群柱药包同段爆破在矿山的应用.pdf

4 2 爆 破 i 9 9 2 ’ 2 ／ ／ ， lC I 群柱药包同段爆破在矿山的应用 关键词 群柱药包，同段爆破 ， ■ 一 ～ 7 z √ 炸 单 并 段 引 发 。 广 ， 卺 前言 众 所周 知 ，爆 破 能 的有效 利 用率 是很低 的。怎样提高炸药能量的 利用 率和 爆破 质 量 ，一 直 是采矿 工 作 者寻 求 解决 的 问题 。 依 爆 斗 理 论 ．柱状 药包 爆破 ，爆 斗 呈槽 形 ，槽 沿 与孔 轴 对称 ，与起 爆药 包的 距 离 越 远 越 窄，最小抵抗线指向与孔轴平行的侧帮 自由 面。 ． 六 十 年 代 ，铜 陵矿 山在 特 定条 件下 采 用 了蓝段引发群柱药包爆破 。因其在多种采矿 方 法 ，如矿 柱 回采 、凿 岩峒 室开 掘工 程 中 ， 均获得了较满意的爆破质量 ，又易于平衡各 段装药量 ，且具 有施工和爆破分段简单等优 点；因而不断用于更大规模的采矿爆破 中， 布孔形式越用越多亦越复杂 ，终于冲破了柱 状药包需要逐排依次起爆的约束，原有理论 已无法对此进行满意的解释。 一 铜陵狮矿为矽卡型矿床 ，分 东 西 两 矿 段 ，各有 7个主矿体 ，上下盘 围岩为大理岩 和 闪长 岩 ， 致 密 坚 硬 ，f l 2 一 l 4 一 l 6 ，均 属 难 爆 至极 难爆 矿 岩 。矿 山在 使 用群 柱 药 包 同段 爆 破 之前 ，一 次炸药 单 耗为 0 ． 4 一O ． 5 公 斤／ 吨，大块产率约为l 5 2 5 ％ ，二 次 爆破 单耗为0 ． 1 5 ， 、 一 O ． 2 公斤／ 吨。自从采用了群柱 药 包 同段 爆技 术 之后 ，爆破 质 量明显 改 善 。 1 群柱药包同段爆破在矿山的应用发展 1 ． 1 留矿 法采 场 9采 场 是 西矿段 端 一 个 独 立的 小 矿 l 9 9 2 一 O 2 2 8 收 稿 体 ，利用采场西侧中部一个已塌方为 5 6 米 长大峒的探井 ，不拉切槽 ，用1 ． 5 X 1 ． 6 孔 网全 布竖 向平 行 中深孔 ，孔深 5米 ，采场 面 积 走向 x矿体 厚 2 7 6 米。 左右 ，共布 l 5 5 孔 ，总 孔深7 7 5 米 ，装 药2 0 0 0 公斤 ， 崩 矿 量 4 5 5 4 吨 ，齐 发 引爆 ，块 度 十 分均 匀 ，几乎 无 须进 行 二次 爆破 ，出矿 效 率很 高 ，炸 药单 耗 0 ． 4 4 公斤／ 吨，每米孔崩矿5 ． 8 8 吨／ 米。 1 ． 2 小中段空场 6采 场顶 板 矿 体 ， 采 场 尺 寸 如 图 l，共布l 2 排 l 6 8个 扇 形 深 孔 ， 总 孔 深 ． 、 1 ．2 次爆破分殴 一 次 爆破崩 落线 、3 ⋯ 2 排 排面布孔 譬 上 l 3 2 0 米，原安排三次爆 破 ， 首 次 用 2、3 段 分别 起爆 l、 2及 3、 4排 孔 。爆破 后 出 现 5、 6排被 带 掉一 大段 ，尤 以第 5排孔 为 甚 ，使 二次 装药都 很 困 难 。 以后 将 剩余 炮 孔 改崩 2、 3、 4段一次合闸起 爆 。 块 度均 匀 ，出矿 效率 很 高 ，本 次总 装药 6 3 3 6 公 斤 ， 崩矿1 ． 3 2 万吨，炸药单耗0 ． 4 7 公斤／吨， 每 维普资讯 No ． 4 袁焕麒群柱药包同段爆破在矿山的应用 4 3 米孔 崩矿 1 0 吨左 右 。 