季节性冻土爆破参数试验研究

黄 明 升

(中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037)

季节性冻土爆破参数试验研究

黄 明 升

(中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037)

根据利文斯顿爆破漏斗理论，在黑山露天煤矿季节性冻土的松动爆破开挖现场，经过不同冻土条件下多种爆破方法的参数对比试验与效果分析，归纳了相应的钻孔直径、孔网参数、单位耗药量的优化数据，对季节性冻土爆破工程具有一定的参考价值。

季节性冻土，松动爆破，孔网参数，试验研究

1 概述

神华黑山露天煤矿是以黑粘泥和砂砾岩为主的季节性冻土，冻结层厚度2.5 m～3.0 m，含水量大，具有独特的物理力学性能，可钻性和可爆性较差，根据生产和表土剥离需要，爆破只能在每年的3月份～4月份进行，爆破作业时间短、作业强度大。因此，本文针对黑山露天煤矿实际情况，开展冻土爆破参数试验研究，对于保证年度土方剥离计划和煤炭生产的正常接续，实现2 000万t/年的生产目标具有重要的现实意义和应用价值。

2 平台孔的多排孔微差起爆试验

根据单孔爆破漏斗试验中漏斗特性设计的孔网参数及药量，能不能达到满意的爆破效果，需要通过现场小规模试验进行确认。为此，进行了三种孔网参数的爆破试验。试验在同一区域进行，每排10个孔，每种参数布置4排孔，中间两排孔同时起爆，两侧各排延期25 ms起爆(中间两排采用MS2,两侧各采用MS3)。

2.1 平台孔爆破试验参数

在603水平进行了三种孔网参数的爆破试验，在同一炮眼直径(150 mm)的前提下，孔网参数分别为6 m×4 m,5 m×4 m,4 m×3.5 m,相应的钻孔设计深度为2.8 m，2.5 m，2.2 m，爆破设计单耗分别为0.35 kg/m3，0.32 kg/m3，0.31 kg/m3，详细见表1。

表1 平台孔试验参数

2.2 平台孔爆破效果分析

三种孔网参数的爆破试验效果如图1～图3所示。

从整体爆破效果上来说，三种参数下的爆破均达到了破碎冻土的目的，但是单耗偏高，后续爆破可以适当降低计算单耗。通过试验我们知道采用中部两排同时起爆，两侧排孔延期起爆的起爆方式，先爆孔创造的临空面易起到作用，有利于改善爆破效果，可以达到降低单耗的目的。爆破效果分析如下：

1)方案一a×b=4×3.5，l=2.2，q=0.31：孔网参数较小，孔深也小，钻孔深度能够满足要求，破碎块度较小，满足工程机械开挖的要求。

2)方案二a×b=5×4，l=2.5，q=0.32：孔网参数增大，孔深也相应增大，钻孔深度能够满足要求，破碎块度满足工程机械开挖的要求。

3)方案三a×b=6×4，l=2.8，q=0.35：孔网参数和钻孔深度都进一步增大，但因螺旋钻孔深后下部钻屑不容易提升出孔，孔深不容易达到设计要求，导致装药深度不够，堵塞长度偏短，爆后部分孔间未联通。

根据以上小规模试验，考虑钻孔设备性能，确认实际生产项目的爆破开挖中采用方案二的孔网参数：a×b=5×4，l=2.5，q=0.32进行后续爆破作业，其他平台遇到土质变化时，具体单耗需要根据不同区域土质情况进行调整。有条件的应该先进行小规模爆破作业试验，以确保爆破效果。

3 边坡孔的爆破参数试验

在东帮603平台外侧进行了83个坡面孔的爆破试验，孔深7 m～10 m，孔距6 m～7 m，顶盘抵抗线受边坡顶面堆土的影响，在2.8 m～5 m变化。

爆破试验效果如图4，图5所示。爆破效果分析如下：

1)采用设计的参数，控制单耗0.7 kg/m3，总体达到了预期的目的。

2)土层在不同地段有变化，导致破碎效果有差异。

3)受土堆影响，钻孔一般位于冻土层后的非冻土层或接近非冻土层，一次钻孔深度不宜过大，深度过大后，易于发生塌孔、提钻困难、底盘抵抗线与上盘抵抗线差异过大。

4)最北端靠近斜坡道地带，因台阶高度减小，边坡码放的土堆高度较大，尽管钻孔深度加大了，但边坡孔未能将码放的土堆推倒。

4 斜坡道孔爆破参数试验

斜坡道布置四排孔，每排8个孔，中间两排孔同时起爆，两侧各排延期60 ms起爆。

4.1 斜坡道孔爆破试验参数

在同一炮眼直径(150 mm)的前提下，孔网参数5×4.5，孔深2.5 m，堵塞长度1.5 m，单耗0.32 kg/m3，详细见表2。

表2 斜坡道孔试验参数

4.2 斜坡道孔爆破效果分析

爆破试验效果如图6所示。

爆破效果分析如下：

1)坡面爆破试验总体效果理想，后续作业按原设计方案实施，因土堆引起钻孔前方土层较厚时，需要减小孔距，以增大爆破作用力。

2)部分孔眼间没有贯通，呈现可见爆破漏斗。

3)因平台采用逐排孔内延时，有利于介质破碎，平台孔单耗可适当减小。

4)不同地段土质有差异，应适当调整爆破参数，加强堵塞质量。

5 结语

通过现场试验获得了适合该矿季节性冻土的爆破孔网参数、孔深和单耗。其中平台孔爆破试验参数为：炮眼直径150 mm，孔网参数5×4，钻孔深度2.5 m，设计单耗0.32 kg/m3；边坡孔爆破试验参数为：孔深7 m～10 m，孔距6 m～7 m，顶盘抵抗线受边坡顶面堆土的影响，在2.8 m～5 m变化，控制单耗0.7 kg/m3；斜坡道孔爆破试验参数为：炮眼直径150 mm，孔网参数5×4.5，孔深2.5 m，堵塞长度1.5 m，单耗0.32 kg/m3。从而实现了对该露天矿山冻土的爆破剥离，对季节性冻土爆破工程具有一定的参考价值和指导意义。

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The research on seasonally frozen ground blasting parameter test

HUANG Ming-sheng

(ChongqingInstituteCo.,Ltd,ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroup,Chongqing400037,China)

According to Livingston blasting crater theory, through a large number of trials which took the blasting and excavation of seasonally frozen ground in Heishan strip mine as the background. On the basis of the parameters contrast test and effect analysis under multifarious blasting method of different permafrost conditions, the optimum data were given in terms of diameter of drilling hole, hole net parameters, unit explosive consumption, has the reference value for the seasonally frozen blasting project.

seasonally frozen ground， loose blasting， hole net parameters， experimental study

1009-6825(2014)11-0098-02

2014-01-25

黄明升(1986- )，男，助理工程师

TU411

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