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提高高分层采场爆破效果的因素分析
时间:2019-08-16 22:54:33  来源:  作者:

贝建刚

(安徽开发矿业有限公司,安徽六安,237462)

摘要:本文阐述了在采场高分层中孔设计与爆破过程中,由于地质条件不同而容易遇到各类问题九州体育app、此类问题主要与爆破有效能量与无效能量有关,当有效能量增多九州体育app,无效能量减少时九州体育app,则隐患少,爆破效果好。反之九州体育app,则安全隐患多九州体育app,爆破效果差。本文提出了增大有效能量的办法,并且取得了理想的效果九州体育app。

关键词:离分层九州体育app;采场爆破;参数

 

采场开采过程中,爆破崩落矿量过程时间紧、任务重、安全隐患多九州体育app、施工要求严格,要求细致,不得马马虎虎,草率行事九州体育app。在爆破过程中,必须提高有效能量的利用率,降低无效能量的产生。有效能量主要包括:将矿体崩落下来的能量九州体育app;爆破时使得崩落的矿体具有一定的初始速度九州体育app,即具有一定的动能,此部分能量能够满足崩落体的二次破碎九州体育app;将崩落体从母岩上崩落下来;能够控制矿体崩落边界九州体育app,根据炮孔的形状将矿体按设计范围崩落下来;此外有效能量还包括将附近悬顶的矿体振落下来,将相邻采场掌子㈣李区四周壁面挂着的矿石振落下来。无效能量主要包括:爆破产生的地震波;爆破产生的冲击波;爆破产生的噪声;爆破产生的光能;爆破产生的飞石九州体育app;爆破产生的破碎岩体塌落;爆破产生的浮石冒落;爆破产生的附近设施的损坏等九州体育app。

在采场爆破过程中,由于采场矿体的自然赋存特性,需要采取合理的采矿方法,布置相应的爆破中孔,将矿体有效地崩落下来,因此需要选择合理的方法,充分提高有效能量的利用率,尽量减少和避免无效能量的产生九州体育app,减少危害的产生九州体育app。

1爆破能量分布情况分析

在采场爆破过程中,由于炸药爆破能量分布不同九州体育app,会产生不同的爆破效果。因此在进行爆破时应充分考虑炸药能量的分布情况,尽量使得炸药按矿体的具体形状,采取均匀布置炮孔的方案,确九州体育app?樘逶诒缆涫本胖萏逵齛pp,能将矿体有效地崩落下来,并达到理想的块体九州体育app,减少过碎或过大情况的发生。岩体崩落过粉碎,容易产生粉尘,反之块体过大,容易产生大块。因此要求采取均匀分布炸药能量的方案,使得块体崩落效果更加理想,容易提高采场生产效率,改善采场作业条件九州体育app。   

2爆破能量分布设计

在块体爆破过程中,由于受块体自身特性的影响,导致因爆破能量需求不同而产生不同的效果。如对于破碎部分需要能量少九州体育app,而对于坚硬部分爆破时需要的能量多,根据不同的岩块,采取不同的布孔方案?刂谱耙┝,从而改善崩落效果。在扇形束状孔[1]爆破时,由于在相同岩体中,顶部及边界部位,爆破能量少九州体育app,易产生大块而孔口附近能量多,容易产生过粉碎现象。如图1所示,需要在装药过程中,增大孔底装药密度,而减少孔口装药量,孔口采取间隔装药的方案,提高了爆破施工效率,避免了能量集中[1]的问题九州体育app。

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如图2所示,对于上部软岩体应采取松动爆破方案,采取少打眼、少装药的方案?杀Vご瞬糠盅冶缆湎吕,破碎下来;对于下部硬岩体,可采取相对的多打眼、多装药的方案将其崩落下来。关于能量、炸药、炮孔的数量要求,需要根据矿体的围岩特性来确定九州体育app。

图2中九州体育app,表示对于不同岩体组合成的块体九州体育app,由于不同块体的性质不同,导致在爆破过程中,当不同岩体采取相同的爆破布置参数时,由于分布的能量相同,直接导致出现爆破后过碎或块体过大现象,容易产生爆破事故九州体育app。