在此 期间，矿 山在浅孔留矿 ，中深孔小 中段 等 采场 又 进 行 了多 次 同段 爆破 ，效 果 均 好 。 1 ． 5 束状群柱药包同段爆破 回采 矿柱 一 4 0 米 中段 3一 5垂 直和 水 平矿 柱 及一l 0 米 中段 以上残 留矿体的回采 ，布孔和 雷管分段如 图 2，共布8 8 7孔 总 孔 深 2 4 7 0 米，一次合闸， 5段爆完 ，尤以 5段 引爆的 一 1 0 米 以 上 ，炮 孔排 面 相 互 垂直 ，全指 向孔 口和 下 部 4段 起爆 后 形 成的 空 区 ，第 1 0 排 起 还为束状扇形布局 ，爆破条件 极坏 ，效果仍 佳 ，总 装药 1 4 ． 8 吨 ，崩 矿 2 ． 3 万 吨 ， 炸药 单 耗 0 ． 4 5 公 斤／ 吨 ，每 米 孔 崩矿 1 2 吨 。 1 ． 4 群柱药包同段留碴■破回采底柱 西矿段 下 采 至一 4 0 米 主 中段 后 ，盲 采 空 区 巳达2 3 万米 s ，为 与 下部 中 段 创 造 回 采条 件 ，由西向东后退式逐步提前回采了一4 O 米 底 柱 。 首 采区 为 1 7 底 柱 ，布 扇 形 深 孔 7 排计1 1 2 孔，总 孔 深 1 0 5 0 米 如图 3 ， 共装 药4 ． 7 吨 ，崩 矿0 ． 9 2 万 吨 ，齐 发 引爆 ， 效 果 图 2 很好 ，炸药单耗0 ． 5 1 公斤／ 吨，每 米孔 崩矿 8 ． 8 吨 。 以后 即在 上 和 侧两 面 均为 爆 堆 覆 盖 下 ，后 退 采完 了全 中段 底柱 。盲 采空 区 随即 增大 至g 7 万 米 。 ，爆 堆 厚 度 达2 0 米 以 上 ，首 创 了用群 柱 药 包解决 了难 采 的 底 部 结 构 问 题 。 1 ． 5封闭式群柱药包同段留磕爆破 采矿工作为一步沿走 向后 退 式 连 续 落 矿 ，按 中段 全高 每条 电扒 道控 制 l 2 ． 5 米 为 一 同采 ，一 分层 沿走 阳 ，二 、 三 分层 垂 汽 走向布竖向扇形深孔， 排距 22 ． 5 米 ，如 图 3 1 1 单元 回采，共布5 4 7 3 6 孔 ， 总孔 深8 0 0 0 米。起爆顺序 ，采用下部拉开 ，中间突破 ， 再 两翼 引爆 ， 6段 爆完 ，如 图 4。随 着 起 爆 顺 序 推 进，待爆区域不断增加有 3 5 个爆堆覆盖 的临空面 。最后 引爆条件最好的 第三层剩余全部炮孔 ，由于矿体起爆后向爆 堆推移受阻 ，爆炸气体不致很快逸散 ，优化 了对矿 石 的再 破 碎 ，效 果很 好 。 本次 爆 破 总 装 药 3 8 ． 2 吨 ，崩矿 量 8 ． 0 2 万 吨 ， 炸 药 单 耗 O ． 4 7 6 公 斤／ j】 -u ，每 米 孔 崩矿 1 0 吨 。综 合损 失 率 5％左右 ，贫化率 5 1 0 ％，采场平均出 维普资讯 4 4 爆 破 1 9 9 2 回 采方 图 4 矿能力达3 O 0 吨／ 日以上 ，远 人 二 步 制 采 。 ‘ 由于此爆破技术运用成功 ，七十年 代矿 山 达产 对 ， 已采 下矿 石 2 6 0 万 吨 ，西矿 段 由 原4 O ％的生产能力 ，提高到了6 O ％以上 ，连 续几年超过了矿山设计能力的4 O 一 ＼ 一 8 O ％ ，至 1 9 7 9 年末已采下矿石5 3 6 ．