Rencana Desain Penggalian Drift Tambang Bawah Tanah untuk Peledakan Batuan
Pendahuluan Desain peledakan batuan untuk penggalian drift tambang bawah tanah merupakan bagian penting dari proses penambangan. Kewajaran desain secara langsung memengaruhi efisiensi penggalian, biaya, keselamatan, dan dampaknya terhadap batuan di sekitarnya. Rencana peledakan batuan yang optimal dapat meningkatkan laju gerak, mengendalikan getaran peledakan, melindungi stabilitas batuan di sekitarnya, dan menciptakan kondisi yang menguntungkan untuk penambangan selanjutnya. Artikel ini, berdasarkan berbagai referensi, menguraikan elemen-elemen kunci dan metode praktis untuk merancang peledakan batuan untuk penggalian drift bawah tanah.
Persiapan Awal untuk Desain Peledakan Analisis kondisi geologi: Dapatkan pemahaman mendetail tentang geologi tambang, termasuk jenis batuan, tingkat kekerasan, dan distribusi kekar dan rekahan. Misalnya, kekar dan rekahan dapat memengaruhi perambatan gelombang stres dan pecahnya batuan. Informasi geologi yang akurat harus dikumpulkan melalui survei lapangan, data lubang bor, dan investigasi geofisika. Jenis dan tingkat kekerasan batuan yang berbeda memerlukan parameter peledakan yang berbeda; batuan keras biasanya membutuhkan muatan yang lebih tinggi dan tata letak lubang yang tepat.
Tentukan persyaratan teknis: Perjelas dimensi drift, bentuk penampang melintang, dan arah penggalian. Misalnya, drift melingkar dan persegi panjang memerlukan desain peledakan yang berbeda; sudut-sudut pada drift persegi panjang mungkin memerlukan pengaturan lubang khusus untuk mengontrol profil. Pertimbangkan laju gerak maju yang diperlukan—penggalian yang lebih cepat mungkin memerlukan teknik peledakan dan kombinasi parameter yang lebih efisien.
Desain Tata Letak Lubang Ledakan Desain lubang slot:
Pilihan metode slotting: Metode slotting yang umum meliputi slotting berbentuk baji dan slotting lubang lurus. Slotting berbentuk baji cocok untuk batuan sedang-lunak hingga lunak: lubang slot bersudut menciptakan permukaan bebas berbentuk baji untuk peledakan selanjutnya. Slotting lubang lurus digunakan untuk batuan keras, di mana lubang kosong paralel menciptakan permukaan bebas dan ruang kompensasi sementara lubang bermuatan di sekitarnya melakukan peledakan. Teknik slotting inovatif, seperti cavity-slotting dan fragment-ejection slotting blasting (CCFT), telah dipelajari dan diterapkan; misalnya, desain slotting paralel dengan lubang lempar ganda (P-DFH) memperkuat muatan dasar dan menghasilkan peledakan dua tahap yang membentuk rongga slot yang lebih lengkap, mengatasi keterbatasan pengeboran padat tradisional.
Penentuan parameter lubang slot: Tentukan kedalaman, jarak, dan sudut lubang slot. Kedalaman lubang slot biasanya 15%–20% lebih besar daripada lubang ledak lainnya untuk memastikan pembuatan slot yang efektif. Untuk batuan dengan kekerasan sedang, sudut slot berbentuk baji dapat berkisar antara 60°–75°, dengan jarak 0,5–1,0 m tergantung pada sifat batuan. Untuk pembuatan slot lubang lurus, jarak antara lubang kosong dan lubang bermuatan umumnya 0,2–05 m.
Lubang bantu (relief): Ditempatkan di antara lubang slot dan lubang perimeter untuk memperbesar volume slot dan menciptakan permukaan bebas yang lebih baik untuk muatan perimeter. Jarak lubang bantu biasanya sedikit lebih besar daripada lubang perimeter, dan muatan peledak mungkin relatif lebih besar. Untuk batuan sedang-keras, jarak lubang bantu dapat berkisar antara 0,6–0,8 m, dengan jumlah muatan yang disesuaikan dengan karakteristik batuan.
Lubang perimeter (kontur): Digunakan untuk mengontrol profil drift dan memastikan penampang memenuhi dimensi desain. Jarak lubang perimeter dan jumlah muatan sangat penting untuk kontrol profil. Simulasi numerik dan uji lapangan menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu—misalnya, pada drift yang dalam di tambang fosfat Kaiyang—jarak lubang perimeter S = 0,70 m, kerapatan muatan linier β = 0,9 kg/m, dan koefisien decoupling ζ = 2,5 menghasilkan hasil peledakan kontur yang baik dengan overbreak/underbreak minimal. Penggunaan sand tamping pada lubang perimeter mengurangi kerusakan pada batuan di sekitarnya dan meningkatkan pemanfaatan energi peledakan.
Perhitungan Besaran Muatan Desain Parameter Peledakan: Besaran muatan merupakan faktor kunci yang memengaruhi hasil peledakan dan biasanya ditentukan oleh sifat batuan, diameter lubang, kedalaman lubang, dan jarak antar lubang. Rumus empiris yang umum digunakan meliputi rumus volume dan rumus konsumsi per satuan. Misalnya, rumus volume Q = qV, dengan Q adalah muatan, q adalah konsumsi bahan peledak per satuan volume batuan, dan V adalah volume batuan yang akan diledakkan. Konsumsi satuan q bergantung pada kekuatan batuan dan umumnya berkisar antara 0,3–1,5 kg/m³.
