硐室爆破装填作业的安全对策

0 引言 硐室爆破(又称大爆破)是将大量炸药装入硐室或巷道中进行爆破的方法.它具有一次爆破力量大、施工工期短、成本低、经济效益和社会效益显著等优点,在矿山、铁路、交通、水电、建工等部门土石方集中的开控工程中应用广泛.我国是进行硐室爆破最多的国家之一,万吨级炸药的爆破已有2次,千吨级的10余次,百吨级的达100余次[1].百吨炸药量以下的爆破次数就更多了.由于硐室爆破一次装填起爆的炸药量很大,所以施工中的危险胜也很大,特别是装填作业这一环节,要完成大批量炸药的搬运与装填,实现起爆装置与炸药的结合,一旦出现差错,将会形成意外爆炸及爆破失控等事故,对爆破作业人员及爆区周围居民、建筑等将会造成极大危害.     

巷道掘进粉尘综治措施及水封爆破降尘研究

通过分析矿山矿尘可能造成的危害,从主动减尘和被动防尘两个方面概述了国内外矿尘的综治措施。结合贵州某磷矿的平硐开拓工程,采用水封爆破方式,对地下矿山的粉尘综合治理进行了现场试验。研究结果表明,采用1支水封袋爆破时的平均TSP含量比无堵塞条件下爆破时分别降低了44.2%、51.5%;采用2支水封袋比采用1支水封袋时平均TSP含量降低了13.2%。     

穿层爆破中控制孔对裂隙扩展作用机理试验研究

为研究控制孔在穿层爆破中对裂隙扩展的作用机理，在实验室内进行穿层爆破相似模拟试验。研究表明:煤岩体试块上表面产生了贯穿炮孔和控制孔的裂隙，侧面生成了多条不规则的裂隙，试块内部出现了包括沿控制孔方向发展的多个断裂面；炮孔和控制孔连线上产生了较高拉应力，炮孔和控制孔连线方向上拉应变峰值是炮孔45°方向上的拉应变峰值的1.12倍；爆破产生的压缩应力波P和在控制孔处反射生成的反射横波Sr、反射纵波Pr在控制孔附近的煤岩体上产生应力叠加，造成煤岩体损伤，最终形成贯穿裂隙。穿层爆破中控制孔对爆生裂隙的扩展起到导向作用，但由于穿层爆破中煤岩交界面的存在，使得应力波出现复杂的反射、透射、叠加效应，造成煤层内裂隙无序发育，工程现场应予以重视。     

硐室爆破中安全填塞长度设计原则的研究

通过分析药室体积和药室横断面积，应用气体运动相似的特性，推导出一种新的硐室爆破填塞长度设计原则，并给出了计算实例     

宁夏大峰矿重大施工爆破事故致16人死亡

2008年10月16日18时13分，神华宁夏煤业集团有限责任公司大峰矿基建露天剥离工程现场发生一起重大施工爆破伤亡事故，造成16人死亡、53人受伤（其中12人重伤） 大峰矿地处宁夏石嘴山市大武口区，属神华宁煤集团煤炭生产企业，设计生产能力90万吨／年。2005年5月停止羊齿采区井工生产，后经设计、审查，改井工开采为露天复采，广东宏大爆破股份有限公司中标承担羊齿采区上部水平硐室大爆破工程设计及施工业务。     

泉州市行政管理中心基坑控制爆破及安全技术

介绍了基坑控制爆破和安全技术,包括爆破设计、爆破参数的选取、装药结构、起爆网路的设计和安全防护措施,可供类似工程参考.     

复杂环境下场平石方爆破与安全技术

场平爆破南北各有1个加油站,临近公路和高压线,对爆破振动和飞石控制严格,爆破设计和施工难度较大.介绍了该复杂环境下场平石方爆破设计和安全技术,可供类似工程参考.     

某铅锌矿爆破有害效应分析及安全评估

以某铅锌矿爆破施工为背景,在现场试验的基础上,对测得的振动速度进行回归分析,得到场地爆破振动衰减规律,并结合爆破主频率,确定了周围民房的容许振动速度为2cm/s。同时,对爆破冲击波和噪声进行研究,结果表明:爆破振动、冲击波和噪声均与爆心距、炸药量有关。当爆心距相同时,噪声对建筑物和人员的影响最大,空气冲击波次之,爆破振动较小。主要从控制最大段药量和爆源距安全原则考虑,提出了防爆破振动、噪声和冲击波及飞石的安全距离。另外,还提出了硐口悬挂3层麻袋、堵塞炮泥和控制起爆网络中段间微差等安全措施,并对有害效应进行评估,其结果对后续爆破设计和施工具有实用价值和指导意义。     

