中小孔径爆破拆除采矿场矿石过渡破碎站

中小孔径爆破拆除采矿场岩石过渡破碎站康拓新摘要某铁矿采矿场过渡破碎站爆破拆除工作涉及到碎石机、钻机、钩机等多种辅助设备，同时还涉及到穿孔、爆破、采装、运输、钢筋切割等生产组织环节。本文重点对利用中小孔径爆破拆除某铁矿采矿场岩石过渡破碎站方案制定与选择、施工中取得的一些经验等进行了论述。中小孔径的爆破在过渡破碎站拆除工作中的成功应用，为将中小孔径爆破技术运用于地下建筑物或掩体拆除工程取得了实践经验。关键词破碎站拆除爆破中小孔径爆破技术在拆除爆破工作中的应用结论1前言某铁矿是露天矿山，随着开采水平的不断下移，矿车运距越来越大，矿石生产成本不断增加。为了适应生产形势的要求，缩短运输距离，提高运输效率、降低矿石成本，半移动式岩石破碎站实现了搬迁。由于原过渡岩石破碎站在采区边界内，需要进行拆除处理，该项工作是一项具有一定难度的工程2过渡破碎站拆除工程概况某铁矿过渡岩石破碎站位于采场内上盘10m水平，新的半移动式破碎站建成投产后，原来的破碎站需要进行拆除。原岩石破碎站结构为钢筋混凝土结构，整体工程量较大，经计算，需要拆除的钢筋混凝土的体积约3500m3。经查看图纸和现场实地踏勘，需拆除的建筑物中的破碎机基础、挡土墙及侧壁全部为浇注钢筋混凝土，结构内钢筋密度较大，且需拆除的构件最高达18.4m，厚度最大达10m，因此拆除难度较大。过渡岩石破碎站拆除涉及到碎石机、边坡钻、钩机等多种设备，同时还涉及到爆破、采装、运输、钢筋切割等工序，是一项施工组织难度大、工序比较复杂的一项工程。3边坡钻机的主要用途目前某铁矿使用的F-9中小孔径边坡钻机，移动及穿孔作业非常灵活。F-9边坡钻机目前主要应用在边坡预裂爆破穿孔、采场大块处理、采场边帮根底处理、大型设备不能进行穿孔的部位辅助正常的生产爆破。应用于边坡预裂爆破穿孔具有穿孔效率高、爆破效果好等优点，但需要较高质量的穿孔工作平台；应用于采场大块处理穿孔效果远远高于普通小孔径凿岩机，但爆破装药量不易控制，爆破效果相对较差；用于根底处理无论是爆破效率还是爆破效果均优于普通小孔径凿岩机；应用于正常爆破，相对中孔径牙轮钻机而言，则具备受场地空间制约小、穿孔方向灵活、爆破质量高等特点，但缺点是爆破效率低。4过渡破碎站拆除方案根据某铁矿具体条件，可采用液压碎石机拆除、牙轮钻机穿孔爆破拆除、边坡钻机穿孔爆破辅助液压碎石机拆除三套拆除方案，具体拆除施工方案如下。4.1方案一采用液压碎石机拆除4.1.1该方案应用某铁矿处理采场大块的液压碎石机，由上全下对钢筋混凝土结构逐层拆除，同时气割配合切割废旧钢筋，挖沟机及时清理废料，将废料甩至-5m水平。因拆除的废料中含有钢筋等铁器，故废料不能进入东排破碎站，需由电铲装车直接运到排土场。4.1.2按照液压碎石机每个台班可拆除150m3混凝土计算，总共3500皿混凝土需要24个台班。按照液压碎石机最大的作业高度，分层处理。碎石机每层处理的高度为2.5m，将分层高度的混凝土处理后，气割将暴露的钢筋切割回收，挖沟机将废渣清出，直接甩到-5m水平，并准备出下水平碎石机作业通道，破碎站周围虚方的高度随着破碎站混凝土高度的降低同时降低，这是一个循环过程。每个循环下降2.5m，破碎站总高度18.4m，需要8个循环，平均每个循环需要液压碎石机机破碎450m3混凝土，工需要3天。同时每个循环切割钢筋需要0.5天，挖沟机降方需要3天，共计6.5天，8个循环共需要52天。即在挖沟机和碎石机能够完全保证的情况下，拆除破碎站需要52天。4.2方案二采用牙轮钻穿孔爆破即用250mm孔径的钻机对岩石破碎站基坑基础、挡墙实施穿孔爆破拆除。因牙轮钻机受作业空间限制，只能采用一次穿孔爆破。