Planung und Bau von Mittel- und Tieflochsprengungen im Steinbruch
1. Auswahl von Gesteinsbohrgeräten und Sprenggeräten 1.1 Auswahl von Gesteinsbohrgeräten Mitteltiefes Sprengen bezieht sich auf Sprengarbeiten mit einer Bohrlochtiefe von mehr als 5 m und einem Bohrlochdurchmesser von mehr als 75 mm. Die Eigenschaften des Sprenglochs bestimmen, dass die Gesteinsbohrgeräte Tieflochbohrwerkzeuge verwenden müssen. In diesem Plan wird der Xuanhua Ingersoll Rand CM351-Imlochbohrer verwendet, der für verschiedene Gesteine mit einer Gesteinshärte f im Bereich von 6 bis 20 geeignet ist. Der Bohrlochdurchmesser beträgt 115 mm, die Bohrlochtiefe kann 30 m erreichen und die Bohrstangenlänge beträgt 3 m. 1.2 Auswahl von Sprenggeräten 1)
Sprengstoffarten und Sprengladungen: Es werden 2#-Gesteins-Ammoniumnitratsprengstoffe verwendet, und Emulsionssprengstoffe werden zum Sprengen von Ladungen in Gegenwart von Wasser verwendet. Darüber hinaus kann die Verwendung von säulenförmigen Ladungen den Sprengstoff gleichmäßiger im Gestein verteilen, was das Sprengvolumen pro Meter erhöhen und den Einheitsverbrauch an Sprengstoff reduzieren kann, wodurch die verwendete Sprengstoffmenge verringert und die Entwicklungskosten gesenkt werden. 2) Auswahl des Zünders: Außerhalb des Lochs werden sofortige elektrische Zünder verwendet, innerhalb des Lochs werden segmentierte Zündschnüre verwendet und in der 1. bis 3. Reihe werden jeweils 1., 3. und 5. Abschnitt von Leitungen verwendet, mit einer Verzögerungszeit von 25 ms für jeden Abschnitt. 3) Zündstromversorgung: Zur Detonation wird ein Zünder vom Typ GFB-1200 verwendet. 2 Ermittlung der Sprengparameter Stufenfaktoren (siehe Abbildung 1, schematische Darstellung der Sprenglochparameter): Stufenhöhe H, Chassis-Widerstandslinie Wd, Lochabstand a, Reihenabstand b, Lochtiefe L, Supertiefe hc, Fülllänge Lt.
Die Auswahl der Sprengparameter und der Bohrlochnetzparameter wirkt sich direkt auf die Sprengwirkung aus. Die meisten Kiesfelder in einer bestimmten Stadt sind mittelharte Granitminen mit entwickelten Fugen, einem Protsky-Koeffizienten von 7 bis 12 und guter Sprengbarkeit des Gesteins. Bohrformen können in Schrägbohren und Vertikalbohren unterteilt werden. Das Schrägbohren weist gleichmäßige Widerstandslinien und gleichmäßige Sprengblockgrößen auf, die Betriebstechnologie ist jedoch komplex; die Vertikalbohrtechnologie ist einfach und schnell. Da das Sprengen mitteltiefer Löcher derzeit noch nicht weit verbreitet ist und das zuständige Personal im Steinbruch nicht mit den wesentlichen Vorgängen vertraut ist, ist es ratsam, zunächst eine relativ einfache Vertikalbohrmethode anzuwenden. 1) Sprenglochdurchmesser d Der Durchmesser des Bohrers des Imlochbohrers beträgt 115 mm, sodass der Sprenglochdurchmesser d 115 mm beträgt.2) Chassis-Widerstandslinie Wd
①Entsprechend der sicheren Arbeitsbreite der Bohranlage
Wd≥h·ctg（α+β） In der Formel: h – Stufenhöhe, also 10 m; α – Stufenböschungswinkel. Bei der tatsächlichen Produktion werden Bagger zur Produktion verwendet und der Böschungswinkel kann 75° erreichen. β – Der Abstand von der Mitte des Sprenglochs bis zur Spitze der Böschung beträgt 2,5 m. Dann gilt Wd≥h·ctg（α+β）=10×ctg75°+2,5=5,2 m. ② Berechne gemäß der empirischen Formel von Davydov: Wd=53·KT·d·(Δe/γ)1/2, wobei: d – Öffnung ist 0,115 m; KT – Erzbruchkoeffizient, nehme 1,1; Δ – Ladungsdichte wird aus aktuellen Erfahrungen übernommen und beträgt 0,6 g/cm³; γ – Gesteinsschüttdichte, die 2,5 t/m3 beträgt; e – Korrekturkoeffizient für die Sprengkraft, nehmen Sie 1. Dann Wd = 53 × 1,1 × 0,115 × (0,6 × 1/2,5) 1/2 = 3,3 m. Kombiniert mit ① und ② nehmen Sie Wd = 4 m3) Lochabstand a, Reihenabstand b. Entsprechend beträgt die Lochfläche für die optimale Sprengwirkung 14,5 m2.
