岩石破碎技术发展趋势.pdf

口 一 岩石破碎技术发展趋势 ／ ， 蝻耻 【 摘要 】舟绍了当 夸发展中的岩石破碎新方祛 原理． 水射流．镦披荨新技术的 使用状 以及劈岩 机 世垫 螳璧 宣垫 关键 词 t 破 岩 方 法 墨 堕世垫 壁 量 璧 量垫 壁 、形 彳 l 破岩方法概述 传统 的破岩 方法主要为机械 钻孔法和常 规爆破法 随着科学的发展，破岩方法也 日 益增多，从机械能分有超声波 、水射流、 射 弹冲击波 、水 电效应 、火花放 电等方 法 。 从热能 角度分 有 常规火 焰喷射 法 火 钴 、表面热射法、等离子体法。从 电子束法 分有聚焦 电子束、脉冲电子束、高能加速 器、激光法 、红外线法。从热熔法分有 电 能、核能、内热核法、微波法。其中发展较 快，并有一 定发展 前途 的是水 射流、劈岩机 等。而等离子体破岩 ，电子束破岩、激光破 岩 等方 法，虽然能量太 ，能蛩使 用集 中，方 法先进，但单位体积能耗太大，不经济。目 前 还没有在采矿中得到进 一步运 用的趋势， 现将在采矿中有发展趋势的破岩新方法作简 单 介绍。 2 水射流劈岩 的应用 美国科罗拉多矿业学院和双城研究中心 设计的高压水射流压力可达6 8 ． 9 MP a ，若掺 入磨蚀剂， 其细小 颗粒冲击 压力超过 6 8 ． 9 MP a 。用压力为6 8 , 9 MP a 的含磨蚀剂的高压 水射流，可穿过抗压强度5 0 2 MP a 的石英岩 。 目前，美 国已成 功地 用高压水切割钢材和 各 演值 的比耪 隋况 。从袁 中可 以看出， 实测与 反演值基本吻合，虽有一定误差，但这种误 差在 工程应 用中是允许的 。这 也说 明文 中介 绍的 方法是 可行的。 ．7结语 1安庆矿区的原岩应力场在量级、 方向上 主要 受区域地质构 造控 制。最大主应 力在 一2 8 0 m平面 近于东西 向， 与水 平 面呈 小 角度相交 ， 在 一,l O O m平面有 了一定 变 化， 以北东～南西 向为主，与水平 面的 交角也有 所 增加 ，最大主应 力的 量级在l 2 ～ l 8 MP a 之 间，属 中等级 别的 应力区。 2文 中介绍 的解除应变的取舍及 解 除岩芯 的弹性常数的求 敢方法可 以充分 利用 实测原始数据， 有助 于消 除人 为误 差，从而 使应力测值更加真实。 3 区域 原岩应 力场的反演计 算 可 以 定量给出一定范 围内二维原岩应 力的量值和 方向，其意义在于可 以 弥 补 测 点 不 足 的 缺。但在计算中仍有许多问题 急 待 补 充完 善，如边界条件的处理。文中给出了边界条 件的一般表达式，在理论上完善了边界条件 的 处理方法，并在 一2 8 0 m平面与 l勘 探 线 剖 面的计 算中得到较好运用 。 4 由于地应力的 分布 具有较大的 离 散性 ，所 以 目前的研究成果应用 具有相 当的 局限性，在进行深部开采时应继续进行地应 力的测量与研究。 参考文献 略 有 色矿 山 ～l 9 ． 8 维普资讯 种 规格的建 筑料石 。 但在采 矿 中， 研 究表 明， 它 与传统方 法 的能量 效率相 比 要差 的 多 。因此，在切 削和采掘硬岩作 业中 ，尚未 正式采用仅 用水 射流 的方 法。为突破这种方 法的现状，水射 流与其它 机械方法联台使 用 是 当今的发展趋 势。 2 ． 1 水射 流工作 原理 由电动机带动高压泵在储 能器中产生高 压水，通过聚能喷咀产生高压水射流。