Projeto e construção de detonação de furos médios e profundos em pedreira
1. Seleção de equipamentos de perfuração de rochas e equipamentos de detonação 1.1 Seleção de equipamentos de perfuração de rochas A detonação de furos médios e profundos refere-se a operações de detonação com uma profundidade de furo maior que 5 m e um diâmetro de furo maior que 75 mm. As características do furo de detonação determinam que o equipamento de perfuração de rochas deve usar ferramentas de perfuração de furos profundos. Este plano usa a broca de fundo de furo Xuanhua Ingersoll Rand CM351, que é adequada para várias rochas com uma dureza de rocha f na faixa de 6 a 20. O diâmetro do furo é de 115 mm, a profundidade do furo pode atingir 30 m e o comprimento da haste de perfuração é de 3 m. 1.2 Seleção de equipamentos de detonação 1)
Tipos de explosivos e cargas detonantes: são usados explosivos de nitrato de amônio de rocha 2#, e explosivos de emulsão são usados para detonar cargas na presença de água. Além disso, o uso de cargas colunares pode dispersar os explosivos de forma mais uniforme na massa rochosa, o que pode aumentar o volume de detonação por metro e reduzir o consumo unitário de explosivos, reduzindo assim a quantidade de explosivos usados e reduzindo os custos de engenharia. 2) Seleção do detonador: detonadores elétricos instantâneos são usados fora do furo, cordões detonantes segmentados são usados dentro do furo, e 1ª, 3ª e 5ª seções de conduítes são usadas na 1ª a 3ª fileiras, respectivamente, com um tempo de atraso de 25 ms para cada seção. 3) Fonte de alimentação de detonação: o detonador GFB-1200 é usado para detonação. 2 Determinação dos parâmetros de detonação Fatores de degrau (conforme mostrado na Figura 1, diagrama esquemático dos parâmetros do furo de detonação): altura do degrau H, linha de resistência do chassi Wd, espaçamento do furo a, espaçamento da linha b, profundidade do furo L, superprofundidade hc, comprimento de enchimento Lt.
A seleção de parâmetros de detonação e parâmetros de rede de furos afetará diretamente o efeito da detonação. A maioria dos campos de cascalho em uma determinada cidade são minas de granito de dureza média com juntas desenvolvidas, um coeficiente de Protsky de 7 a 12 e boa capacidade de detonação de rochas. As formas de perfuração podem ser divididas em perfuração inclinada e perfuração vertical. A perfuração inclinada tem linhas de resistência uniformes e tamanho de bloco de detonação uniforme, mas a tecnologia de operação é complexa; a tecnologia de perfuração vertical é simples e rápida. Como a detonação de furos de profundidade média não tem sido amplamente usada atualmente, e o pessoal relevante na pedreira não está familiarizado com os fundamentos da operação, é aconselhável primeiro usar um método de perfuração vertical relativamente simples. 1) Diâmetro do furo de detonação d O diâmetro da broca da broca de fundo de poço é de 115 mm, então o diâmetro do furo de detonação d é de 115 mm. 2) Linha de resistência do chassi Wd
①De acordo com a largura de trabalho segura da plataforma de perfuração
Wd≥h·ctg（α+β） Na fórmula: h——altura do degrau, que é 10 m; α——ângulo de declive do degrau, na produção real, escavadeiras são usadas para produção, e o ângulo de declive pode atingir 75°. β——A distância do centro do furo de explosão até o topo da encosta é de 2,5 m. Então Wd≥h·ctg（α+β）=10×ctg75°+2,5=5,2 m②Calcule de acordo com a fórmula empírica soviética de Davydov Wd=53·KT·d·(Δe/γ)1/2 Onde: d——a abertura é 0,115 m; KT——coeficiente de fratura da rocha de minério, tome 1,1; Δ——a densidade de carga é obtida da experiência atual, que é 0,6 g/cm3; γ——densidade aparente da rocha, que é 2,5 t/m3; e——coeficiente de correção da força explosiva, tome 1 Então Wd=53×1,1×0,115×（0,6×1/2,5）1/2=3,3 mCombinado com ① e ②, tome Wd=4 m3) Espaçamento do furo a, espaçamento da linha b De acordo com a área do furo do efeito de detonação ideal é 14,5 m2, de acordo com