d吨， 到1 9 8 8年底 已采下矿 石 9 O O 万 吨左 右 ， i 9 7 9 1 9 8 9年 ， 矿 山平均出矿 已达1 6 O O l 8 0 0 吨／ 日， 生 产十 分主动 ，同段引爆最多群柱已达1 9 排束状药 包 ，如 图 2。 群柱药包同段爆破开掘凿岩峒窒，视需 要先将 小断面巷道刷大 ，再凿竖向平行中深 孔 ，不拉 切槽 ，齐 发 起 爆 ，一 次 成 型 的 衅 J ，中部 顶 板平 整立 仨 呈 自然 拱。 形 ． ．利 于 维 护 。 i ． 6几个方面的探索 A、用等同条件小试验 ，当m值 增大到 i ． 5 左 右时 ，齐发 引爆 ，效 果好 ， 依 次 引爆 不 佳 。 B、寻出了适合该矿同段爆破的 宽厚比 LKB。式中L一同段引爆矿岩的厚度 扇 形布孔 或深度 平行竖 向布孔 米 。 B 一爆破区域 自由面的最小 宽度 米 。 K一系数。按平行或扇形布孔 。当只 有 一 个自由面时K0 ． 4 v O ． 6 v O ．8 。 当具有 两个 自由面时K可达O ． 8 v 1 i ． 2 。 C，群柱药包和球状药爆 破 对 比 试 验 如图 5 a 、b ，在同宽的巷道中 ， 以 各 种等 同条件进行爆破对比试验。结果是，群柱药 、 厂． 包的爆破体积为球状药包弋 的i ． 9 i 倍。可 ． T l 见，群柱药包爆破效果不差。实践还表明， 集群布孔m值还可以增大 。再者 ，据矿 山多 年实施的群柱药包爆破表明， 顶 板 均 较平 整 ，超挖少见。但出于球状药包爆轰波是呈 球面波传播 ，据 试验 ，用 VCR法 匝 f 采 矿房 和矿柱的球状药包爆破中，各次装爆 均发生 了不同程度的超挖 ，其矿房矿柱平均超挖值 仅 达2 i 一 ＼ 一 3 6 ％ ，虽 因此 增加 了爆 破体 积 是女 了 b ． 1 4 M’3 AA A． L 图 5 球状 包漏斗爆 破单孔装药5 ． 7 公斤 b 群枉药 包同段爆破拜孔总装药5 ． 7 公斤 r●卜 ，L r￡ 维普资讯 No ．4 袁焕麒群柱药包同段爆破在矿山的应斤 j 4 6 事 ，但 却 成 了难 控爆 破 状 态 。最后 还 有相 当 深度 的炮孔，因安 全问题，需集中一次或改 变方法爆破 。球状药 也爆破优点虽多，只是 需 与高压 凿岩 大 孔 径 ．和 三 高炸 药 匹配 佚 用。群柱药包爆破韭不 需要那样多的特殊条 件 ，效果亦好，适应性强 ，适合我国矿山普 遍装备水平 。 2 群柱药包同段爆 破祝疆 群柱与柱状药包相同，确如 下 布 孔 结 构 。 平行布孔有正三角形 即等孔距 、正 方形 、长方形 、等腰三角形 即现场常用的 棋盘式 布局，它们每孔 曰 均 确 4 8 孔 ，除正 角 三 形外 ，余者 爆 源不 ≮ 。 扇形、放射形或束状布局，以扇形布脚 为常用 ，其共 性是孔底距最大孔 口最小 ， 爆 源 亦不 等 。 实质 是 ，无 论使用 何 种 同一 的 起爆 材 料 和炸 药进 行 同段 群 柱药 包爆破 ，虽 为瞬 时完 成 ，但 起爆 和 完 成金 部药 柱 爆破 的 时 间 ， 受着炮孔排列的几何参数、各种爆破材料额 定爆 速误 差 、起爆 线 路 敷设 工艺 、装 药结构 和 孔深 等一 系 列 因素 制 约 ，而显 现 时 间上 的 短微 差过 程 。 就正 三 角形 等 跑布 孔 而 言 ，亦 因施工精度和多元 因素，这一短微差过程依 然存在。