干旱区露天煤矿非构造裂隙破岩机理与爆破设计方案优化

Xinjiang is one of the richest coal resources provinces in China. It has important scientific and productive significance to carry out the research of non-tectonic fissures rock breaking process and mechanism in order to promote the blasting technology level, bring about the safe and efficient exploitation, and reduce the accident rate of open-pit coal mine. Based on the exploration and analysis of geological conditions, rock mass covered conditions, constitution of heterogeneity rock mass rupture surface and non-tectonic fissures rocks characteristics, this project expounds the rock breaking mechanism of non-tectonic fissures rocks of open-pit coal mine. Also this project analyzes the impact of explosion stress wave and detonation gases on non-tectonic fissures rocks blasting, in order to establish the burst strength of non-tectonic fissures rocks. In addition, based on the analysis of the gunpowder location, loaded structure of gunpowder, patterns of initiation blasting and blasting, this project optimizes the bursting parameters and design of open-pit coal mine, which will benefit the development and strategic plan of coal industry in Xinjiang.

新疆是我国煤炭资源最为丰富的省区之一，开展非构造裂隙破岩过程与机理研究对提高新疆干旱区露天煤矿爆破技术水平，实现露天煤矿的安全、高效开采，降低事故发生率具有重要科学和生产意义。本项目以新疆典型露天煤矿为研究靶区，通过对矿山地质条件、岩体赋存状况、非均质岩体破裂面构成、形态以及非构造裂隙产状和岩性特点的勘查分析，揭示干旱环境条件下露天煤矿非构造裂隙破岩机理；通过对爆炸应力波和爆生气体对非构造裂隙岩体破碎影响的分析，研究确立露天煤矿非构造裂隙岩体的爆破强度与方式；通过对药包位置、装药结构、起爆方法和爆破方式等关键爆破作业环节方面的分析，研发提出优化的爆破参数和先进、适用的爆破设计网路，研究提出在非构造裂隙岩体条件下的安全、高效爆破方案，从本质上提高露天煤矿爆破的安全性和可靠性，为加快新疆煤炭产业发展，实现国家"西煤东运"、"西电东送"的战略部署提供科学依据。

项目背景：本项目以新疆典型露天煤矿为研究靶区，通过对矿山非均质岩体岩性特点的勘查分析，研发提出优化的爆破参数和先进、适用的爆破设计网路，确保露天矿安全、高效开采。.主要研究内容：（1）研究提出干旱气候环境条件下露天煤矿非构造裂隙破岩机理；（2）分析提出影响非构造裂隙岩体爆破效果因素；（3）研发提出安全、适用的爆破设计方案即。.重要结果：（1）非构造裂隙沿正向自由面顺层方向分布时，为防止爆破岩石大块沿正向自由面顺层抛出，设计采用双侧向自由面对称性非电导爆管+“四通”的“V”型斜线逐孔毫秒微差起爆网路。起爆点位于正向自由面第一排孔中间由外向内“V”型斜线传爆，使每个后爆孔有3个侧向自由面；（2）对于剪节理作用减弱而张节理作用增强的非均质岩体炮区，设计采用不对称的非电导爆管+“四通”的单侧向自由面“V”型斜线逐孔毫秒微差起爆网路，使每个后爆孔有2-3个侧向自由面；（3）对于存在共轭的“x”型节理的复杂岩体，设计采用导爆管+导爆索的分区、分段多排孔排间毫秒微差安全复式爆破网路；（4）对于节理、裂隙间隔赋存或局部较发育的炮区，设计采用在节理、裂隙发育地段布设爆破作用线非电导爆管+“四通”的斜线逐孔毫秒微差爆破网路，不耦合分段或连续集中装药，大区深孔爆破；（5）对于非均质山坡露天矿，根据山体高度和倾角不同，采用不同的爆破设计网路：①山体高度大于50m，山体倾角大于45°的山坡露天矿，设计采用爆破作用线分区、分段“V”型斜线逐孔毫秒微差非电导爆管爆破网路，不耦合柱状分段装药，下分台阶先起爆，上分台阶间隔100ms再次起爆；②山体高度35-50m，山体倾角30-45°的山体露天矿，设计采用间隔爆破作用线分区、分段斜线逐孔毫秒微差非电导爆管爆破网路，分层同时起爆，散状耦合分段装药；③山体高度小于35m，山体倾角小于30°的山坡露天矿，设计采用沿工作面水平方向分区、分段爆破作用线直线型逐孔毫秒微差非电导爆管爆破网路，散状连续集中耦合装药，两个台阶一组同时起爆。.关键数据： 深凹露天煤矿和山坡露天矿非均质岩体内每增加一个侧向自由面，同规格的岩石大块率分别降低10-20%和4-6%不等；爆堆顺层抛出距离减少2～3m和4-5m，爆后岩块平均尺寸不超过：1.0m×0.8m×0.5m。.科学意义：2015.1.1-2017.12.1年间，研究成果在新疆露天矿使用，节约爆破成本770万元。