Design och konstruktion av medel- och djupa hålsprängningar i stenbrott
1. Val av bergborrutrustning och sprängutrustning 1.1 Val av bergborrutrustning Med medeldjupa hålsprängningar avses sprängningsarbeten med ett håldjup större än 5 m och en håldiameter större än 75 mm. Spränghålets egenskaper bestämmer att bergborrutrustningen måste använda djuphålsborrverktyg. Denna plan använder Xuanhua Ingersoll Rand CM351 sänkborr, som är lämplig för olika bergarter med en stenhårdhet f i intervallet 6 till 20. Borrhålsdiametern är 115 mm, borrhålsdjupet kan nå 30 m, och borrstångens längd är 3 m. 1.2 Val av sprängutrustning 1)
Sprängämnen och detonerande laddningar: 2# stensprängämnen av ammoniumnitrat används och emulsionssprängämnen används för att detonera laddningar i närvaro av vatten. Dessutom kan användningen av pelarladdningar spränga sprängämnena jämnare i bergmassan, vilket kan öka sprängvolymen per meter och minska enhetsförbrukningen av sprängämnen och därigenom minska mängden sprängämnen som används och sänka konstruktionskostnaderna. 2) Val av sprängkapsel: momentana elektriska sprängkapslar används utanför hålet, segmenterade detonationssnören används inuti hålet och 1:a, 3:e och 5:e sektionerna av rörledningar används i 1:a till 3:e raden, med en fördröjningstid på 25ms för varje avsnitt. 3) Detonationsströmförsörjning: GFB-1200 detonator används för detonation. 2 Bestämning av sprängningsparametrar Stegfaktorer (som visas i figur 1, schematiskt diagram över spränghålsparametrar): steghöjd H, chassimotståndslinje Wd, hålavstånd a, radavstånd b, håldjup L, superdjup hc, fyllningslängd Lt.
Valet av sprängningsparametrar och hålnätverksparametrar kommer att direkt påverka sprängningseffekten. De flesta av grusfälten i en viss stad är medelhårda granitgruvor med utvecklade fogar, en Protsky-koefficient på 7~12 och god bergsprängbarhet. Borrningsformer kan delas in i lutande borrning och vertikal borrning. Den lutande borrningen har enhetliga motståndslinjer och enhetlig sprängblockstorlek, men operationstekniken är komplex; vertikal borrteknik är enkel och snabb. Eftersom medeldjupa hålsprängningar för närvarande inte har använts i stor utsträckning, och den relevanta personalen i stenbrottet inte är bekant med det väsentliga i operationen, är det lämpligt att först använda en relativt enkel vertikal borrmetod. 1) Spränghålsdiameter d Diametern på borrkronan på sänkborren är 115 mm, så spränghålets diameter d är 115 mm.2) Chassits motståndslinje Wd
①I enlighet med borriggens säker arbetsbredd
Wd≥h·ctg（α+β） I formeln: h——steghöjd, vilket är 10 m; α——steglutningsvinkel, i faktisk produktion används grävmaskiner för produktion, och lutningsvinkeln kan nå 75°. β——Avståndet från spränghålets mitt till toppen av sluttningen är 2,5 m. Därefter Wd≥h·ctg（α+β）=10×ctg75°+2.5=5.2 m②Beräkna enligt den sovjetiska Davydovs empiriska formel Wd=53·KT·d·(Δe/γ)1/2 Där: d——bländare är 0,115 m; KT——malmbergets sprickkoefficient, ta 1,1; Δ——laddningstätheten är hämtad från nuvarande erfarenhet, som är 0,6 g/cm3; γ——bergens bulkdensitet, som är 2,5 t/m3; e——korrektionskoefficient för explosiv kraft, ta 1 Sedan Wd=53×1,1×0,115×（0,6×1/2,5）1/2=3,3 mKombinerat med ① och ②, ta Wd=4 m3) Hålavstånd a, radavstånd b Enligt hålytan för den optimala sprängeffekten är 14,5 m2, enl