a=m·Wd, m ist der Dichtekoeffizient der Sprenglöcher, der Wertebereich liegt zwischen 0,8 und 1,4, hier wird m als 1,1 angenommen, dann ist a=1,1×4=4,4 m. Entsprechend dem tatsächlichen Wert
wie folgt:
Nehmen Sie den Lochabstand a = 4,5 m und berechnen Sie den Reihenabstand b = 3 m entsprechend der Lochnetzfläche. 4) Lochtiefe L und Übertiefe hc Um den Klemmeffekt des Bodengesteins zu überwinden und nach der Sprengung kein Fundament zu hinterlassen, muss das Sprengloch überbohrt werden. Zu tief wird Sprengstoff verschwendet, während zu klein Fundamente verursacht und das Be- und Entladen beeinträchtigt. Im Allgemeinen werden die folgenden Werte verwendet:
hc=（0,15-0,35）d, nehmen Sie 0,25·Wd=0,25×4=1 m
L=h+hc=10+1=11 m5) Fülllänge Lt Fülllänge Lt=（16-32） d, nehme 2,8 m6) Einheitlicher Sprengstoffverbrauch q wird aus Erfahrungswerten übernommen q=0,45 kg/m3 7) Füllmenge pro Sprengloch Q ①Nach der pro Loch gesprengten Erz- und Gesteinsmenge Q=q·a·h·Wd=0,45×4,5×10×4=81 kg ②Nach der Menge an Sprengstoff, die aufgenommen werden kann
Q=L·op=(L-Lt)·p In der Formel: Lo – Länge der Sprengladung, L-Lt=11 -2,8 =8,2
m; p——Ladung pro m Sprengloch, Ladungsdichte beträgt 7,1 kg/m
Q=8,2×7,1=58,22 kgKombiniert man ① und ②, erhält man Q=58,5 kg8) Anzahl der Sprenglöcher N
Während des Baus entsprechend dem jeweiligen Gelände anordnen. Nach der Überprüfung der Sprengsicherheit simulieren wir hier die Berechnung mit 15 Löchern pro Reihe und jeweils 3 Reihen (dasselbe gilt unten). Dann N=15×3=45 9) Gesamtladung Q total Q total = 45×58,5=2 632,5 kg3 Sprengsicherheit Gemäß den Genehmigungsanforderungen des Steinbruchs liegt der Steinbruch im Allgemeinen weit vom Dorf entfernt und der sofortige Lärm der Sprengung und der Rauch der Explosion haben keine offensichtlichen Auswirkungen auf die Umgebung. Diese beiden Punkte können bei der Konstruktion vernachlässigt werden. Im Folgenden werden die notwendigen Sicherheitsüberprüfungen der Sprengseismikwelle, der Sprengluftstoßwelle und einzelner fliegender Steine aufgeführt. 3.1 Der Sicherheitsabstand von Bodenstrukturen zu Sprengseismikwellen kann gemäß der folgenden Formel (Formel 1) berechnet und gemäß Formel 2 überprüft werden. Rd=Kd·fn·Q1/3 (1) V=K·(Q1/3/R)
α (2) Dabei ist: Rd ——Sicherheitsabstand der seismische Sprengwelle; Kd ——Fundamentkoeffizient, der je nach Gesteinseigenschaften mit 10 angenommen wird; fn ——Sprengkoeffizient, der je nach Sprengwirkungsindex mit 0,7 angenommen wird; Q ——maximale Sprengstoffmenge eines Abschnitts, die 13162,5 kg beträgt
(Gemäß dem Diagramm des Sprengnetzes beträgt die maximale Anzahl von Sprenglöchern in einem Sprengabschnitt 15, sodass die maximale Sprengstoffmenge eines Sprengabschnitts 15 × 58,5 = 13.162,5 kg beträgt.) R – der Abstand zwischen dem Sprengzentrum und dem geschützten Gebäude beträgt 190 m, sodass Rd = 10 × 0,7 × (13.162,5)1/3 = 165 m beträgt.