4.2.1破碎站基坑爆破设计段高(H):H=17m孔深(L)：L=18m崖边距(Y)：距挡墙外边Y=1m抵抗线(w): w1=4.35〜4.1m w2=1.8m w3=3.8m孔间距(a)： a1=3〜3.3m a2=4.2m单孔药量(Q):Q=314〜400kg爆破孔数：8个注：W是指钢筋混凝土的抵抗线,不含1m厚的虚方抵抗线，如含虚方，其抵抗线应再加1m。4.2.2破碎站两侧挡墙爆破设计段高(H):H=17m孔深(L)：L=18m崖边距(Y)：距挡墙外边Y=5m抵抗线(w):w=4m含0.5m的钢筋混凝土抵抗线。孔间距(a)： a=5〜6m单孔药量(Q):Q=328〜400kg孔数：8个。4.2.3通用爆破设计及说明w1一墙厚0.8m处的抵抗线W2—墙厚0.6m处的抵抗线W3—墙体2.8m处的抵抗线a1一墙厚0.8m处的孔间距a2—墙厚0.6m处的孔间距装药结构：分3段装药。每段间隔2.8〜3m。延迟时间：孔间延迟，延迟时间50ms。爆破震动较核：条件：距岩石巷道口1103m,K值取200,a值取1.65,V值取10cm/s。最大一段安全药量：Q安全=R3(V/K)3/a=1103(10/200)3/1.65=5736kg校核：QVQ ，爆破对巷道是安全的。安全4.3方案三边坡钻机穿孔爆破辅助液压碎石机拆除该方案将破碎站分成六层拆除。第一层：从+1〜-1m(0m水平的绝对标高为+10m)，拆除的混凝土的高度为2m，厚度为0.6〜0.8m，体积为59.04m3，全部采用碎石机处理，计划碎石机处理半天，气割切割回收钢筋后，挖沟机将废料清出。同时周围的虚方标高也从0m降到-1m水平。计划工期2天。第二层:从-1〜-2m的混凝土结构是一个矩形平台，平台长15.5m，宽12.6m，厚度1m，平台中央是一个直径5.5m的圆形孔，要拆除的混凝土体积为174.65m3,钢筋的直径为16mm，网度为0.1mX0.1m。采用边坡钻机穿孔爆破。孔网为1X1m2,孔深0.7m,总的穿孔米道为140m,穿孔时对四周按3米孔深先穿孔，中间部位按照设计孔深穿孔。单耗取1.5kg/m3,则单孔装药量为1kg。需要炸药260kg。钻机穿孔1天，爆破1天，清理3天（包括气割时间），挖沟机降方2天，计划工期7天。第三层：从-2m水平〜-6.95m水平。混凝土结构为三面墙加四根立柱，墙体厚度0.8m，高度4.95m。单个立柱面积为2X1.8m2，高度0.95m，本层混凝土体积为199m3。在墙体中间打一排孔，孔深4.5m，下水平控制到-6.95m水平平台不被破坏。孔距1m，共计需打孔45孔，穿孔米道为202.5m。需要炸药300kg。穿孔1天，爆破1天，清理废渣3天，切割钢筋2天。本水平需降方5m，挖沟机降方需要5天。计划需要工期12天。第四层：从-6.95m水平〜-9.65m水平，混凝土体积为490m3，高度2.7m。需要打孔180孔，孔深2.5m，共计穿孔米道450m。需要炸药730kg。穿孔1天，爆破1天，切割钢筋3天，挖沟机清理废渣3天，同时挖沟机降方需要3天，共计需要工期11天。第五层：从-9.69m水平〜-13.8m水平，段高为4.15m，混凝土体积为485m3,需要穿孔120孔，穿孔米道为480m，需要炸药720kg。穿孔1天，爆破1天，切割钢筋3天，挖沟机清理废渣3天，同时挖沟机降方需要5天，共计需要工期13天。第六层：从-13.8m〜-17.2m水平段高为3.4m，混凝土体积为342m3，需要穿孔100孔，穿孔米道为300m，需要炸药500kg。穿孔1天，爆破1天，切割钢筋2天，挖沟机清理废渣2天，同时挖沟机降方需要5天，共计需要工期11天。其余还有挡土墙混凝土750m3,墙体厚度为0.5m，考虑直接使用碎石机处理，需要工期7天，以上各部分拆除累计需要工期63天。拆除爆破分层状况及爆破设计简要说明：如图1、图2、图3

