非电毫秒雷管在孔间微差爆破中的应用.pdf

一 i f l 地质、采矿 { 。／ ／ 彳 f ， ＼ 1＼ ＼ l f ／ 2 。 E 电毫秒雷管 在孔 间微差爆 破 中的应 弓 ． ／ ／乡，， 大 冶 有 色 金 属 公 司 许 本 法 ‘ 【 摘要】泵 统阐 述了 孔间 赦 差 爆破 的原 理． 舟 绍了 在 露天 辣 孔爆 破中 宴 施孔问 赦差爆 破时的 裴药结 构、起爆网路 、 L 间、排间台理微差时间的确定厦由此带来的经济效益和杜会效益。 关键词 露天矿 __ 一 ’ j 塞 、 壁 茎 墼 ． ／ ， 诵 } APPLI CAT1 0N 0F N0NELECTRI C M I LLI S EC0ND DET0NAT0R I N H 0LE H0LE S H 0RT DELAY BLAS TI NG Da y e No nf e r Y o u s M e t a l s C omp a n y Xu B e n f a 【 A B S T R A C T ]T h e p r i n c i p l e o f h o leh o l e s h o r t d e l a y b l a s t i n g is e l a b o r a t e d s y s t e ma t i c a l l y ，t h i s p a p e r a l s o i n t r o d u c e d e x p l o s i v e c h a r g i n g c o n s t r u c t i o n ，p r i mi n g c i r c u i t ，d e mi n i n g o f s u i t a b l e s h or td e l a y t i me o f i n t e r v a l s b e t we e n e a c h h o l e s a n d r o ws wh e n c a r r i e d o u t h o l eh o l e s h o r t d e l a y b l a s t i n g i n o p e np i t d e e p h o l e b las t i n g． KE Y W oRDS p e n p i t mi ne No n e l e c t r i c s q u i b M i ll i s e c o n d d e t o na t o r Ho l eh o l e s h o r t d e l a y b las t i n g l 前言 大蒲有 色 金属 公 司铜 山 口铜矿 是 1 9 8 4 年投产的一座中型露天矿山。矿石主要为透 辉石矽卡岩 、石榴子石矽卡岩、矽卡岩化 白 云岩、大理 岩 ；围岩 主要为花岗闪长斑 岩及 矽 卡岩 化的 白云岩 大理 岩，普 氏硬度 系数 一 般为 8～ 1 2 。 矿 体 产 状 复 杂． 厚 度 2～ 5 0 m，倾角 0～7 0 。 ，且分 支 复合 现象 频 繁。 这些都给穿爆 工作带来 困难 。 穿孔设备 为 HY Z一2 5 0型牙轮钻 机 ；炸 药主要为铵油炸药和铵梯炸药 ；装药结构 为 混合式 装 药 ；采 用 导爆 索 一导爆 管 起 爆 系 统，排间微差爆破 穿孔爆 破参数 见表 1 。 使用上述爆破方法 ，基 本上 能满足生产 上的需要 ，但爆破 的大块率 、根底 、炸药单 耗及采场形状等方面存在 一些 问题 。通过 几 年的实践探索，发挥非 电导爆管的优势 ，改 表 1 穿孔 爆破 工艺 主要 参敷 导爆索 一导爆管 一毫 秒雷 管 系统为非 电毫秒 雷管起爆 ，改排 闭微 差为孔问微差，取得 良好的爆破效果 及经 济效 益。 2 非电导爆管简介 非 电导爆 管 是 7 0年代 初期 ，根据 管道 效应原理研和的一种新型 非电传爆器材 。它 电毫秒 雷管 在孔 间舷差爆 破中 的应用 许 本法 r 邮编 4 3 5 1 2 2 维普资讯 星采用半透 明高 压聚 乙烯 塑 料制 成 的软管 。 管的外径 2 9 5 0 1 5 mm ， 内径 1 4 0 ． 1 mm 管 内壁馀 r一 层很薄 的高能 炸药 成 份 为 9 1 ％ 奥 克 托 金， 9 ％ 铝 粉 外 加 0 ． 