Diseño y construcción de voladuras de pozos medianos y profundos en cantera
1. Selección de equipos de perforación de rocas y equipos de voladura 1.1 Selección de equipos de perforación de rocas La voladura de pozos de profundidad media se refiere a operaciones de voladura con una profundidad de pozo mayor a 5 m y un diámetro de pozo mayor a 75 mm. Las características del pozo de voladura determinan que el equipo de perforación de rocas debe utilizar herramientas de perforación de pozos profundos. Este plan utiliza la perforadora de fondo Xuanhua Ingersoll Rand CM351, que es adecuada para varias rocas con una dureza de roca f en el rango de 6 a 20. El diámetro del pozo es de 115 mm, la profundidad del pozo puede alcanzar los 30 my la longitud de la varilla de perforación es de 3 m. 1.2 Selección de equipos de voladura 1)
Tipos de explosivos y cargas detonantes: Se utilizan explosivos de nitrato de amonio de roca n.º 2 y explosivos de emulsión para detonar cargas en presencia de agua. Además, el uso de cargas en columna puede dispersar los explosivos de manera más uniforme en la masa rocosa, lo que puede aumentar el volumen de voladura por metro y reducir el consumo unitario de explosivos, reduciendo así la cantidad de explosivos utilizados y reduciendo los costos de ingeniería. 2) Selección del detonador: Se utilizan detonadores eléctricos instantáneos fuera del pozo, se utilizan cordones detonantes segmentados dentro del pozo y se utilizan 1.ª, 3.ª y 5.ª secciones de conductos en las filas 1.ª a 3.ª respectivamente, con un tiempo de retardo de 25 ms para cada sección. 3) Fuente de alimentación de detonación: Se utiliza el detonador GFB-1200 para la detonación. 2 Determinación de los parámetros de voladura Factores de paso (como se muestra en la Figura 1, diagrama esquemático de los parámetros del barreno de voladura): altura del paso H, línea de resistencia del chasis Wd, espaciamiento entre barrenos a, espaciamiento entre filas b, profundidad del barreno L, superprofundidad hc, longitud de llenado Lt.
La selección de los parámetros de voladura y los parámetros de la red de pozos afectará directamente el efecto de la voladura. La mayoría de los campos de grava en una determinada ciudad son minas de granito de dureza media con juntas desarrolladas, un coeficiente de Protsky de 7 ~ 12 y una buena capacidad de voladura de la roca. Las formas de perforación se pueden dividir en perforación inclinada y perforación vertical. La perforación inclinada tiene líneas de resistencia uniformes y un tamaño de bloque de voladura uniforme, pero la tecnología de operación es compleja; la tecnología de perforación vertical es simple y rápida. Dado que la voladura de pozos de profundidad media no se ha utilizado ampliamente en la actualidad y el personal relevante en la cantera no está familiarizado con los aspectos esenciales de la operación, es aconsejable utilizar primero un método de perforación vertical relativamente simple. 1) Diámetro del pozo de voladura d El diámetro de la broca de la perforadora de fondo es de 115 mm, por lo que el diámetro del pozo de voladura d es de 115 mm. 2) Línea de resistencia del chasis Wd
①De acuerdo con el ancho de trabajo seguro de la plataforma de perforación
Wd≥h·ctg（α+β） En la fórmula: h——altura del escalón, que es de 10 m; α——ángulo de pendiente del escalón, en la producción real, se utilizan excavadoras para la producción y el ángulo de pendiente puede alcanzar los 75°. β——La distancia desde el centro del pozo de voladura hasta la parte superior de la pendiente es de 2,5 m. Entonces Wd≥h·ctg（α+β）=10×ctg75°+2,5=5,2 m②Calcular según la fórmula empírica soviética de Davydov Wd=53·KT·d·(Δe/γ)1/2 Donde: d——la apertura es de 0,115 m; KT——coeficiente de fractura de roca mineral, tomar 1,1; Δ——la densidad de carga se toma de la experiencia actual, que es de 0,6 g/cm3; γ——densidad aparente de la roca, que es 2,5 t/m3; e——coeficiente de corrección de la fuerza explosiva, tome 1 Entonces Wd=53×1,1×0,115×（0,6×1/2,5）1/2=3,3 mCombinado con ① y ②, tome Wd=4 m3) Espaciamiento entre agujeros a, espaciamiento entre filas b De acuerdo con el área del agujero del efecto de voladura óptimo es de 14,5 m2, de acuerdo con