a=m·Wd, m é o coeficiente de densidade do furo de explosão, o intervalo de valores é 0,8~1,4, aqui m é tomado como 1,1, então a=1,1×4=4,4 m. De acordo com o valor real
do seguinte modo:
Pegue o espaçamento do furo a=4,5 m e calcule o espaçamento da linha b=3 m de acordo com a área da rede de furos. 4) Profundidade do furo L e super profundidade hc Para superar o efeito de fixação da rocha do fundo e não deixar fundação após a detonação, o furo de detonação precisa ser perfurado em excesso. Muito fundo desperdiçará explosivos, enquanto muito pequeno causará fundação e afetará o carregamento e o descarregamento. Geralmente, os seguintes valores são tomados:
hc=（0,15-0,35）d, tome 0,25·Wd=0,25×4=1 m
L=h+hc=10+1=11 m5) Comprimento de enchimento Lt Comprimento de enchimento Lt=（16-32） d, leva 2,8 m6) Consumo de explosivos unitários q é tirado da experiência passada q=0,45 kg/m3 7) Quantidade de carga por furo de detonação Q ①De acordo com o volume de minério e rocha detonados por furo Q=q·a·h·Wd=0,45×4,5×10×4=81 kg ②De acordo com a quantidade de explosivos que pode acomodar
Q=L·op=(L-Lt)·p Na fórmula: Lo——Comprimento da carga do furo de explosão, L-Lt=11 -2,8 =8,2
m; p——carga por m furo de explosão, densidade de carga é 7,1 kg/m
Q=8,2×7,1=58,22 kgCombinando ① e ②, tome Q=58,5 kg8) Número de furos de explosão N
Organize de acordo com o terreno específico durante a construção. Após a verificação da segurança da detonação, aqui simulamos o cálculo com 15 furos por linha e 3 linhas de cada vez (o mesmo abaixo). Então N=15×3=45 9) Carga total Q total Q total = 45×58,5=2 632,5 kg3 Segurança da detonação De acordo com os requisitos de aprovação da pedreira, a pedreira geralmente fica longe da vila, e o ruído instantâneo da detonação e a fumaça da explosão não têm impacto óbvio na área ao redor. Esses dois itens podem ser ignorados no projeto. A seguir está a verificação de segurança necessária da onda sísmica de detonação, da onda de choque do ar de detonação e das pedras voadoras individuais. 3.1 A distância segura das estruturas do solo das ondas sísmicas de detonação pode ser calculada de acordo com a seguinte fórmula (Fórmula 1) e verificada de acordo com a Fórmula 2. Rd=Kd·fn·Q1/3 (1) V=K·(Q1/3/R)
α (2) Onde: Rd——distância segura da onda sísmica de detonação; Kd——coeficiente de fundação, tomado como 10 de acordo com as propriedades da rocha; fn——coeficiente de propriedade de detonação, tomado como 0,7 de acordo com o índice de ação de detonação; Q——quantidade explosiva máxima de uma seção, que é 13162,5 kg
(De acordo com o diagrama de layout da rede de detonação, o número máximo de furos de explosão em uma seção de detonação é 15, então a quantidade máxima de explosivos de uma seção de detonação é 15 × 58,5 = 13 162,5 kg) R——a distância entre o centro de detonação e o edifício protegido é de 190 m, então Rd = 10 × 0,7 × (13 162,5) 1/3 = 165 m
A sala de ferramentas proposta e outros edifícios e estruturas estão dispostos na área minerada, com uma distância de cerca de 190 m, o que atende aos requisitos. V——velocidade de vibração de pontos do solo, em cm/s; K——coeficiente do local relacionado às propriedades da rocha, considerado como 160; R——distância entre o centro de detonação e o edifício protegido, 190 m; α——índice de atenuação da onda sísmica de detonação, considerado como 1,7, então V=160×(13 162,5)1/3/190)1,7=4,6 cm/s. Os seguintes valores de velocidade sísmica de segurança são estipulados no "Regulamentos de Segurança para Detonação":