a=m·Wd, m är spränghålets densitetskoefficient, värdeområdet är 0,8~1,4, här tas m som 1,1, sedan a=1,1×4=4,4 m. Enligt verkligt värde
enligt följande:
Ta hålavståndet a=4,5 m, och beräkna radavståndet b=3 m enligt hålnätets area. 4) Håldjup L och superdjup hc För att övervinna klämeffekten av bottenberget och inte lämna någon grund efter sprängning behöver spränghålet överborras. För djupt kommer att spilla sprängämnen, medan för liten kommer att orsaka grund och påverka lastning och lossning. I allmänhet används följande värden:
hc=（0,15-0,35）d, ta 0,25·Wd=0,25×4=1 m
L=h+hc=10+1=11 m5) Fyllningslängd Lt Fyllningslängd Lt=（16-32） d, ta 2,8 m6) Enhetens explosivförbrukning q är hämtad från tidigare erfarenhet q=0,45 kg/m3 7) Laddningsmängd per spränghål Q ①Beroende på volymen malm och berg sprängt per hål Q=q·a·h·Wd=0,45×4,5×10×4=81 kg ②Beroende på mängden sprängämnen kan den ta emot
Q=L·op=(L-Lt)·p I formeln: Lo——Blästhålsladdningslängd, L-Lt=11 -2,8 =8,2
m; p——laddning per m spränghål, laddningstätheten är 7,1 kg/m
Q=8,2×7,1=58,22 kg Kombinera ① och ②, ta Q=58,5 kg8) Antal spränghål N
Ordna efter den specifika terrängen under konstruktionen. Efter sprängsäkerhetsverifiering simulerar vi här beräkningen med 15 hål per rad och 3 rader varje gång (samma nedan). Då N=15×3=45 9) Total laddning Q totalt Q totalt = 45×58,5=2 632,5 kg3 Sprängsäkerhet Enligt täktens godkännandekrav är stenbrottet i allmänhet långt borta från byn, och det momentana bullret av sprängningen och röken från explosionen har ingen uppenbar påverkan på det omgivande området. Dessa två föremål kan ignoreras i designen. Följande är den nödvändiga säkerhetsverifieringen av den sprängande seismiska vågen, den sprängande luftchockvågen och enskilda flygande stenar. 3.1 Säkerhetsavståndet för markstrukturer från sprängande seismiska vågor kan beräknas enligt följande formel (Formel 1) och verifieras enligt Formel 2. Rd=Kd·fn·Q1/3 (1) V=K·(Q1/3 /R)
α (2) Där: Rd——säkert avstånd för sprängande seismisk våg; Kd——grundlagskoefficient, tagen till 10 enligt bergets egenskaper; fn——sprängningsegenskapskoefficient, tagen till 0,7 enligt sprängverkansindex; Q——maximal explosiv mängd av en sektion, vilket är 13162,5 kg
(Enligt diagrammet för detonationsnätverkets layout är det maximala antalet spränghål i en sprängsektion 15, så den maximala explosiva mängden av en sprängningssektion är 15×58,5=13 162,5 kg) R——avståndet mellan sprängningarna centrum och den skyddade byggnaden är 190 m, så Rd=10×0,7×(13 162,5)1/3=165 m
Det föreslagna redskapsrummet samt övriga byggnader och konstruktioner är anordnade i gruvområdet, med ett avstånd på ca 190 m, vilket uppfyller kraven. V——vibrationshastighet för jordpunkter, i cm/s; K——platskoefficient relaterad till bergegenskaper, upptagen till 160; R——avstånd mellan sprängcentral och skyddad byggnad, 190 m; α——sprängningsseismiskt vågdämpningsindex, taget som 1,7, därefter V=160×(13 162,5)1/3/190)1,7=4,6 cm/s. Följande säkerhetsseismiska hastighetsvärden anges i " Säkerhetsföreskrifter för sprängning":
①Jordgrottor, adobehus, grova stenhus, 1,0 cm/s; ②Allmänt
