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PVC管在露天煤矿含水岩层爆破的应用

2017-10-12 16:19:11 责任编辑:崔玮娜

王振新[1]

(1.葛洲坝易普力新疆爆破工程有限公司,新疆,830002)

摘要:随着露天煤矿开采深度加深,露天开采会面临水文地质条件复杂化,增加炮孔的充水可能性,从而导致爆破施工?#35759;?#21152;大。露天煤矿含水岩层爆破,如按常规单纯排水采用混?#24110;?#27833;炸药无法?#34892;?#35299;决问题,采用抗水炸药或者混合装药,成品过高、使用规模受限,本文结合生产?#23548;?#36890;过爆破实验,采用PVC管在露天煤矿含水岩层爆破的应用,对神华新疆吉木萨尔县能?#20174;?#38480;责任公司?#32423;?#38706;天煤矿含水岩层爆破应用实例分析,爆破效果可?#26376;?#36275;挖运要求,可?#26434;行?#35299;决现场混?#24110;?#27833;炸药不防水问题。相比采用成品乳化炸药更经济、更环保。

关键词:露天煤矿、含水岩层、PVC管、爆破

 

1 工程概况

神华新疆吉木萨尔县能?#20174;?#38480;责任公司?#32423;?#38706;天煤矿位于吉木萨尔县北偏西约350&ordm;方向,直线距离90km, 公路距离120km;距乌鲁木齐218km;向西距216国道10km。行政区划隶属吉木萨尔县三台镇,为卡拉麦里西南山?#26696;?#22721;荒漠地带,矿区内地表植被稀少,水系不发育,海拔600m左右,相对高差30m~50m左右。露天矿属大陆干旱荒漠气候,年温差和昼夜温差变化很大,5~8月为夏季,高温炎热,白天气温常在40℃以上,绝对最高气温41.2℃。矿内地表无常年水流,年平均降水量106mm,年蒸发量1202~2382mm,5~8月?#21152;?#38647;阵雨,冬季积雪稀少。矿区区域范围处于准噶尔盆地腹地偏东位置,地貌类型主要有:冲积湖积平原、风积沙漠、剥蚀残余丘陵、剥蚀波状平原。出露于露天矿的东部边界,地表?#24335;?#21335;北向带状分布,岩性为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹砂岩和煤层。据露天矿内ZK1605、ZK1607、ZK1703、ZK1704孔控?#39057;?#24773;况,含水层厚度在23.67-53.48m之间,?#28210;衂K1605孔含水层厚?#26085;?#25972;个钻孔岩层厚度的9%, ZK1607孔占6%,ZK1703孔占10%,ZK1704孔占14%。地层西倾,倾角4°-31°。此含水层主要受大气降水、地表水的入渗补给。据ZK1605、ZK1607钻孔抽水试验成果,单位涌水量(q)为0.00168-0.00238l/s·m(q<0.1l/s·m),渗透系数(K)0.00544-0.00586m/日,由此将此层定为弱含水层。

随着?#32423;?#38706;天煤矿采区深度的增加,采场工作面不断扩大,含水炮?#36164;?#38706;天煤矿爆破施工中经常遇到的问题,因受区域降雨量、地形及气候的影响,在?#23548;首?#29190;施工中存在大量的含水层,不仅爆破施工?#35759;?#36739;大,而且爆破过程中会产生根底偏高、冲孔、大块较多和爆破效果较差等质量问题,还增加了爆破施工及岩石装运成本。

2 PVC管在露天煤矿含水岩层爆破的应用

2.1 方案的提出

?#32423;?#38706;天煤矿爆破施工中主要采用我公司的现场混?#24110;?#27833;炸药,含水岩层主要采用奇台分公司现场混装乳胶基质炸药,由于奇台分公司乳胶基质产能到期,办理相关?#20013;?#23558;无法为我公司提供炸药。给现场含水岩层施工带来不利因素。近几年,国内在露天含水层爆破中开展了较多学术研究和现场试验,但多数存在成本高、施工工艺复杂、作业效?#23454;?#19979;,不能满足露天矿正常开采需求。目前,最普遍是采用乳化炸药的方式用于含水层爆破作业,但是存在成本过高、采购周期长、单次采购量小、爆破效果较差,在生产施工质量、安全、进度等方面尚不能满足高产高效的要求。为满足矿方生产进度要求,保证爆破质量,需拟定经济、合理的爆破施工方案。

一般,减少炮孔积水的?#34892;?#25163;段是高风压吹水或抽水,当台阶为10m以下,可取得一定效果。但?#32423;?#38706;天煤矿岩层台阶高度为16m,吹水或抽水很难达到效果。一般情况下,孔低会有部分积水无法吹或抽尽,在裂隙水丰富地带,吹或抽尽的炮孔,在装药过程中有水通过岩石裂隙涌入炮孔,造成孔内积水,导致混?#24110;?#27833;炸药失效,影响爆破效果,单纯排水不能很好解决含水岩层爆破问题。

混装装药,由于炮孔积水留于底部,在底部装成品乳化炸药,空气隔离器间隔后,上部装混?#24110;?#27833;炸药。由于乳化炸药采购周期长,且库存有限,成本过高。这种方法只适合小范围处理含水岩层爆破。大规模使用不经济,施工进度受限。