情况实为复杂，以当今的监测技术 条件 ，尚难准确捕捉何孔先行起爆和完成爆 破 时 间。但 可 认 为 ，同段 引爆 的群柱 中各 孔 都是在岩移时问内 约3 o 一4 o 毫秒 起爆和 完 成 的 。 当前 ，对 于爆 破 机理 的研 究 ， 学 派 虽 多，似可归纳为 以 利文斯 顿 、 日野 等人 为代 表 ，认 为矿 岩是 由爆 生 冲 击波在 自山面反 射 为拉 伸 波所 破碎 ； 以兰格福尔斯 、帕森等人为代表，认为 矿岩 是 由爆 生气 体 的 膨胀 而破 碎 。 实质上，两者都承认T冲 击波飘 I 爆生 体的作J 4 j ，只是 各有侧重，而埘于冲击波能 否起主要 怍用 ，两派讨论的焦点是到底需要 多 大 的炸 药 单耗 不 过 还 以近 期 发 展 起 来 的 、以兰格福尔斯等人为代表的气体膨胀理 论 为 较多 人所 接受 。笔省 认 为 ，群 柱药 包同 段爆破对 ，炸药本_高速化学反应产生的， 其机 可归 纳为 l 能 爆 轰压 力 。 j ’ 一 ‘ 种交 替 高速 流逝 0 瞬态 冲 击 波 ，约 j tl O 毫秒左右达到峰值，据阿希研兜 认为 ， 爆 轰压 力 近似 地正 比于 炸药 密度 蓝 和爆 轰 速 度 呈平方关系 。它与球面波的传播不同，以 药 柱为 轴 心 急速 作径 向 传播 ，向各 孔 壁 的矿 岩 交替 地施 以极 强的压 碎 作用 ，药 柱 两端压 力甚微 。虽然这种压碎半径不大 ，矿岩却受 看来 自多垛源和多向高速交替 的冲击作用 ， 迫使药柱较远的矿岩在立体上首先产生纵横 交 错 的裂 缝 。 以后 转 变 为 与矿 岩 相 匹 配较 稳 定波速传播的应 力波 ，波 速 约 为 3 5公 堤／秒 ，延续时间可达几十毫秒 ，i 龟 随传播 距离增大按负幂规律急剧衰减 。由于地质营 力作j 所造成的矿岩固有的非均质性，各向 异性和不连续性，且同段爆破是在一个短微 差 的情 况 下进 行 ，导 致应 力 波在 矿 岩 中可 能 产生反射、折射甚至绕射约复杂波场传播， 它们有时互为平衡 ，有时互为 增益 ，从而使 区f 矿岩进入十分复杂的动应力状态中。 其次 ，炸药 爆炸 产生 的 最大 爆 炸 热 ，虽 随距离和裂隙的扩大 ，亦要急剧衰减 ，但 因 作用 游 时 ， 当矿 岩 还 未达 热熔 时 即 已热 碎 ， 辅助 了压裂作朋 ，亦正是此最大爆炸热与相 应 的 比容 之乘 积 ，即 表征 了所 用 炸 药 的 贼 ‘ 1 2 在应力波继续传播的同时，作 用 时 问较 k的高压膨胀气体 ，随即渗入到前动压 形 成的 裂缝 中 ，起杠 杆和 尖 劈作 用 ，有 效 地 加 密和 发 展 了短 裂 隙 ，避 见 了逐 排 爆破 易 形 披 主 裂 隙的充 分发 展 。 再 菏，在 整 个短 微 砖爆 破 的仑 过 程 中 ， 残 留在矿岩中的冲击和应力波能量 ，前者给 维普资讯 4 6 V 爆 破 i 9 9 ， 1 ， 2 爆 破 工 作 实 践 王 苎 ． 黑 龙江 省 桦 南 县 石 灰 石 矿 ● - _一 l 我从事矿山采矿工作有几年了 ，有很 多 体 会 ，现 谈谈 自己的 看法 。 1 矿 山简况 我 矿经 改 扩建 工 程 ，建 成年 产 5 0 万 吨石 灰 石 生产 的独 立中型 矿 山。 现 已形 成 2 7 8 m 2 6 8 m两个开采台阶 。 