由于块体内的岩石硬度大小、分布位置、物理成分、约束条件等各不相同九州体育app,需要根据其相应的强度大小、分布情况进行相应的计算,根据计算结果,确定合理的装药量九州体育app,并进行相应的分段处理,保证爆破正常地进行九州体育app;关于各类岩体的爆破有其固定的消耗指标,在各参数确定后,需要进行相应的实验,并对其效果进行观测、记录、比较与分析,找出适合其爆破规律的爆破参数后,按其爆破参数进行炮孔布置,方能达到理想的爆破效果九州体育app;对于多种岩体组成的混合岩体,应该根据其各自的物理特性九州体育app,采取相应的爆破方案九州体育app,方能保证混合岩体的崩落。

对于存在各种不同岩体交错布置的情况,应该采取区别对待的方案,将主要的岩体有效地崩落下来,同时兼顾次要岩体的崩落?杉捎诒蒲姨宓牟煌,爆破参数要求,爆破能量分布也会有所不同九州体育app,因此根据不同的岩体采取相适应的爆破方案,在某种程度上促进了爆破理论的发展九州体育app,提高的爆破理论反过来也促进了爆破施工效率,降低了爆破施工成本。

3爆破能量布置约束条件

在爆破时,首先要根据爆破对象的具体条件进行详细的论证九州体育app,包括爆破对象的外部条件和内部条件,外部条件主要是指爆破体周围的环境与物的影响状态。周围设施、设备的状态?掌杏泻ζ宄煞旨巴ǚ缜榭鼍胖萏逵齛pp,例如是否可引起河流中断,周围是否有塌冒的可能九州体育app,周围巷道工程是否会被破坏九州体育app。与爆破地点相通的透口情况九州体育app,周围温度是否超过正常的温度,人员通道是否畅通,爆破地震波传播途径,爆破冲击波的传播通道九州体育app,爆破飞石影响的范围,爆破烟尘扩散通道,爆破噪声的影响范围。由于外部环境的变化,从而容易出现不同的爆破效应。

爆破的内因主要与爆破对象、爆破器材、起爆方式、起爆顺序、点火形式九州体育app、爆破工艺、炸药性能、单段最大药量、总药量九州体育app、雷管毫秒分段的精确度等有关联,对爆破结果产生影响,炮孔布置参数对爆破效果起着决定性作用九州体育app,原则上炮孔应该均匀布置,由于岩体单耗固定,则会取得相对较好的效果九州体育app,关于爆破的内因在分析过程中,必须掌握其真实的特性与特点,把握其内在的规律,充分对内在的规律进行驾驭九州体育app,发挥其作用,从而达到更为理想的效果。在对爆破进行内因分析过程中,要确定各类内因之间的关联性,确定其相互的影响,从而保障爆破效果九州体育app九州体育app,提高爆破效率,关于爆破对象、爆破材料、起爆方式、起爆顺序、爆破工艺、药量多少、延期时间等因素相互影响九州体育app,相互制约,只有正确地把握其关系九州体育app,并进行正确地设计与施工,方可达到更高的目标。

4爆破工艺对爆破能量布置的影响

从爆破工艺方面讨论与分析,在爆破时采取的起爆方式,如布孔参数、孔距、排距、抵抗线的大小、施工人员的技术水平九州体育app、素质高低、连线方式、爆破规模等无不与爆破效果密切相关。