tegelhus, icke-seismiska stora blockbyggnader, 2~3 cm/s; ③ Ramhus i armerad betong, 5 cm/s. Eftersom alla typer av konstruktioner i stenbrottet är ramhus i armerad betong uppfyller de kraven. 3.2 Luftchockvåg Δp=K·(Q1/3/R)α Där: K——empirisk koefficient, i allmänhet 1,48 för stegsprängning; α——empiriskt dämpningsindex, 1,55; Q——sprängladdning i största sektionen, 13 162,5 kg; K——avstånd från sprängcentrum till det skyddade objektet, 190 m, sedan Δp=1,48×(13 162,5)1/3/190)1,55=0,058 Enligt statistiska data, när luftchockvågen är 0,2~0,3kg/ cm2, kommer det att orsaka lätt kontusion hos människor. När stötvågen = 0,7–1,0 kg/cm2 är det säkert för lätta konstruktioner.3.3 Säkerhetsavstånd för enskilda flygande stenar Enligt bestämmelserna i " Säkerhetsföreskrifter för sprängning", säkerhetsavståndet för enskilda flygande stenar från djupa hålsprängningar till människor ska inte vara mindre än 200 m. Därför bör säkerhetsvarningens räckvidd vara större än 200 m. 3.4 Kontrollerad sprängning nära fasta gränser Den maximala gruvhöjden för stenbrottet är 110 m, och den minsta gruvhöjden är +30 m, så den slutliga höjden på gränsen är cirka 80 m. För att säkerställa gränsernas säkerhet och stabilitet under hela gruvprocessen bör kontrollerad sprängning användas nära gränserna. Det finns tre metoder för kontrollerad sprängning nära gränserna: fördelad sprängning, jämn sprängning och buffertsprängning. Bland de tre metoderna för kontrollerad sprängning av gränser är buffertsprängning den enklaste, och involverar endast den sista raden av enhålsladdning i huvudspränghålsnätverket. När håldiametern är 100-115 mm, är hålavståndet 1,5 m, motståndslinjen (eller radavståndet) är 1,8 m, linjeladdningstätheten är 0,37-1,12 kg/m, och fyllningslängden är lika med motståndet linjelängd. Genom att använda denna sprängningsparameter kan man undvika allvarliga skador på gränsen och säkerställa gränsens säkerhet och stabilitet. 4 Slutsats Genom upprepade medeldjupa hålsprängningsförsök fann man att efter att sprängningsparametrarna använts för konstruktion var den sprängda bergmassan helt bruten och blocken var enhetliga. Bergblocken större än 1 m3 kunde kontrolleras inom 20 %, och den sprängande jordbävningen, stötvågen och flygande stenar kunde kontrolleras säkert. Testslutsats: 1) Jämfört med den handhållna pneumatiska borrblästringsoperationen ökade sprängvolymen för medeldjupa hålsprängningar geometriskt, antalet sprängtider minskade kraftigt och konstruktionssäkerheten förbättrades. 2) Efter sprängning koncentrerades slagghögen, vilket underlättade lastning och transport, och produktionseffektiviteten förbättrades avsevärt. 3) Jämfört med den handhållna pneumatiska borrsprängningen, den genomsnittliga enhetsförbrukningen av sprängämnen, mängden sprängkapslar som används, borrkostnaden, arbetskostnaden,bränsleförbrukningen och andra direkta produktionskostnader för stenen var alla lägre än för den handhållna pneumatiska borrbergsprängningen. 4) Som en experimentell disciplin påverkas sprängningen i hög grad av sprängmiljön och bergets egenskaper. Endast genom upprepad övning, analys och forskning kan lämpliga sprängningsparametrar bemästras.