1^-1局度2mT至-Z高度2米、-21^-1局度2mT至-Z高度2米、-2至-8.9S米%为图1过渡岩石破碎站拆除示意图12.6m图2第二层拆除爆破孔网布置示意图图3第三、四、五、六层拆除爆破孔网布置图爆破设计说明：平台内均匀布置孔网1X1m2,孔深0.7m2,墙面四周墙在中间打一单排孔孔距1m孔深3.5m以不破坏下水平平台为基本；装药结构浅孔采用细长药包四周填塞紧密；四周深孔亦采用细长药包，采用导爆索作为起爆体；联线方式采用地表延时控制逐段起爆。4.4方案选择比较上述三个方案，方案一破碎站下部的钢筋混凝土的厚度较大，通过现场试验，在高标号混凝土钢筋密集部位液压碎石机处理进度相当缓慢，设备易耗备件损耗严重，因此方案一不可行。方案二存在的问题是部分炮孔均打在虚方上，很难成孔，孔深难打到设计深度，爆破效果不能保证，如孔深小于14m时，基坑部位-6.95〜-13.8m处爆破质量更难保。同时一次穿孔装药量多，爆破能量很难均匀分布，爆破安全不易保证。通过对比采用方案三。5安全措施5.1碎石机、钩机、边坡钻机作业时严格按照规程规定进行作业；特别是做好下方环境确认，确认人员、设备全部撤出后作业。5.2需要气割切割处理时要严格执行相关规定。5.3爆破设计与施工安排经验丰富的爆破专工进行，保证爆破设计既不脱离方案要求又能够结合现场实际并真正组织好爆破施工。5.4爆破现场施工严格按照爆破设计进行。5.5爆破施工现场要严格执行安全、技术规程。5.6爆破警戒必须做好确认保证警戒距离和警戒点位等方面的要求。5.7需要推土机作业时严格执行推土机安全规定。5.8注意环境确认，特别是周围虚方较大的地方做好确认保证安全。6应用设备KT-330C液压碎石机一台。F-9边坡钻机一台。6.3推土机一台。6.4反铲（挖沟机一台）。6.5其他设备:4m3电铲、气焊、矿车等。7施工概况现场具体施工基本上按照方案三进行，安排经验丰富的爆破工程师进行爆破设计与施工，保证爆破设计既不脱离方案要求又能够结合现场实际适当调整，并严密组织好爆破施工。7.1由于钢筋过度密集，采用碎石机实施第一层拆除处理时，工作进度非常缓慢，效率比计划降低一倍以上，因此拆除工作进行一天后改为边坡钻机穿孔爆破，碎石机只能进行一部分辅助工作。7.2前期边坡钻机穿孔的穿孔直径为0117mm，后期由于钢筋密集，穿孔很困难，改用690mm钻头。7.3第一层的爆破由于挡墙厚度很小，只有0.6〜0.8m，而边坡钻机的穿孔直径0117mm，抵抗线很小对爆破飞石控制极为不利。现场实际施工过程中，爆破装药结构采用不耦合装药，即保证了拉伸应力波能够将需要破坏的结构拉伸破碎，又缓冲了爆破能量，保证了爆破安全。对于后期的多次爆破也同样采取了不耦合装药结构。不耦合装药的线装要密度、装药高度、装药量需要考虑抵抗线、孔径大小、现场环境、结构特点、炸药单耗等因素进行认真选取。7.4对于在地表以下的部位拆除爆破大部分都采取了增大药量的方法，提高了爆破效果，减少了碎石机和气割辅助工作量。7.5该部位的拆除工作于2007年元月15日正式开始进行，经过20次拆除爆破，并合理组织协调挖沟机、边坡钻机、碎石机、电铲、推土机等设备辅助作业，于2月26日完成过渡破碎站系统的主体拆除爆破工作，历时50天。过渡岩石破碎站拆除施工是将中小孔径爆破技术运用于地下建筑物或掩体拆除工程的一次大胆尝试，取得了较好的效果。8结论8.1过渡破碎站拆除爆破没有按照传统的方法即使用于提凿岩机一次穿孔，一次进行爆破的方式，而是利用中小孔径爆破技术，并取得了成功的经验，为大型地下钢筋混凝土结构物或掩体的拆除提供了一种机械化的拆除方法。8.2钢筋混凝土结构的钢筋如果过度密集可以通过进一步缩小孔径的办法加以解决，如使用①80mm钻头或者更小直径的小孔径钻头。8.3穿孔设计需要根据原破碎站建设施工图来确定现场穿孔位置，以避开密集的钢筋结构。8.4通过采取必要的控制爆破技术手段能够解决小抵抗线部位爆破的飞