在增 压过程中，能量是连续释 放，为连 续水 }能 量有 一个聚 积 过程， 间断释放能 量为脉 冲 水 ，该 脉冲水 ，破岩效果最佳 。 2 ． 2 水射 流辅 助刀盘切割硬岩 研 究表 明，用中等压力水射 流辅助滚 刀 切割可提高硬岩 的机械切 割能力 。在井下 ， 用刮刀对2 7 0 MP a 的石英岩进行 切 割 时， 用 水射流辅助破岩切割深度可增加 4倍，而刮 刀寿命也可相应 提高 1 倍 。 用水 射流提 高滚 刀 性能 时， 压力达 4 0 MP a ， 大 幅度加大压力 时 ，切 割性 能不会 有显著提 高 。 其 原理是在 刀具 的两侧各段各设 两股 密 集的水射流和按切割刀与岩面呈弧形接触 面 布置 ，是减 少 丁 J 具受 力的摄有效 方式 。水射 流 超前 岩石 、刀具 界面冲击 刀具 路线，也会 减少 刀具 的压力丽改 进切割性能 ，从而提 高 刀盘的机械 切割赦率。 2 ． 3 水射 流切 削为主 ，机 械切 削为辅 该法用于 钻 孔或 切沟 ， 喷 嘴有 2个 以 上 ，沿喷头 的轴线配置于一定 的位置 。喷 射 的 角度可通 过变 化喷嘴 中心 线之 间的夹 角来 实 现，喷头 一边回转一 边切 削，这 时 ，在 水 射流的喷嘴上安装硬质台金刀片，可以提高 效 率。本法 在软岩 中钻 孔效 率 比传统钻 孔装 置 高 2～ 3倍 。 2 ． 4 磨料水射流切削岩与钻孔 向射流水中掺入磨料 的方法不 同，其 切 割效率也不 同，喷 嘴寿 命也随之不 同。其 切 削深度因料石种类而异 ，但在硬 岩中 比软岩 中切深更大。水的 压力 、流量 ，以及磨料的 种类和供 给量影 响破岩成本 。 3 微波辅助钻进 3 ． 1 微波被 岩原 理 微 波指 波长 l 3 0 0 mm的 电波 ， 高频波， 微波作用于物体上，在物体内部直接加热。 其 原理为 物体 由许多一端带 正 电，另 一端 带 负 电的偶极 子组成 ，并 做杂 乱无 章的运动 ， 且 排列无序 。在 电场 中加压 ，内部的偶极 子 将 重新 排列 ，变成 有一定的取 向规则 排 列， 称为 极化现 象。 在交 流 电作用下， 反 复极 化，使物体内部产生类似摩擦，温度升高， 从而产生内应力，岩体在水分蒸发、内部分 解、膨胀共同作用下，导致破坏，其特点为 效率高 ，能量大 ，有发展前 途。 3 ． 2 微波 辅助钻进 一 些高效、大型的机械设备如全断面掘 进 机、 联合 采矿 机，无法用于 中硬 以上岩石 条件。其原因是设备的推力，旋转力不够} 刀具不 能承受硬 岩的强大 阻力 ，导致 钻头 磨 损快 、钻进速度慢、费用增加 ，经济上缺 乏 竞争力。 而 利用微 波 机配合一 台钻机 ，在 4 4 0 ． 6 MP a 玄武 岩和2 8 2 ． o MP a的 花岗闪长岩 中运 用，可 钻进7 9 ram， 而在 同样的时 间 8分 钟内， 未经微波处理的只钻进1 2 ra m深。 因此微波辅助钻进法 的效率 是常规法的6 ． 5 倍左右，且成本低廉。计算结果表明，微波 辅助 钻进O ． 9 t 硬岩成 本是5 ． 2 8 美元， 而常规 法则需8 ． O 0 美元。该法可配合连续采矿机， 全 断面掘进机用 于硬岩掘进 中。 4 劈岩机劈岩 岩石 的抗拉强 度，比抗 压强 度低的多， 但大多数采 矿机器采用 冲击方式 来破 碎岩 石。