混?#24110;?#27833;炸药不抗水,因而在含水炮孔使用受限,如采取一定?#38469;?#25514;施,减少或阻止混?#24110;?#27833;炸药与水接触,并保证其准爆,安全。就会促进混?#24110;?#27833;炸药应用扩大,无疑是很有意义的。在此基础上,

我公司组织生产?#38469;?#31185;、爆破队等部门召开专题会议,制定含水岩层爆破方案。通过以往在含水层爆破施工经验,各方案综合?#21592;齲?#25311;采用PVC管应用于露天煤矿含水岩层爆破方案。根据现场?#23548;是?#20917;,采用CDM75型牙轮钻机穿孔,孔径为Φ250mm,打好孔后用PVC管进行护孔,即采用Φ200mmPVC管嵌入Φ250mm炮孔,再在PVC管内装入混?#24110;?#27833;炸药,保证炮孔的成孔率和装药量。其优点是可防止孔壁在水中浸泡、塌孔,影响正常炮孔深?#21462;?#36890;过采用PVC管嵌入炮孔式方法试验,研究在不同炮孔水位、炮?#23383;?#37327;、装药结构情况下,?#38469;?#19978;的可行性和经济上的合理性。

2.2 PVC管的选择

方案提出后,我公司对PVC型号进行了市场调研,为了更好匹配Φ250mm炮孔,下孔方便,选择外径Φ200mm?#23383;本?#31649;。根据?#32423;?#38706;天煤矿岩层台阶高度H=16m,选择总长为18m的管,考虑运输方便,下孔宜操作等因素,采用市场规程6m一根,每孔3根。最终采用PVC双壁波纹管(6m一根)。PVC双壁波纹管连接方便、密封性好、抗不均匀性沉?#30331;浚?#31649;壁截面为双层结构,不易破损,抗泄漏效果好,可?#25237;?#31181;化学介?#23454;那质础?#20854;内壁光滑平整,不影响孔内装药计算。外壁?#26579;?#25490;列的具有梯形中空结构的管?#27169;?#22475;地使用寿命达五十年以上,管质量轻,便于人员下孔操作,且价格便宜。

2.3 方案的应用

2.3.1 PVC管护孔工作

从现场?#23548;首?#23380;过程中可以看出,含水层钻孔过程中牙轮钻孔吹出的岩屑较湿润,钻孔结束后,静置一段时间孔内会积水,积水深度一般为2.0-4.0m。个别炮孔钻孔过程中会出水。为了保证PVC管护孔可操作性,钻孔、护孔工作应在同一天进行,避免孔内积水过程,导致PVC管无法下沉孔底。

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图1 PVC管护孔工作

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图2 PVC管护孔成型

2.3.2现场装药、填塞工作

装药前,检查PVC管内是否有水。在PVC管内装药,炸药采用现场混?#24110;?#27833;炸药,连续装药,保证单孔装药量,避免出现管道效应。如PVC管内有少量水,底部间隔或装少量的成品乳化炸药。

保证PVC管内填塞长度及质量,同时应把PVC管与孔壁之间缝隙进行充填,防止爆炸气体过早泄出,提高爆炸能量利用率。

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图3 PVC管装药结构图

2.3.3 PVC应用试验数据

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2.3.4爆破效果

1)爆破后,表面裂?#27602;?#21248;,爆破效果良好。

2)爆破后,仅有残留的PVC管碎片。及时进行回收,满足矿区环保要求。

3)釆装工作能够正常进行,爆破效果满足釆装要求。

4)PVC管在露天煤矿含水岩层爆破的应用,为了达到预期爆破效果,相应的缩小了孔网参数。爆破施工采用的相关?#38469;?#25514;施,增加了PVC管、堵头、胶水的辅助材料,但较采用成品乳化炸药,爆破综合成本?#31995;汀?#29190;破综合成本较采用混装乳胶基质炸药?#21046;健?/span>

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图4 PVC管应用试验爆破效果(爆堆)

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图5 PVC管应用试验爆破效果(表面)

3 结论

1)PVC管在露天煤矿含水岩层爆破的应用方案?#38469;?#19978;可行,经济上合理,在现场施工方面比较容易操作。

2)在含水层区域采用PVC管护孔可以实现良好的成孔率,同时保证PVC管防水问题,解决了孔内有水无法使用不防水炸药问题。采用合理的爆破设计及装药结构,可?#28304;?#21040;设?#39057;?#29190;破效果。

3)爆破后,现场仅有少量PVC管残片,达?#20132;?#22659;保护要求。

4)断裂、损害的PVC管,把PVC管两端用硝酸铵袋填实,按空气间隔器程序投入孔内,可起到间隔作用,提高PVC管利用率,减少损失,起到良好的经济效益和节能环保作用。

参考文献:

[1] 汪旭光.爆破设计与施工[M].?#26412;?#20918;金工业出版社,2011.100-110.

[2] 史雅语.顾毅成.工程爆破?#23548;鵞M].合肥:中国科学?#38469;?#22823;学,2002.120-130

[3] 汪旭光.爆破手册[M].?#26412;?#20918;金工业出版社,2010.337-353.

[4] 黄纪.四川冶金[J].四川:四川省冶金情报标准研究所.1990.第一期.

[5] 刘建亮.工程爆破[J].?#26412;?#20013;国工程爆破行业协会.1999.12.第5卷.第四期.