起爆方式有孔底起爆、孔口起爆、多点起爆及全孔起爆等多种形式九州体育app九州体育app?椎灼鸨北芰坑煽椎撞,向孔口方向延伸九州体育app,首先产生的爆炸充击波在孔底与孔口之间多次反射九州体育app,爆炸能量出现叠加现象九州体育app,提高了爆破能量利用率,提高了爆破效率九州体育app,同时产生的高温、高压气体不因孔口而提前泄漏,延长了高温、高压气体的作用时间九州体育app,保障了岩体的充分破碎,提高了爆炸能量的利用率,对于孔底部位抵抗线及阻力较大的部位,易采用自孔底起爆方式九州体育app九州体育app?椎灼鸨姨逵捎谑艿奖瓶,而后向孔口传播,当孔底抵抗线选择适当时,由于爆破能量的释放,而降低了孔内爆炸能量向孔口冲出的可能性九州体育app,不会发生能量泄漏现象。避免无用功的产生,减少了地震波九州体育app、冲击波、飞石、噪声九州体育app、烟尘的危害。反之,则爆破效果差,无用功增大九州体育app,破坏性后果严重九州体育app,爆破危害范围扩大?椎灼鸨绞饺缤3所示九州体育app。

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因此,在爆破发生时九州体育app,爆破效果与起爆方式有关联九州体育app,当采取孔口起爆时,由于炸药在孔口开始起爆,在极短时间内,大约在几十微秒内,爆破能量开始向外泄漏,孔口崩落体开始松动,爆破随着向孔底延伸,岩石逐渐开始崩落下来。对于地下开采九州体育app,由于孔口朝下,已崩落的岩体开始下落,从而为后序爆破提供一定的自由面,改善爆破效果,对于孔口朝上的炮孔,由于孔口附近岩体松动,减少了下层崩落岩体的阻力,使得岩体崩落难度降低,但随着孔深的增加九州体育app,崩落阻力增大,爆破能量扩散较多,从而使得孔底爆破效果更差,易出现硬底九州体育app、根坎、大块增多现象九州体育app,降低了爆破效果。此孔口起爆适宜于孔口部位九州体育app,阻力较大而孔底阻较小的岩体爆破九州体育app。如孔口朝下的上向爆破九州体育app。但爆破补偿空间及自由面必须充分,否则无法将岩体崩落下来九州体育app?卓谄鸨绞饺缤4所示。

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多点起爆方式为在孔底、孔中间九州体育app、孔口多个部位布置起爆点,同时在多点起爆,孔底起爆点向孔口传播,中间起爆点向两端传播,孔口起爆点向孔底传播,多个起爆点产生的冲击波相遇时,爆破冲击波相互叠加反射九州体育app,在孔口破裂前九州体育app,孔内爆破冲击波相互叠加九州体育app,高温、高压气体作用时间延长,效果增强。当孔口围岩破碎后,孔内冲击波及高温、高压气体急剧泄漏,矿体被瞬间破碎开来九州体育app,如果布置参数适当,在爆破能量泄漏前,岩体得到完全破碎九州体育app,抵抗线选择适当,孔口起爆,可很大程度上提高爆破能量的利用率九州体育app,爆破能量做有用功增多九州体育app,无用功减少。爆破危害效应降低,则可改善爆破效果。此种爆破只要抵抗线选择适当可有效地将岩体崩落下来。多点起爆可有效地避免孔口炸药拒爆问题,提高炸药的利用效率,如图5所示九州体育app。

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全孔起爆是指在孔内九州体育app,全孔布置爆破引爆的导爆索,或全孔起爆,有效杜绝孔内爆炸拒爆现象。对于自由面充分,爆破时可采用此法提高效率,但对于底部抵抗作用大的爆破,由于孔口提前开裂,爆炸能量损失大九州体育app,从而影响爆破效果九州体育app,降低了爆破效率九州体育app,不易采用。因此在选择起爆方式前,必须对岩体进行详细分析,确定相应的布孔方案。选择相应的起爆方式九州体育app,方可将岩体有效地崩落下来。崩落体在全孔起爆的条件下,会首先在抵抗线最弱部位或阻力最小部位首先开裂,而后其他部位随着崩落下来;或崩落体同时开裂九州体育app,阻力小的部位崩落物爆破块度小九州体育app,而阻力大的部位崩落物产生的块体大。虽然全部已崩落,由于阻力不同崩落效果不一样。例如,在露天矿山爆破过程中九州体育app,容易产生大块的部位位于孔口、软弱夹层附近、台位九州体育app、孔底后面部位九州体育app、底根部位在孔口部位产生的大块,孔口存在不装药孔,炸药在孔部位爆炸时九州体育app,相对阻力大,而爆破能量少,从而导致孔口产生松动大块;在软弱夹层附近由于爆破能量沿软弱夹层泄漏,导致软弱夹层附近崩落体能量减少,从而沿软弱夹层产生大块;在台阶坡面部位,主要是由于上次爆破对坡面产生振裂现象,从而使得在爆破时,沿前次裂隙产生大块九州体育app;炮孔后面部位九州体育app,由于爆破振动产生大块九州体育app,将后排崩落落体破碎九州体育app;在崩落体底根部位,主要由于底根阻力大,而能量未增加九州体育app,从而导致底根产生大块九州体育app,因此在爆破过程中,采取爆破能量均匀分布的优化方案,适应崩落体的变化特性,将崩落体完整地崩落下来,以减少爆破危害影响。