而依靠 张力 来破碎岩石 ，则 可大大 降低 劈岩 的能 耗，又可 以提高劈 岩的效率 ，这就 是劈岩机 的理 论依 据 。 劈岩 机的劈岩过程是 先用液 压钻机在被 岩石酸痒技术发展趋势张强 邮编4 1 0 o B 3 一 0l 一 维普资讯 I ∞ ∞∞* 峋 ； 选 矿 ； w** 1 辛 ．镌 l ， 选 德兴铜矿磨碎流程的演变 炙 - ／ 德必 铜矿刘思朝 ／ 1 【 摘要 】 德 铜 矿选矿厂．1 9 8 5 年投产时生产螗力为2 5 0 o t ／ d ．雌后羟过多次敢扩建和斯建弼 目前为止 ． 生产能力迭到1 0 ． 万t ， d ．詹碎巍程亦随着选矿厂生产能力的扩大而敢变．先后有常撬廖碎流 程、增加诜矿的碎矿流程．增加粗精矿再磨 的彦矿谮 c 翟． 。 AB C ”瓶程 ⋯⋯雌殛 。 乡碎 少磨”的新常 规磨碎滤程等 ．瘅文对各种不同曲窘牟谎程进行了介绍和评连 供有关部门参考． 关键饲磨碎流程洗矿自磨，再磨筛分闭路磨矿 l 概述 德兴 铜矿 1 9 5 8 年建 矿， 1 9 6 5 年 7 月投产， 生产能力2 5 0 o r ／ d ,经过多年 的改 扩建，至 1 9 9 4 年已形成1 O 万r i d 的生产规 模，是 我国 第一大铜矿，也是世界大型斑岩铜矿之一。 随着生产规模的不断扩大和技术水平的 不断提高，磨碎流程的结构和装备都发生了 很大变化，投产之初采用的是常规三段一闭 路破 碎和一段 闭路磨矿流程， 后来 增加 了洗 矿，7 0 年代来9 O 年代初改变较大。如；增加 了粗精矿再磨，用预先筛分取代洗矿，建成 5 0 0 0 t ／ d 的 A B C 自磨系统I用超重 型 液 压园锥破碎机取代普通型园锥破碎机I 6 0 年 劈岩块上钻孔，钻孔排列形式是依据岩石硬 度、构造、 自由面状况以及要求劈下岩石块 度等条件确定， 钻 孔 打好后 ， 用劈 岩 机劈 岩 。 劈岩机在美国甩得较为广泛，特别是建 筑料石场用得最多。我国在0 口 年代中期开始 发展。由北京矿冶研究 总院研制的 P Y s o 型 液压劈岩 机，其整 体性 能达到和接近 国际先 进水 平。并在 山东 招远 金矿进行了薄矿脉无 爆破采矿方法 试验。 其液压劈岩机工作原理，是利用作用予 油缸活塞上的轴向上在锥形楔面上产生巨大 的径向分力而把岩石劈开。试验结果表明， 用劈岩 机开采 极 薄矿脉 矿脉 厚仅3 0 1 0 0 ram是很有效的 。 若用爆 破 法开采 ，即使 矿脉厚 l O O mm、采场宽 1 1 0 0 mm， 矿石贫 化 率 达到 9 1 ％。而采 用劈岩 机，劈下的全是 矿 石， 贫化率为零， 可节省大最 的采、 装， 运、选等费用 。对极 薄矿 脉来说 ，使 甩劈岩 机开采 ，这就是 最大 的经 济效益，同时可 以 大大减少尾矿库的 占甩，社会效益显著。从 根本上改 变 了那种 甩矿 量计 产，而忽视 金属 量 的传统观念 。 5 结语 发展有效的硬岩破碎开采机械是全盘机 械化开采所面临的重大挑战。用水射流或新 的技术来完成或辅助完成硬岩的机械破碎是 现代破岩的发展趋势。劈岩机的应用为开采 黄金、 贵金属 等极薄矿 脉创出了一条新途 径 。由于岩石中的抗拉强度大大低于抗压强 度这一固有性质，因此劈岩机劈岩技术与其 破碎技术 的方式相 比，前者具有相 当大 的优 越性。因而劈岩技术得以迅速发展，并展现 出其强大 的经 济效益和社会效益 。 参 考文献 略 有色矿 l 9 ． 6 维普资讯