛石所造成的。飛石是露天采礦場的爆破的重要危害之一。如何控制露天礦山飛石,保證人員安全呢?
1.飛石事故產生原因
露天采礦場的爆破過程中,炸藥在巖土中爆炸后,產生巨大的能量,其中部分能量用于巖土的破碎,其余的能量將產生熱、振動、聲音和飛石。大量事實表明,爆破飛石的產生,主要是炸藥爆炸使巖土破碎后過多的余能在炮孔孔口,最小抵抗線方向的效應。因此,在露天礦的臺階深孔根底處理、大的二次破碎,以及刷坡等爆破作業(yè)中,能否提高炸藥能量對巖土破碎的利用,最大限度地減少其對巖土的拋擲,從而少產生或不產生飛石。此外,爆破飛石產生后,飛石拋擲距離的大小,則是能否造成飛石危害的關鍵。但是,影響飛石拋擲距離的因素很多,主要的有:爆破作用指數(shù)n值越大,飛得越遠;爆破參數(shù)越不合理,飛得越遠;堵塞質量越差,飛得越遠;順風時風速越大,飛得越遠;主體拋擲方向的飛石,比其它方向飛得遠。根據(jù)上述分析,為了達到控制飛石的目的,我們查閱了有關資料,深入現(xiàn)場,結合實際,在生產中圍繞這一問題進行探索與研究,采取了相應的措施。
2.飛石事故控制與防護
(1)爆破方法的選擇
根據(jù)藥包在巖土中爆破形成漏斗坑的大小,可分為松動、加強松動,標準拋擲和加強拋擲四種類型的藥包。當爆破作用指數(shù)n≤0.75時,爆破后不會有破碎的巖土拋到漏斗邊緣以外而形成可見的漏斗輪廓,只有破碎后因體積增加而隆起的現(xiàn)象,這就是松動藥包,即松動爆破。這樣的松動爆破沒有飛石,無疑是符合大頂露天礦特定條件下的爆破方法。當我們在爆破作業(yè)中,將炸藥單耗取得很低時,實現(xiàn)了松動爆破,但爆堆太緊,大塊較多,挖掘機挖掘確有一定困難,作業(yè)率低,生產效率不高,一線員工反映強烈。針對這一情況,我們又采取逐漸加大藥量的措施,成為略帶拋擲的加強松動爆破。爆破結果,雖有少量拋擲高度不大,也未出礦坑的飛石,而爆堆較松軟,大塊率極低,提高了生產效率。以后的爆破實踐表明,這種以飛石不出礦坑為限的加強松動爆破,是更適合大頂露天鐵礦特定條件的爆破方法。
(2)臺階深孔爆破參數(shù)的優(yōu)選
炸藥單耗。炸藥單耗過大或過少,必然改變爆破方法,增加飛石的數(shù)量及拋擲距離或挖掘困難,效率不高。但影響炸藥單耗的因素很多,目前又沒有可靠的計算公式,也無條件在現(xiàn)場進行一系列爆破漏斗試驗。為了滿足所選爆破方法的要求,我們查閱了有關資料,根據(jù)礦坑上部巖石情況,將炸藥單耗取得很低,用2#巖石炸藥0.48kg/m3進行爆破,結果頗具典型的松動爆破特征,便逐漸加大炸藥單耗,終于達到了所選爆破方的要求。通過生產性試驗表明,能夠滿足所選爆破方法的炸藥單耗為0.55-0.65 kg/m3。但在每次爆破之前,按炮孔所在部位、巖性及結構等情況,其炸藥單耗在上述范圍內進行選用。
抵抗線。教科書及有關資料介紹,露天深孔爆破藥量的計算公式如下:Q(kg)=qaHW底 [1]
式中:q——單位炸藥消耗量,kg/m3
a——炮孔間距,m。
H——臺階高度,m。
W底——底板抵抗線,m。