从布孔参数方面分析,主要包括孔距、排距九州体育app、孔径、抵抗线等多方面对此类问题进行研究与优化九州体育app。在布孔参数方面主要解决了药包的形状、药包的位置及药包的大小等问题九州体育app。当孔距、排距确定时,实质是固定了药包在崩落体内的准确位置,在空间内进行了预留九州体育app,在爆破过程中,将炸药装入孔内,即可完成炸药的放置问题。不需要专门的固定处理,当采取圆形孔时即确定了炸药的形状,当采取散装炸药时,炮孔的形状即为药包的形状九州体育app。已经确定了炸药爆炸时能量向四周均匀扩散的状态九州体育app,是由已施工的圆形孔的孔壁向四周均匀扩散。形态为圆形的炮孔主要是由施工工艺形成的九州体育app,采用旋转式冲击钻头,采取冲击式的凿岩方式,势必会形成形态为圆形的炮孔。爆炸时需要的药量多少,主要是由崩落体体积的大小及崩落体的炸药单耗进行确定九州体育app,对于崩落体的单耗,其参数是固定不变的,它与岩体的强度特征及外部条件有关,当岩体的单耗确定时,根据布孔参数计算出每米孔崩落矿体的体积,而后确定每米的装药量,根据每米的装药量九州体育app,确定炸药的体积V,由于V=πr2,得出     4155341.jpg    ;从而得出炮孔的半径为r孔,根据炮孔的半径r孔,选择相应的钻孔设备及钻头九州体育app。但是在实际生产中,往往根据现有设备性能,确定相应的孔径、孔距、排距等布置参数九州体育app。从而保证崩落体达到预期的爆破效果。

5炮孔设计对爆破能量分布的影响

布孔方案的确定九州体育app、孔径的确定与崩落体的单耗有直接关系九州体育app,当布孔参数选择结构大时,效率高、成本低、爆破效果好、安全隐患少。反之,则有相反的效果。因此常常采取合理的布孔方案,解决成本高的问题,如采取扇形孔布置直接降低了掘进工程的投入九州体育app,采取高分段,既可减少掘进工作投入九州体育app,又可提高爆破效率,保证了爆破顺利地进行。

6结论

总之,在采场爆破过程中九州体育app,应该根据崩落体的矿岩物理化学特性、炸药单耗等参数,采取合理的爆破参数九州体育app、爆破方式,确保采场爆破效果.提高有用功的利用率,减少无用功的产生,降低和减少爆破有害效应。

采场爆破的几点建议如下:

(1)采取适合崩落体围岩特性的布孔方案,确定崩落体的崩落范围。

(2)根据采场应力的分布情况九州体育app,确定合理的起爆顺序九州体育app九州体育app,保障爆破效果。

(3)充分利用炸药爆炸能量,延长炸药爆炸作用时间,改善爆破效果。

(4)采取理想的炮孔形状九州体育app,保证炸药爆炸时的爆力作用方向。

(5)需要进行现场考察、记录,总结经验与教训,不断提高爆破效果。

参考文献

[1]王运敏.现代采矿手册(上册)[M].北京:冶金工业出版社,2011.

摘自《中国爆破新进展》

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