①Cavernas de terra, casas de adobe, casas de pedra bruta, 1,0 cm/s; ②Geral
casas de tijolos, edifícios de blocos grandes não sísmicos, 2~3 cm/s; ③Casas de estrutura de concreto armado, 5 cm/s. Como todos os tipos de estruturas na pedreira são casas de estrutura de concreto armado, elas atendem aos requisitos. 3.2 Onda de choque de ar Δp=K·(Q1/3/R)α Onde: K——coeficiente empírico, geralmente 1,48 para detonação em etapas; α——índice de atenuação empírico, 1,55; Q——carga explosiva na maior seção, 13 162,5 kg; K——distância do centro de detonação ao objeto protegido, 190 m, então Δp=1,48×(13 162,5)1/3/190)1,55=0,058 De acordo com dados estatísticos, quando a onda de choque de ar é de 0,2～0,3kg/cm2, ela causará leve contusão nas pessoas. Quando a onda de choque = 0,7 ～ 1,0 kg/cm2, é seguro para estruturas leves. 3.3 Distância de segurança de rochas voadoras individuais De acordo com as disposições do "Regulamentos de Segurança para Jateamento", a distância de segurança de rochas voadoras individuais de jateamento de buraco profundo para pessoas não deve ser inferior a 200 m. Portanto, o alcance do aviso de segurança deve ser maior que 200 m. 3.4 Jateamento controlado perto de bordas fixas A elevação máxima de mineração da pedreira é de 110 m, e a elevação mínima de mineração é de +30 m, então a altura final da borda é de cerca de 80 m. Para garantir a segurança e estabilidade das bordas durante todo o processo de mineração, o jateamento controlado deve ser usado perto das bordas. Existem três métodos de jateamento controlado perto das bordas: jateamento pré-divisão, jateamento suave e jateamento de buffer. Entre os três métodos de detonação controlada de bordas, a detonação de buffer é a mais simples, envolvendo apenas a última fileira de carga de furo único na rede principal de furos de detonação. Quando o diâmetro do furo é de 100-115 mm, o espaçamento do furo é de 1,5 m, a linha de resistência (ou espaçamento da fileira) é de 1,8 m, a densidade da carga da linha é de 0,37-1,12 kg/m e o comprimento de enchimento é igual ao comprimento da linha de resistência. Usar este parâmetro de detonação pode evitar danos sérios à borda e garantir a segurança e estabilidade da borda. 4 Conclusão Por meio de repetidos testes de detonação de furos médios e profundos, foi descoberto que após os parâmetros de detonação serem usados para construção, a massa de rocha detonada foi totalmente quebrada e os blocos eram uniformes. Os blocos de rocha maiores que 1 m3 puderam ser controlados em 20%, e o terremoto de detonação, onda de choque e rochas voadoras puderam ser controlados com segurança. Conclusão do teste: 1) Comparado com a operação de jateamento de perfuração pneumática portátil, o volume de jateamento de jateamento de furo médio-profundo aumentou geometricamente, o número de vezes de jateamento foi bastante reduzido e a segurança da construção foi melhorada. 2) Após o jateamento, a pilha de escória foi concentrada, o que foi propício para carregamento e transporte, e a eficiência da produção foi significativamente melhorada. 3) Comparado com a operação de jateamento de perfuração pneumática portátil, o consumo médio unitário de explosivos, a quantidade de detonadores usados, o custo de perfuração, o custo de mão de obra,o consumo de combustível e outros custos diretos de produção da pedra foram todos menores do que aqueles da perfuração pneumática portátil de rocha. 4) Como uma disciplina experimental, a detonação é muito afetada pelo ambiente de detonação e pelas características da rocha. Somente por meio de prática, análise e pesquisa repetidas os parâmetros de detonação apropriados podem ser dominados.