不管是垂直孔或傾斜孔布置,爆破后都存在著程度不同的后沖,如果巖體是均質的,爆破剖面應是平行四邊形,即“HW底”是平行四邊形,“aHW底”則是炮孔要爆開的巖體體積,此公式的體積原則是完全正確的。我們采用垂直深孔布置,在實際爆破中測得挖掘后的臺階坡面角,小于55°和大于85°角是少數(shù),大多數(shù)在60°-80°之間。同時還觀察到同一排炮孔,各孔的后沖不一樣,前后兩次爆破的后沖也不一不樣,分析認為爆破剖面并非平行四邊形,多數(shù)是梯形。為盡量使爆破體積與藥量相匹配,防止炸藥過量而產生飛石,故在藥量計算中采用了平均抵抗線。
對第二排以后的各炮孔,則以排距為抵抗線來計算藥量。在多排孔爆破中,排距實質上是底板抵抗線,計算出的藥量偏大,但考慮到前排炮孔的阻力,在微差爆破中應增加15%的藥量,為了防止孔口產生飛石的有害效應,沒有再增加藥量。
(3)對爆破設計體積進行實測
當炮孔鉆完后,對爆區(qū)進行實測,繪出1:100的炮孔平面圖,并到現(xiàn)場進行核對,看是否符合實際。檢查炮孔深度,不夠深的用鉆機補鉆到設計要求,超過設計深度部分要進行填孔。量出第一排炮孔的孔邊距及臺階坡面角;對坡角突變者要分段測量,記錄其變化情況。量出排距和孔距。對同排炮孔之兩端炮孔的孔距;如果在炮孔心連線方向沒有自由面,則以相鄰兩孔距離為孔距;如果有自由面,則按該自由面坡角計算出外側平均距離來確定孔距。但要注意,這種情況多了一個自由面,其炸藥單耗應適當降低。此項工作,目的在于做到爆破體積的準確性,以便利用等能原理保證所選爆破方法的實現(xiàn)。
(4)藥包位置及充填長度
在施工過程中特別強調第一排孔,臨裝藥前再次檢查孔深、孔況,必須使藥包裝到孔底,使炸藥能得到充分的利用,避免抵抗線方向產生強烈的飛石,同時減少根底的產生,減少根底處易產生飛石機遇;但有時遇到軟夾層,破碎帶將臺階底部挖成負角,使抵抗線變得較小,如藥包位置不能變動,此時應根據(jù)實際情況,減少底部藥包的藥量或實行不偶合裝藥,才能避免產生強烈的飛石。當分段裝藥時,對上部藥包位置的設計,必須按事前觀察或測量的情況避開軟夾層、破碎帶以及臺階坡面的凹陷處;避不開時,減少藥量或取消這一藥包。
為了不讓爆破氣體噴出孔口而產生飛石,對孔口充填作了必要的規(guī)定。不分段裝藥時充填長度不少于4m;分段裝藥時,充填長度為3.5m。充填材料,孔內無水時用巖粉,孔內有水時要吹出,吹不出時用沙土混合物。不管什么充填材料,都不允許夾有石塊。
4.防護
在控制的同時,還必須有一定的防護措施,這對確保安全是不可少的。用寬4-5cm,厚2-3cm的膠帶,編織成2×2m,重約200kg的膠帶簾,象被子一樣蓋在炮口上,即所謂用“爆破被”對飛石進行防護。以下炮孔需用“爆破被”覆蓋:(1)深孔不分段裝藥充填少于4m,分段裝藥充填少于3.5m;孔內有水,充填質量不佳;孔深小于4m,尤其是更淺的炮孔;鄰近系數(shù)小于1易產生飛石。(2)抵抗線過小,充填質量不能保證。(3)離高壓輸電線、民房較近的炮孔。
此外,還可以根據(jù)現(xiàn)場條件,施工質量,對可能產生飛石災害的炮孔,也用“爆破被”加以覆蓋。