生产矿石的硬度系数f 一8 ， 容重2 ． 7 T ／ m。 ， 化 学 成 分Ca O≥ 5 6 ％ ， № O≤ 0 ． 4 一 l ％ ，其 它杂 质少 ，是黑 龙 江省 石 灰石 质 量最 好 的矿 石 。 2 爆破方法 开始采矿作业时 ，由于工作面太窄 ，只 好搞了几次小型的深孔微差爆破。随着作业 面 的加 宽实 行大 规 模 的 逐排 微 差爆 破 。现在 由于工作面达 到宽1 0 0 m以上， 实行逐排 微差 挤压爆破， 爆破效果有显著提 高， 降低了大块 率， 提高铲装率， 因而经济效益有很大提高。 随着生产作业的发展和作业平 台变化 ，我们 还打算采取相应的V型和掏槽等爆破方法 。 3 孔网参数 l 9 9 2 -- 0 7 -- 0l 收 稿 5 ． 1炮孔直径 根据矿山生产计划 和年钻尺 进度及购置费用和气侯条件等 ，我们选用了 YQ1 5 0 A型 潜 孔钻 机 ，孔径 d 1 5 0 mm。 5 ． 2底盘抵抗线垂 直孔W 3 2 4 0 d，倾 斜 孔W 一2 6 3 2 d，潜孔 钻 具 有6 0 。 一9 0 。 的 钻进功能 ，而 倾 斜孔 又 有利于爆破，所以 W ≤ 3 0 d，4 --4． 5 m。 5 ． 5 孔距传 统看法a 0 ． 8 1 ． 4 W ，近年 来国内外宽孔距爆破经 验表明，适当加大孔 距使 孔 负担爆 破 量 不变 的效果 明显 优 越 于常 规 孔距 爆破 ，最大a ≤8 W ，我们 定 为a 6 6 ． 5 m， 已取得 了明 显 的爆 破 效 果 ，爆 后 大 块 率 降低 ，铲 装率 有所提 高 。 5 ． 4排距及布孔方式为克服后排受岩石夹 制作 用 的影 响 ，b 一0 ． 6 --0 ． 9 W ----4 m。采用 排 间三角形布孔方式和V型布孔方式。 5 ． 5 超深一 般超 深h0 ． 0 8 --0 ． 3 5 W 。根 据岩的硬度和结构 特点 ，正常作业面的h 1 ． 5 2 m，边坡 部 分h 一0 ． 5 1 m。 5 ． 6 孔深孔深 LHh一1 1 ． 5 1 2 m，在 后 者 开 劈着 裂 纹道 路 ，后者 却 为 前者 继续 多 方 向补充 着 高 应力 脉 冲 ，使 矿 岩处 于相 当高 频 交替的爆轰动态 中，大大地降低 了矿岩的 静态强度 ，优化了对矿岩的破碎作用 ，使矿 岩在未与原体分离之前被充分破碎 。 3 从群柱药包埋深 看 ， 竖 向 平 行 布 孔 ，如炮孔 中部为最佳埋深 ，则孔 口和孔底 为浅埋和深埋药包。扇形布孔，如首排孔为 最 佳 埋深 ，其后 诸排 应 为 深埋 药 包 。深者 夹 制 性 大 ，难爆 ，浅者 易 放 空枪 或 过粉 碎 。笔 者认为 ，只要与各种矿岩特性相匹配地掌握 了同段引爆 的厚 深 度 ，不致 因爆破超挖 而呈 难控 爆 破 为 前提 ，就 能 较充 分发 挥 同 段 爆 破 群 孔 内的 炸药 能 量 。 3 结语 群柱 药 包 同段 爆 破 ，虽 能 较好 地利 用 爆 炸能 ，但 实践 已表 明 ，药 包的 邻近 系 数还 可 增大 ；指 向底部结构爆破的补偿空间，亦不 容 忽 视 ；涉 及到 夹 制 性和 地震 效应 的 爆破 厚 宽 比 关系 ，还 宜 据 不 同矿 岩特 性进 行 试 验 ， 不可雷州使川，这亦是群柱 药包爆破需深入 探 索 的重 要 课 题 。 v、 ， 晕 ●， 维普资讯