2 5 ％～0 ． 5 ％的工 业附加物 ，其 炸药量为 1 6～2 0 mg ／ m 导 爆 管 中 激 发 的 冲 击 波 以 1 6 0 0～2 0 0 0 m／ s 的 速 度 传 播 。 3 孔间微差起爆原理 关于岩石爆 破破 坏 的原理 有 多种 假说 。 根据生 产 实践 中的 经 验，认 为爆 破 过 程 如 下 爆轰气体的膨胀压 力对岩石等脆性 介质 造成的剪切作用和应力波的传播及其 传播 到 自由面后反射所引起的拉伸作用 引起 岩石破 坏，爆轰 气体膨 胀 叉将破 碎后 的 岩石抛 掷 ． 形成爆 堆。 由于 岩 石 的抗 拉 强度 远 小于 其 抗 压强 度，因此应力波传播到 自由面后反射所 引的 拉伸作用是岩石破坏 的主要原 因。 可 见， 自由面在爆破过程 中起 着重要作 用 有了 自由面，爆 破时岩石才能 向 自由面 方向发生破裂和移动。 自由面愈多愈大 ，则 爆 破效果愈好。孔间微差爆破．就是通过制 造更多的 自由面、来控制爆破作用。 如图 1所示，沿台 阶工作 面布置 的一 排 炮孔，各孔间用毫秒雷管延期顺序起爆 ．其 破碎过 程大致如下 圉 1 孔 间微差 爆破 示意 圉 1 先起 爆 的 炮孔 相 当 r单 孔 漏 斗 爆 破。在压缩波 及爆 炸气体的作用下，在矿 岩中形成破裂漏 斗。爆 破作用沿漏斗周边形 成通达 自由面 的 主裂 隙使漏 斗体 跟 原 岩 分 离， 在漏 斗体 内生成较 多的交叉裂隙．在漏 牛体外的矿岩 中产生应 力场及细 微裂 隙。在 这一阶段 内，岩石还未 明显 移动 ，孔 内的高 温 、高 压气体 尚未消失 ； 2 第一个炮孔破裂漏斗形成后 ，第二 十微 差延发的炮孔紧接着起爆 ，前 一个炮孔 爆破 形成 的破 裂漏斗的侧边及体外 的细 微裂 隙对后起爆 的炮孔 来说，相当于形成 r新的 自由面。如 图 1 所 示，后起爆的炮孔的最 小 抵抗线和爆 破作 用方 向都有改变，加强 r入 射压缩波 的反射拉 伸波 在 自由面方向的破碎 岩石的作 用。由于 自由面的增加及夹制性的 减 小，爆炸 能量 可充分利用于破碎岩石 ，有 利于改善爆破效 果，降低大块率 ； 3 先起爆 的炮 孔的爆 破作用在矿体 内 形成的应 力波 尚未 消失，后一个炮孔立即起 爆 ，两个炮孔产 生的应力 渡相 互叠加．增强 了应力波的作 用 ，加强 了破碎效果 ； 4 由于 各炮孔 延时起爆 ．一次爆 破药 量少 ，相C IV I L 问的先后 毫 秒间隔起爆 ，目 此，爆 破后 产生的主震 相互 错开，其能量在 时 间和空间上都减弱 ．故能较好地降低地震 的危 害。 孔间微差爆 破 能 有效 地 利用于 大 孔距 、 小排距 的爆破 新技术。近年来 ，瑞典 人提 出 宽孔距 的爆破 技术 在保证每 个炮孔担 负的 面积不变的前提下，减小排距而增大孔距， 使邻近 系数 由1 0～1 ． 4增 加到 3 ～8 ． 以此 改 善矿 岩的破碎效果 。但若是 一排孔 齐发爆 破 ，因孔 间岩石的破坏主要是 压缩 破坏 ，若 孔距太大 ，因压缩破碎 区范 围有限，易产生 根底。若采 用孔 间微差起爆，如前所述 ，园 后起爆 的炮孔 的最 小抵抗 线和爆破 作用方向 都有所 改变 ，孔 间岩 石 已不 单纯 是 压缩 破 坏 ，因此 ，可避 免根底产生 。 4 装 药结 构 及起 爆 网路 装药过程 及结构如 图 2所示 ，起爆 阿路 如图 3所示。 1 装药 、堵塞完 毕后 ，将 同排各炮孔 的导爆 管用同一段别的毫秒雷 管按网路设 计 串联起来 ； 有色矿 山 l 9 9 9 维普资讯 I 图 2 装 药结 构示 意 图 1 一 黑梯起撵 弹 ；2 一 毫秒雷 管 ；卜一 导 爆管 ；d 一 炸药 5 一 充填岩 粉 图 3孔 间微差 起爆 网路示 意 图 q-- L N微差 时 间；t z 一 捧 间礅差时 间 2 用另一段别 的导爆管将各 排孔 并联 起来 ； 3 在起爆点 的导爆管上反 向绑火雷管 起爆 。火雷管反 向起爆即将火雷管 聚能 穴背 向导爆管冲击波 的传播方 向，否则聚能 气流 可能超 前 于导 爆 管 中的 冲击波 而 切 断 导爆 管 ，引起拒爆 。 