煤矿超深孔大药量爆破震动安全性研究

为控制煤矿井下超深孔大药量爆破震动对巷道及支护结构造成危害,通过现场爆破震动监测分析,获得了煤矿井下综采遇硬岩超深孔大药量松动爆破地震波的衰减规律.采用HHT方法对震动信号进行分解,研究信号的频谱特性和能量分布.结果表明,超深孔松动爆破震动的持续时间为150 ms左右,震动速度三方向分量中测点与爆源连线的径向分量最大,能量主要集中在100 Hz以内的低频区,随频率分布可分成若干个“子频带”,峰值出现在频率17.75 Hz,存在爆破震动对支护结构和工作面造成危害的可能.根据衰减规律,反算出该场地超深孔爆破的单段最大药量;分析了爆破时出现巷帮岩石崩落和飞石的原因,提出施工时应控制单段最大药量和加强爆破炮孔周围防护,保证了施工安全.     

小型爆破漏斗试验技术在中深孔爆破中的应用

爆破漏斗试验作为合理选择爆破参数、优选炸药品种、提高爆破效率等的基础,在爆破技术的发展中起了重要作用.根据某矿山生产现状和30#矿体的具体条件,在二中段脉内巷道布置了两组,共六个炮孔进行小型爆破漏斗试验.试验得出炸药单耗为0.65kg/t,爆下矿石各粒级间矿量无大的差别,分布较均匀,无突变现象.试验表明,在受客观条件限制情况下,小型爆破漏斗试验在中深孔爆破实践中仍然具有重要指导作用.     

深埋突出煤层深孔控制爆破致裂机理和防突效果研究

基于理论分析和数值模拟,探究深孔控制爆破技术在深埋低透高瓦斯煤层防突方面的适用性。考虑爆炸波、爆生气体、煤层原始瓦斯压力、煤层地应力对裂隙的作用。研究深埋低透高瓦斯煤层深孔控制爆破裂隙的扩展的过程、机理及防突效果。对比了理论分析结果和典型的现场试验结果。得出的结论是,煤层深孔控制爆破致裂,是在爆炸波的动态冲击震裂和爆生气体及煤层瓦斯压力的尖劈压裂作用下共同完成的;深埋高应力煤层深孔控制爆破机理与常规浅孔采掘爆破机理不同;控制孔在高应力煤层中的导裂作用并不显著,其主要起到卸压孔和抽放孔的作用。几个典型的高应力低透突出煤层的工程实践表明,采用深孔控制爆破技术后,均获得良好的增透效果,且均未发生煤与瓦斯突出事故。     

泥质软弱破碎矿脉浅眼回采控制爆破试验研究

针对前河金矿泥质软弱破碎矿脉下向进路回采过程中超爆、上下盘围岩大面积垮塌、爆破后支护作业困难等问题,在总结分析软弱破碎岩体爆破特性的基础上,基于减震控制爆破基本理论,提出了“预留顶板充填体减震层、径向不耦合装药、控制边眼装药量、秒延期多段别控制起爆”等系列综合减震控制手段,据此分别针对Ⅳ级和Ⅴ级破碎岩体提出了2种具体的浅眼回采控制爆破技术方案,并进行了现场回采爆破试验。试验结果表明:所提出的2种方案均能够有效的控制回采边界,爆破后进路顶板充填体和上下盘围岩完整性良好,为后续采场出矿、支护等创造了有利的时空条件,且炸药单耗较原方案均有所降低。研究成果可分别在矿区范围内类似条件下推广应用。     

不同地应力条件下直眼掏槽破岩的理论研究与数值模拟

为了研究不同地应力场对直眼掏槽破岩的影响,提出了基于Schwarz交替迭代法和弹性力学理论建立的掏槽区岩体的应力状态方程,同时对不同地应力条件下单孔直眼掏槽破岩过程进行了数值模拟。结果表明:在炸药爆炸前期和中期,初始地应力场对结果影响较小,主要是槽孔爆炸应力场起主导作用,在爆炸后期,初始地应力场对爆破后裂纹的扩展具有导向作用,裂纹扩展主方向趋向于最大初始地应力方向。进一步分析表明,岩体在初始地应力场与爆炸应力场共同作用后,在空孔和槽孔圆心连线上产生最大拉应力,并且在不同地应力条件下最大拉应力模拟值的发展趋势与理论计算较为一致。     

边坡爆破高度对边坡稳定性的影响

为了解爆破后由急倾斜且具有水平裂隙发育岩体组成的边坡稳定性及其内部破坏规律,最终总结出爆破高度对边坡稳定性的影响特征,使用基于颗粒流理论的PFC3D进行该工况模拟。利用PFC3D中的JSET和Bonds模拟非连续和连续性的岩体构造形式,以对实际的岩体中岩块和裂隙发育进行模拟。针对存在该类型构造发育边坡的实际工况,设置了13个爆破点的6个爆破方案进行模拟。研究了模拟结果表现出的边坡内部裂隙和位移随爆破高度的变化规律。其表明了对于同时起爆各爆破点而言,爆破高度越高爆破后边坡越稳定的结论,并分析了出现该现象的原因。说明了结论的普适性,同时该边坡实际的爆破情况也支持了该结论。     