Der geplante Werkzeugraum und andere Gebäude und Bauwerke sind in dem abgebauten Gebiet angeordnet, mit einem Abstand von etwa 190 m, was den Anforderungen entspricht. V——Vibrationsgeschwindigkeit von Bodenpunkten in cm/s; K——Standortkoeffizient in Bezug auf die Gesteinseigenschaften, angenommen als 160; R——Entfernung zwischen Sprengzentrum und geschütztem Gebäude, 190 m; α——Sprengstoffdämpfungsindex, angenommen als 1,7, dann V=160×(13 162,5)1/3/190)1,7=4,6 cm/s. Die folgenden Sicherheitswerte für die seismische Geschwindigkeit sind in den "Sicherheitsvorschriften für Sprengungen" festgelegt:
①Erdhöhlen, Lehmhäuser, Häuser aus Naturstein, 1,0 cm/s; ②Allgemein
Backsteinhäuser, erdbebensichere Großblockgebäude 2–3 cm/s; ③ Häuser mit Stahlbetonrahmen 5 cm/s. Da es sich bei allen Arten von Bauwerken im Steinbruch um Häuser mit Stahlbetonrahmen handelt, erfüllen sie die Anforderungen. 3.2 Luftstoßwelle Δp=K·(Q1/3/R)α, wobei: K – empirischer Koeffizient, bei Stufensprengungen im Allgemeinen 1,48; α – empirischer Dämpfungsindex 1,55; Q – Sprengladung im größten Abschnitt 13 162,5 kg; K – Entfernung vom Sprengzentrum zum geschützten Objekt 190 m, dann Δp=1,48×(13 162,5)1/3/190)1,55=0,058. Statistischen Daten zufolge verursacht eine Luftstoßwelle bei 0,2–0,3 kg/cm² leichte Prellungen bei Personen. Bei einer Stoßwelle von 0,7 bis 1,0 kg/cm2 ist dies für leichte Bauwerke sicher. 3.3 Sicherheitsabstand einzelner umherfliegender Steine Gemäß den Bestimmungen der "Sicherheitsbestimmungen für Sprengungen" darf der Sicherheitsabstand einzelner umherfliegender Steine bei Tieflochsprengungen zu Menschen nicht weniger als 200 m betragen. Daher sollte der Sicherheitswarnbereich über 200 m liegen. 3.4 Kontrolliertes Sprengen in der Nähe fester Grenzen Die maximale Abbauhöhe des Steinbruchs beträgt 110 m und die minimale Abbauhöhe beträgt +30 m, sodass die endgültige Höhe der Grenze etwa 80 m beträgt. Um die Sicherheit und Stabilität der Grenzen während des gesamten Abbauprozesses zu gewährleisten, sollten in der Nähe der Grenzen kontrollierte Sprengungen verwendet werden. Es gibt drei Methoden für kontrolliertes Sprengen in der Nähe der Grenzen: Vorspaltsprengen, sanftes Sprengen und Puffersprengen. Von den drei Methoden zum kontrollierten Sprengen von Grenzen ist das Puffersprengen die einfachste, da dabei nur die letzte Reihe einer einzelnen Sprengladung im Hauptsprenglochnetz gesprengt wird. Bei einem Sprenglochdurchmesser von 100–115 mm beträgt der Sprenglochabstand 1,5 m, die Widerstandslinie (oder der Reihenabstand) 1,8 m, die Linienladungsdichte 0,37–1,12 kg/m und die Fülllänge entspricht der Länge der Widerstandslinie. Durch die Verwendung dieser Sprengparameter können schwere Schäden an der Grenze vermieden und die Sicherheit und Stabilität der Grenze gewährleistet werden. 4 Schlussfolgerung Durch wiederholte Sprengtests mit mitteltiefen Löchern wurde festgestellt, dass nach Verwendung dieser Sprengparameter für den Bau die gesprengte Felsmasse vollständig zerbrochen und die Blöcke gleichmäßig waren. Felsblöcke, die größer als 1 m3 waren, konnten innerhalb von 20 % kontrolliert werden, und Erdbeben, Stoßwellen und Steinschläge konnten sicher kontrolliert werden. Testfazit: 1) Im Vergleich zum handgeführten pneumatischen Bohrsprengen wurde das Sprengvolumen beim Sprengen mitteltiefer Löcher geometrisch erhöht, die Anzahl der Sprengvorgänge wurde erheblich reduziert und die Sicherheit der Konstruktion wurde verbessert. 2) Nach dem Sprengen wurde der Schlackenhaufen konzentriert, was das Laden und den Transport erleichterte und die Produktionseffizienz deutlich verbesserte. 3) Im Vergleich zum handgeführten pneumatischen Bohrsprengen wurden der durchschnittliche Stückverbrauch an Sprengstoff, die Anzahl der verwendeten Zünder, die Bohrkosten, die Arbeitskosten usw. gesenkt.Der Kraftstoffverbrauch und andere direkte Produktionskosten des Steins waren alle geringer als bei der Felssprengung mit handgeführten pneumatischen Bohrern. 4) Als experimentelle Disziplin wird das Sprengen stark von der Sprengumgebung und den Gesteinseigenschaften beeinflusst. Nur durch wiederholtes Üben, Analysieren und Forschen können die geeigneten Sprengparameter erlernt werden.