a=m·Wd, m es el coeficiente de densidad del barreno, el rango de valores es de 0,8~1,4, aquí m se toma como 1,1, luego a=1,1×4=4,4 m. Según el valor real
como sigue:
Tome el espaciamiento de los agujeros a = 4,5 m y calcule el espaciamiento de las filas b = 3 m de acuerdo con el área de la red de agujeros. 4) Profundidad del agujero L y superprofundidad hc Para superar el efecto de sujeción de la roca del fondo y no dejar cimientos después de la voladura, el agujero de voladura debe perforarse en exceso. Si es demasiado profundo, se desperdiciarán explosivos, mientras que si es demasiado pequeño, se dañarán los cimientos y afectará la carga y descarga. Generalmente, se toman los siguientes valores:
hc=（0,15-0,35）d, tome 0,25·Wd=0,25×4=1 m
L=h+hc=10+1=11 m5) Longitud de llenado Lt Longitud de llenado Lt=（16-32） d, tomar 2,8 m6) El consumo de explosivos unitarios q se toma de la experiencia pasada q=0,45 kg/m3 7) Cantidad de carga por barreno Q ①De acuerdo con el volumen de mineral y roca volada por barreno Q=q·a·h·Wd=0,45×4,5×10×4=81 kg ②De acuerdo con la cantidad de explosivos que puede alojar
Q=L·op=(L-Lt)·p En la fórmula: Lo——Longitud de la carga del pozo de voladura, L-Lt=11 -2,8 =8,2
m; p——carga por m de barreno, la densidad de carga es 7,1 kg/m
Q=8,2×7,1=58,22 kgCombinando ① y ②, tomamos Q=58,5 kg8) Número de barrenos N
Organizar de acuerdo con el terreno específico durante la construcción. Después de la verificación de seguridad de voladura, aquí simulamos el cálculo con 15 agujeros por fila y 3 filas cada vez (lo mismo a continuación). Entonces N = 15 × 3 = 45 9) Carga total Q total Q total = 45 × 58,5 = 2 632,5 kg3 Seguridad de voladura De acuerdo con los requisitos de aprobación de la cantera, la cantera generalmente está lejos del pueblo, y el ruido instantáneo de la voladura y el humo de la explosión no tienen un impacto obvio en el área circundante. Estos dos elementos se pueden ignorar en el diseño. La siguiente es la verificación de seguridad necesaria de la onda sísmica de voladura, la onda de choque de aire de voladura y las piedras voladoras individuales. 3.1 La distancia segura de las estructuras terrestres de las ondas sísmicas de voladura se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula (Fórmula 1) y verificar de acuerdo con la Fórmula 2. Rd = Kd · fn · Q1/3 (1) V = K · (Q1/3 / R)
α (2) Donde: Rd——distancia segura de la onda sísmica de explosión; Kd——coeficiente de cimentación, tomado como 10 según las propiedades de la roca; fn——coeficiente de propiedad de explosión, tomado como 0,7 según el índice de acción de explosión; Q——cantidad máxima de explosivos de una sección, que es 13162,5 kg
(Según el diagrama de disposición de la red de detonación, el número máximo de barrenos en una sección de voladura es 15, por lo que la cantidad máxima de explosivos de una sección de voladura es 15×58,5=13 162,5 kg) R——la distancia entre el centro de voladura y el edificio protegido es de 190 m, por lo que Rd=10×0,7×(13 162,5)1/3=165 m
La sala de herramientas propuesta y otros edificios y estructuras están dispuestos en el área minada, con una distancia de aproximadamente 190 m, lo que cumple con los requisitos. V——velocidad de vibración de los puntos del suelo, en cm/s; K——coeficiente del sitio relacionado con las propiedades de la roca, tomado como 160; R——distancia entre el centro de voladura y el edificio protegido, 190 m; α——índice de atenuación de la onda sísmica de la voladura, tomado como 1,7, luego V=160×(13 162,5)1/3/190)1,7=4,6 cm/s. Los siguientes valores de velocidad sísmica de seguridad están estipulados en las Normas de Seguridad para Voladuras:
①Cuevas de tierra, casas de adobe, casas de piedra tosca, 1,0 cm/s; ②General
casas de ladrillo, edificios de bloques grandes no sísmicos, 2~3 cm/s; ③Casas con armazón de hormigón armado, 5 cm/s. Dado que todos los tipos de estructuras de la cantera son casas con armazón de hormigón armado, cumplen los requisitos. 3.2 Onda de choque de aire Δp=K·(Q1/3/R)α Donde: K——coeficiente empírico, generalmente 1,48 para voladuras escalonadas; α——índice de atenuación empírica, 1,55; Q——carga explosiva en la sección más grande, 13 162,5 kg; K——distancia desde el centro de la voladura hasta el objeto protegido, 190 m, luego Δp=1,48×(13 162,5)1/3/190)1,55=0,058 Según datos estadísticos, cuando la onda de choque de aire es de 0,2～0,3 kg/cm2, provocará una ligera contusión a las personas. Cuando la onda de choque = 0,7～1,0 kg/cm2, es seguro para estructuras ligeras.3.3 Distancia de seguridad de rocas voladoras individuales De acuerdo con las disposiciones de las Normas de seguridad para voladuras, la distancia de seguridad de rocas voladoras individuales desde la voladura de pozos profundos hasta las personas no debe ser inferior a 200 m. Por lo tanto, el rango de advertencia de seguridad debe ser mayor de 200 m. 3.4 Voladuras controladas cerca de bordes fijos La elevación máxima de explotación de la cantera es de 110 m, y la elevación mínima de explotación es de +30 m, por lo que la altura final del borde es de unos 80 m. Para garantizar la seguridad y estabilidad de los bordes durante todo el proceso de explotación, se debe utilizar una voladura controlada cerca de los bordes. Hay tres métodos de voladura controlada cerca de los bordes: voladura previa a la división, voladura suave y voladura de amortiguación. Entre los tres métodos de voladura controlada de bordes, la voladura de amortiguación es la más simple, involucrando solo la última fila de carga de un solo orificio en la red principal de pozos de voladura. Cuando el diámetro del agujero es de 100-115 mm, el espaciado del agujero es de 1,5 m, la línea de resistencia (o espaciado de fila) es de 1,8 m, la densidad de carga de la línea es de 0,37-1,12 kg/m y la longitud de llenado es igual a la longitud de la línea de resistencia. El uso de este parámetro de voladura puede evitar daños graves al borde y garantizar la seguridad y estabilidad del borde. 4 Conclusión A través de repetidas pruebas de voladura de agujeros de profundidad media, se encontró que después de que se usaron los parámetros de voladura para la construcción, la masa rocosa volada se rompió por completo y los bloques fueron uniformes. Los bloques de roca de más de 1 m3 se pudieron controlar dentro del 20%, y el terremoto de voladura, la onda de choque y las rocas voladoras se pudieron controlar de forma segura. Conclusión de la prueba: 1) En comparación con la operación de voladura con taladro neumático portátil, el volumen de voladura de agujeros de profundidad media aumentó geométricamente, el número de veces de voladura se redujo en gran medida y se mejoró la seguridad de la construcción. 2) Después de la voladura, la pila de escoria se concentró, lo que favoreció la carga y el transporte, y la eficiencia de producción mejoró significativamente. 3) En comparación con la operación de voladura con taladro neumático portátil, el consumo unitario promedio de explosivos, la cantidad de detonadores utilizados, el costo de perforación, el costo de mano de obra,El consumo de combustible y otros costos directos de producción de la piedra fueron menores que los de la voladura de roca con perforadora neumática portátil. 4) Como disciplina experimental, la voladura se ve muy afectada por el entorno de voladura y las características de la roca. Solo mediante la práctica repetida, el análisis y la investigación se pueden dominar los parámetros de voladura adecuados.