The shaped blasting experimental study on damage and crack evolution of high stress coal seam

In the deep high stress coal and rock mass, the efficiency of the ordinary blasting method is constantly affected by the high pressure. This study investigates the shaped blasting technology with increased blasting efficiency, develops a mechanical model for coal crack expansion during shaped blasting, and examines the force-energy action of energy-gathering jets during coal splitting. The established model was combined with experiments and simulations to reveal the damage and evolution of cracks in coal and rock masses. Experiments demonstrate that shaped blasting can create an energy-gathering jet that causes a directional fracture in the test block. The peak of compressive strain in the energy-gathering direction is 1.12 times greater than that of ordinary blasting, and the static action period of the explosive gas is prolonged by 1.3 μs according to the stress curve. Moreover, the peak pressure strain increased 3.2 times, and the pull strain peak increased 3.92 times. The damage amount was represented by the resistivity and ultrasonic wave speed, and shaped blasting causes 1.2 and 1.5 times greater damage than ordinary blasting. The research results provide technical methods for safe and rapid penetration blasting in deep high-ground stressed coal mines.     

Risk-based quantitative method for determining blast-resistant and defense loads of petrochemical buildings

Petrochemical buildings are usually distributed near chemical installations and have a high risk of explosion because of the concentration of people. In order to effectively design and protect buildings against explosion, it is needed to determine the blast-resistant and defense loads reasonably. Based on the theory of risk, a triangular pyramid explosion risk model was established in this study, which combined the overpressure p, duration t, and frequency f of the explosion scene at the same time. The first principle of “acceptable cumulative frequency” and the key principle of “maximum explosion risk” were formulated. According to this method, the explosion risk of eight leakage units with 10 groups of leakage hole size and three dangerous wind directions were obtained. According to the cumulative explosion frequency curve and the explosion risk curve, blast-resistant and defense loads of the four walls were determined quantitatively. Among the four walls, the explosion overpressure were 44.0–74.5 kPa, and the corresponding duration were 34.1–39.1 ms. The cumulative explosion frequency were 2.11E−5 to 8.58E−5 times annually. The explosion risk value were 3.64E−3 to 5.35E−3 kPa·ms annually. The results indicated that it was of great importance for the calculation of the explosion risk to reasonably divide the leakage unit and determine the leakage frequency. The explosion scene and its frequency, the volume of the obstructed region, and the distance of the explosion source were the key variables that affected the explosive load. The final blast-resistant and defense load values were found in the case of the middle hole size leakage. Blast-resistant and defense loads not only met the risk acceptance standard but also considered the overpressure and the duration of explosion. At present, they have been extensively applied in the blast-resistant design and engineering transformation of buildings in SINOPEC.     

爆破拆除紧邻道路钢筋混凝土基础的安全控制

在泰安市道路改扩建工程中,针对某楼房基础实施控制爆破拆除,通过选择合适的爆破参数、装药结构和起爆顺序,探讨了紧邻道路及其他电力通讯设施的复杂环境下控制爆破拆除技术,严格控制了爆破震动和飞石,保证了房屋设施的安全,取得了良好的爆破效果,为类似爆破工程提供了施工经验.     

弱胶结软岩巷道高分子改性树脂注浆加固技术研究*

为解决弱胶结软岩胶结性差、力学强度低、遇水易软化带来的巷道围岩变形量大的问题，以王洼二矿为例，结合试验巷道围岩条件和注浆加固支护技术特点，提出高分子改性树脂注浆加固方案；并采用室内注浆加固体力学性能试验验证方案的可行性。结果表明:现场围岩单轴抗压强度平均值22.74 MPa、抗拉强度平均值0.674 MPa，高分子改性树脂注浆材料对围岩加固体单轴抗压强度影响不大，但加固体抗拉强度平均值3.07 MPa，相比原岩抗拉强度提高355.5%；现场试验顶板、两帮围岩变形量由之前的大变形逐渐控制在100 mm以内，注浆后30 d基本趋于稳定。研究结果对软岩巷道支护设计和施工具有一定的实际指导意义。     

爆区附近岩土质点振动的测试与分析

工程爆破中一般用质点振速作为衡量爆破震动强度的参数，并按质点振动公式来进行计算，但这样往往不能全面地反映爆破震动所产生的破坏作用。本在对台阶微差爆破震动测试的基础上，通过回归分析，得到了爆区附近不同位置的振速衰减规律及适用于砂质泥岩和砂质页岩等均质岩体的频率特性，同时提出了爆破震动在边坡坡缘处的振速放大效应以及频率的调制作用，并对产生的原因做出了相应的分析。