复杂环境露天矿残留危岩体的隐患治理

复杂环境露天矿残留危岩体的隐患治理

引言

因生产过程不规范或者某些历史原因,很多露天矿山上存在着残留危岩体的隐患,此类危岩体好比险山危峰,这类岩体多为陡坎立面,高差大、体量大、裂隙结理发育,危险性很大。在如今建设标准化矿山和建设绿色矿山的国家政策面前,如何安全高效地排除此类隐患,是很多有类似情况的矿山单位急需解决的问题。江西某灰岩矿山,由于历史遗留原因,在资源整合前已被乱采乱挖形成了残留危岩体,且周边环境极其复杂。自2018年8月开始,着手对该矿山该残留危岩体进行隐患治理,针对易造成滚石或个别飞石损坏设备设施及建构筑物的复杂环境,施工单位制定了控制爆破方案,并采取必要的安全防护措施,同时配合机械施工,最终很好地完成了隐患的治理。

一、工程概况

该矿山残留危岩体(如图1图2),分为区域A区域B,两区域本不相连,因隐患治理需要,安排设备倒运土石方并用挖掘机构筑了两区域间的联络道路。该危岩体东、西、北三侧为陡坎,东西平均长度约85m,南北平均长度约80m(以处理至+125m标高计算)。北侧已开采至+125m平台,隐患治理目标标高为+125m,区域A最高点+154.6m,需降高差29.6m,区域B最高点+167.4m,需降高差42.4m。周边环境极为复杂,该危岩体距离破碎机和机电室最近距离为66.5m和80.8m,而破碎机和机电室的标高为+110.7m,最大高差达56.7m;距离运输皮带约77m,高差约62m;距离加油站为153m,高差约65m;距离铸铁厂、水泥砖厂和制砂厂约135m,高差约65m。同时还有乡村道路、石灰石加工厂以及垃圾收集点等诸多建构筑物。

二、施工思路及治理方案

1.施工总体思路。该残留危岩体分成A、B两个区域,两区域分开施工,前期施工精力主要放在区域A。区域A的开采施工,可充分利用靠近区域B的土石方修筑联络道路至区域A的顶部,使用破碎锤整平区域A的顶部并创造高风压钻机的钻孔平台。待区域A施工至标高1(如图2)时,暂停区域A的施工,转而施工区域B,将大量土石方甩方至区域B(保留适量矿石以应对区域A的后期开采,避免重复甩方),尽量抬升联络道路高度,以便于区域B各项施工。区域B的处理施工,前期需钻抬眼爆破(如图2示意),抬眼法开采降段至合适位置后,采用常规竖直孔爆破。最终两区域全部处理至+125m高度(即图2中最低平面)。

2.爆破施工技术方案。(1)竖直孔爆破施工。按施工顺序进行说明,先施工区域A,区域A采取竖直孔爆破施工,其难点在于顶部地形不规则,需精心布孔、认真钻孔,更要认真进行爆破设计和组织爆破施工。区域A施工至标高1(图2)时,告一段落,转而全力施工区域B,区域B难点在于前期需抬眼法爆破施工,且地形复杂、岩石早被爆破扰动以至裂隙增多,钻孔难,装药难,堵塞难。施工中需用到木梯、麻绳、铁锹、PVC管以及粘土、水等种种工具及材料,需精心安排、统筹组织、认真施工,考虑种种细节。施工至合适位置时,转为竖直孔爆破,借鉴区域A的竖直孔爆破经验。竖直孔爆破以区域A为例作具体技术说明:采用履带式高风压钻机钻孔,分台阶爆破降段。区域A顶部标高154.6m,计划三个台阶标高为145m、135m和125m,详见图3。雷管毫秒微差爆破,装药方式为分层间隔装药(视情况可采用底部径向耦合装药上部径向不耦合装药)。根据爆破效果及爆破危害程度对爆破参数及时调整。爆破完确定安全后,计划下一炮钻机行进道路等问题,综合考虑矿堆的合理利用(平整为钻机道路或借助矿堆进行钻孔等)。循环作业时注意调整挖掘机甩方清除矿堆和修筑钻机行进道路等的关系、顺序。(2)抬眼法爆破施工。对于区域B,受高差太大的条件限制,前期因无法实现修筑联络道路使履带式设备行进至区域B顶部,只能采用抬眼法爆破施工,将上部矿石爆落,降低区域B的高度,抬眼要求炮孔略向下倾斜(孔底低于孔口,便于装药填塞);该位置危岩体东西宽度11.6m,首炮眼孔孔数11个,采用110mm孔径。因抬眼堵塞施工难度大、堵塞质量不如竖直孔,且考虑到炮口方向上有破碎机和机电室,这里选用堵塞5.1m,如此就形成了药柱东侧最小抵抗线4.1m,药柱西侧(堵塞)5.1m,药柱长度1.9m的情况(图4)。爆破后大块较多,及时二次破碎将大块解小,以方便下一步施工。区域B首次爆破炮口方向面向西。此次爆破后,及时甩方清理矿渣,视情况保留部分矿渣,用于修筑钻机工作平台,调整最小抵抗线方向为面向北(例如东侧4.5m、西侧5m、北侧3m,如此向北爆破,更为安全),自北向南逐炮推进,择机创造条件,尽早实现竖直钻孔爆破,实践证明,该方法比抬眼法爆破更为安全。