5 微差时间的确定 确定合理 的微差 时 间并准 确地 控 制它 ， 是关 系到爆破效果的重要 同题。从 起爆 到矿 岩发 生破坏和位 移的时间，大 约是应力 波传 播到 自由面所需 时间的 5 ～1 0倍 。即岩 石的 破坏移动时 间与最 小抵抗 线的大 小成正 比 t k w 式 中 w最 小抵抗线 ； k 常数。 根据实地经验，k值取 3 ～5 。一般 用的 徽差时间 t 为 2 5 ms 。 排 间间隔时 间选择得合理 ，可 充分利 用 两排孔之间的垂直运动和水平运动 的关 系达 到 碰撞 ．可避免堵塞段 出现大块 合理 的排 I NB 差应 由下式求 出 t 2 | _ b 2 2 v H。 ／ g ] ” b v 1 2 式中 b 排距 ； v ． 堵 塞段 飞行速 度 ； n中部岩块 飞行速度 ； H 降落高度 。 根据铜 山 口矿 的岩石 特 征和理 论计 笄， t ， 取 1 0 0 ms为宜，即 MS 5段毫 秒雷 管。 6 孔 内微差爆破 随着露 天矿向下延深，边坡稳定问题 日 益突出。为了保护边坡，临近边坡的爆 破要 严加控制 ，采取特殊的爆 破方法 由 F预裂 爆破 需要较 多的炮孔，采用不耦合装药 又比 较麻烦 ，故 一般较少采用。孔 内微差爆 破既 能满足边坡 稳定要求，亦简单可行。 在 一 般通过导爆 索继爆管或者毫秒 电雷管网路 来实现孔 内微差起爆。现在 ，使用导爆管毫 秒雷管起爆 系统，更加 易于操作 装药 结 构与 起爆 网路 与 前 所述 大 致 相 同， 只是 孔 内毫秒雷管的段别有 区别 ，应满 足 自下 而 上 起 爆 。孔 内 间 隔 时 间 般 取 25 m s 1 9 9 3年 ，铜录 山铜 铁矿 露 天采 场 扩 帮 会战， 由于作业 点距 民房 垂直距 离仅 5 0 m， 且边坡稳 定性 要求高 ，采 用孔 内微 差起爆 ， 取得 了 良好的效果。 7 使 用效果 及注 意 事项 1 使用导爆管毫秒雷管的孔间微差起 爆 系统，显著地 降低 了地 震效应和 大 块 率， 改善 了爆 破效果 ； 2 由于适当加大 了孔 网参数，炸药单 耗 降低 ，且 导爆 管原材料为塑料 ，节省 r大 量金 属材 料 、棉纱和起爆 药，成本 比导爆索 下转第 2 2页 非电毫秒 雷管在 孔间 徽差爆 破中的 应 啊 许本 法 邮编 4 3 5 1 2 2 维普资讯 试 表 2 工业 试验 结 果 ％ 6 效 益 评估 1 生 产 实践 表 明， 用异 丁 基 黄药 和 MX一2代替 丁基 黄药和 2 油，铜精矿 品位 接 近，选铜 回收率提 高1 ． 1 5 ％，铁精矿含硫 下降0 4 3％，低 1 ％，增加 了铣 精矿市场 竞 争力。 上接 第 3页 低 ，降低了爆破成本 ，如表 2 表 2改进 后 的主要 爆破 参数 3 起爆 网路 简 单 、安 全可 靠 在 该 起爆 网路 中， 用火雷管代替 激发枪 、激发 笔 等激发元件 ；毫秒雷 管 直接 与导爆 管 串联， 不需 联接 元 件 ；导爆 管 在 压 扁 、拉 细、堵 2 降低药剂成本。异丁 基黄药 单耗下 降4 0 ． 4 g ／ t ，每 年 节 约 异 丁基 黄 药 3 0 3 t ， 节支 3 1 ． 5 1 2万 元。 MX一2单 耗 下 降 5 4 ． 2 g ／ t ，按 2 0 g ／ t计， 每年 节 约 MX 2 1 S t ． 节支 1 1 2 5万元。 目前 生 产 中 仍 在 使 用 异 丁 基 黄 药 和 M X 一 2一 药 、产生不太大的缺 口、不打死结的情况 下 部能 传爆 ；导爆 管能抗一般静 电；可 浸入水 深 2 0 m、持续 2小时以 上仍能可 靠起爆 ；在 整个起爆 系统 中， 只需 二 个段 别 的 导爆 管 ， 不易发生错段现 象。但在使 用过程中须注意 下两个 问题 1 由于不 能用仪表 检测网路 连接 的质 量， 此， 在连接过 程中，应 严格把 关，精 心操作。特别是导爆 管与毫秒雷管 串联 ， 盘 b 不响，后接 的全部拒爆 ，应 十分 小心 ； 2 囡导爆 管是 用塑料制成， 因此 ，在 装 药和堵塞 的过 程中，应 防止大块 岩石掉八 孔 内将 导爆管砸 断而 拒爆 有 色矿 山 J 9 q 维普资讯