Urutan penembakan dan waktu tunda: Urutan penembakan dan waktu tunda yang rasional dapat mengendalikan getaran peledakan dan meningkatkan tingkat kerusakan. Biasanya, lubang slot ditembakkan terlebih dahulu, kemudian lubang bantu, dan terakhir lubang perimeter. Waktu tunda harus mempertimbangkan waktu kerusakan batu dan waktu pelemparan serta pengurangan getaran. Misalnya, tunda antara lubang slot dan lubang bantu dapat berkisar antara 25–50 ms, dan tunda antara lubang bantu dan perimeter dapat berkisar antara 50–100 ms. Simulasi numerik dan uji lapangan dapat digunakan untuk mengoptimalkan waktu tunda guna meningkatkan fragmentasi dan mengurangi getaran.
Pemilihan Material dan Peralatan Peledakan Pemilihan bahan peledak: Pilih jenis bahan peledak yang sesuai dengan kondisi tambang. Untuk penggalian drift bawah tanah, bahan peledak dengan keamanan yang baik dan daya sedang—seperti bahan peledak emulsi—umumnya digunakan. Bahan peledak emulsi memiliki ketahanan air yang baik dan kinerja yang stabil, sehingga cocok untuk sebagian besar operasi peledakan bawah tanah. Di tambang batu bara yang rawan gas, hanya bahan peledak yang disetujui untuk penggunaan tambang yang boleh digunakan sesuai dengan peraturan keselamatan.
Pemilihan inisiasi dan detonator: Perangkat inisiasi yang umum meliputi detonator elektrik dan detonator tabung kejut (non-elektrik). Detonator elektrik sederhana dan andal dalam pengoperasiannya, tetapi dapat berbahaya di lingkungan dengan arus liar. Detonator tabung kejut tahan terhadap arus statis dan liar dan banyak digunakan dalam peledakan bawah tanah. Dalam lingkungan peledakan yang kompleks, detonator elektronik dapat digunakan; detonator elektronik memungkinkan kontrol waktu yang presisi, sehingga meningkatkan efektivitas dan keselamatan peledakan.
Prediksi dan Evaluasi Efek Peledakan Prediksi simulasi numerik: Gunakan perangkat lunak simulasi numerik (misalnya, ANSYS/LS-DYNA) untuk membangun model numerik peledakan drift. Dengan memasukkan parameter mekanika batuan, tata letak lubang, dan parameter peledakan, simulasikan kerusakan batuan, pelemparan, dan getaran selama peledakan. Misalnya, simulasi dapat menilai pengaruh berbagai metode slotting dan parameter peledakan terhadap hasil penggalian dan memberikan dasar untuk mengoptimalkan desain.
Evaluasi uji lapangan: Lakukan uji lapangan skala kecil sebelum penggalian skala penuh. Evaluasi efektivitas peledakan dengan mengamati fragmentasi batuan, pembentukan profil drift, dan mengukur getaran peledakan. Sesuaikan dan optimalkan desain berdasarkan hasil uji coba untuk memastikan kinerja yang memuaskan dalam konstruksi skala besar.
Langkah-Langkah Keamanan Penentuan jarak aman: Tetapkan jarak aman peledakan berdasarkan kuantitas bahan peledak dan sifat batuan. Tandai dan amankan zona eksklusi dalam jarak aman untuk mencegah akses yang tidak sah. Untuk peledakan drift bawah tanah, jarak aman umumnya berkisar antara 100–300 m, dengan nilai spesifik yang dihitung berdasarkan kasus per kasus.
Ventilasi dan pengendalian debu: Peledakan menghasilkan gas dan debu yang harus segera dibersihkan. Gunakan kipas ventilasi lokal, saluran, dan peralatan ventilasi lainnya untuk memastikan kualitas udara memenuhi standar keselamatan. Selain itu, gunakan semprotan air dan pengkabutan untuk mengurangi paparan debu bagi pekerja.
Pengendalian getaran peledakan: Kurangi dampak getaran peledakan pada batuan dan struktur di sekitarnya dengan mengoptimalkan parameter peledakan—mengendalikan ukuran muatan, serta menggunakan urutan dan penundaan pembakaran yang tepat. Di area yang sensitif terhadap getaran, teknik pra-pemisahan, peledakan halus, dan teknik terkendali lainnya dapat lebih membatasi getaran.
Kesimpulan: Merancang rencana peledakan batuan untuk penggalian drift tambang bawah tanah merupakan tugas yang kompleks dan sistematis yang membutuhkan pertimbangan kondisi geologis, persyaratan teknik, material peledakan, dan langkah-langkah keselamatan. Melalui tata letak lubang yang rasional, desain parameter peledakan yang presisi, pemilihan bahan peledak dan sistem inisiasi yang tepat, serta prosedur keselamatan yang ketat, penggalian drift yang efisien, aman, dan ekonomis dapat dicapai. Simulasi numerik dan uji coba lapangan harus digunakan untuk memprediksi dan mengevaluasi kinerja peledakan serta untuk terus mengoptimalkan desain agar memenuhi kondisi spesifik berbagai tambang dan meningkatkan efisiensi penambangan serta imbal hasil ekonomis.