三、安全施工措施

1.爆破飞石控制。爆区表面采用炮被覆盖,单块炮被规格为1.6m×1.6m,重75kg,多块炮被用铁丝紧固的连接在一起,形成一副整张炮被,个别不确定的眼孔可叠加炮被。特别注意事项:炮被重量很大,必须是4人抬起且抬离地面,切不可在炮地内拖动,以免损伤导爆管及网路;为了保护好导爆管及网路,将导爆管网路捋好捋顺,使用编织袋将导爆管包好且多包几层,确保不被损伤。区域B抬眼爆破时,在炮口正前方搭设防飞石竹排。竹排宽度超过炮区宽度4m(南侧更危险,超出3m;北侧危险较小,超出1m即可),高度超出炮区高度2m,竹排整体略向炮区倾斜。

2.滚石防控措施。在需保护对象(主要是皮带廊)与山体之间合适位置开挖滚石拦截沟个别位置安装SNS被动防护网。开挖滚石拦截沟前,到现场进行实地勘察,选好位置及路线以达到防护皮带廊的作用,同时也要根据挖掘机开挖能力选择位置及路线。请专业队伍进行SNS被动防护网的安装,安装前共同踏勘现场,定好安装位置、高度及角度等。

3.安全管理措施。首先常规的爆破安全管理、施工、警戒等措施务必做到。针对这种复杂环境的爆破,隐患治理过程中加强了以下几点工作:①加强安全培训教育,以提高全员安全意识及技术;②加强施工质量管理,尤其是钻孔孔位、角度、深度、装药质量以及堵塞质量等;③加强施工过程对导爆管的保护,甚至用到双起爆网路;④起爆前,提前一定时间安排人员警戒,尤其对砖厂、沙场、加油站等矿山外部人员的撤离,因为这些人的撤离需要做更多的沟通协调工作;⑤计划好爆破时间,在爆破前一天就去走访矿山外部的厂房、加油站等,以确保在计划的爆破时间上不会有无法撤离的设备设施和人员;⑥相关公共道路提前安设爆破公告牌,告知过往人员等;⑦警戒时确保所有警戒人员及起爆人员可以通过对讲机沟通,确保电量充足、沟通畅通⑧针对附近灌木丛及杂草丛中可能有人但很难观察的情况,可在制高点安排人员观察,警戒人员配备口哨,多人地毯式排查撤离相关人员,告知有危险请务必撤离。

四、处理效果

按照以上施工措施方法对残留危岩体进行处理,并累积相关经验运用到其他较小体量的危岩体的处理上,经多次精心设计统筹组织实施,该矿山全部残留危岩体得到排除,完成隐患治理。治理后,现场平台及边坡平整、安全且美观。

五、结语

这种复杂环境、复杂条件的施工,通过合理利用现有设备设施人员,最大限度利用好现有环境、地势地形等各种条件,各设备设施人员之间、各施工环节之间互相创造条件,通过精心设计合理组织,完成良好的控制爆破,并配合机械处理,最终在这种复杂环境条件下,以合理的成本安全高效地完成该矿山残留危岩体的隐患治理。

作者:姜嵩 尹超 栗东方 李志超 单位:兖州中材建设有限公司