降低中深孔爆破大块率的技术措施.pdf

第2 8 卷第4 期 2 0 1 1 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8N o ．4 D e e ．2 0 1 1 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 1 ．0 4 ．0 1 3 降低中深孑L 爆破大块率的技术措施 赵强1 ，张建华1 ，李星1 ，冯毓松2 ，李胜利3 1 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 ；2 ．黄麦岭磷化有限责任公司，孝感4 3 2 1 0 0 ； 3 ．河北省邢台市地质十一队，邢台0 5 5 3 5 2 摘要 露天矿中深孔爆破大块是露天矿山生产过程中普遍存在的一个问题。文中结合黄麦岭磷化有限 责任公司磷矿的爆破情况，全面详细的阐述了大块产生的位置，分析其产出的原因，结合现场的实际地质情 况，从爆破设计，孔网布置，起爆方式，施工与管理等方面，总结出降低露天中深孔爆破大块率的具体措施和 方法。经现场实践验证，获得了较好的爆破效果。 关键词 露天矿；爆破；大块率；措施和方法 中图分类号T D 2 3 5 ．3 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 4 0 0 5 0 0 3 M e a s u r e st oL o w e rt h eL a r g eL u m pR a t ei n M e d i u m - d e e p - h o l eB l a s t i n g Z H A OQ 玩昭1 ，Z H A N G 朐，l h u a l ，L I 瓜，1 9 1 ，F E N GY u ．s o n 9 2 ，L IS h e n g ．1 i 3 1 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ， W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ；2 ．H u a n gm a i l i n gP h o s p h a t eC h e m i c a lC oL t d ，X i a o g a n 4 3 2 1 0 0 ，C h i n a ；3 ．H e b e iX i n g t a i11s tG e o l o g i cT e a m ，X i n g t a i0 5 5 3 5 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h e r ei sau b i q u i t o u sp r o b l e mt h a tl a r g el u m pp r o d u c e si nm e d i u m - d e e p h o l eb l a s t i n gi nt h ep r e d u e ． t i o np r o c e s so fo p e n p i tm i n e s ．C o m b i n e dw i t I It h ep r a c t i c eo fb l a s t i n go fH u a n gm a i l i n gP h o s p h a t eC h e m i c a lC o ．． L t d ，t h i sp a p e rd e t a i l e dd i ∞岫s ∞t h ep o s i t i o no fc a u s i n gl a r g el u m p ，a n da n a l y z e st h el 七a s o n s ．C o m b i n e dw i t ht h e p r a c t i e a lg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，t h ep a p e r8 u n l gu pt h es p e c m cm e a s u l 七si nl o w e r i n gl a r g el u m pr a t ei nm e d i u m - d e e p - h o l eb l a s t i n gi no p e nm i n e sb yt a k i n gb l a s t i n gd 船i g n ，b l a s t h o l es p a c i n gp a t t e r n ，d e t o n a t i o nm o d e ，c o n s t r u c t i o na n d m a n a g e m e n ti n t oa c c o u n t ．P r o d u c t i o np r a c t i c eo nt h es c e n ea g r e e st h a tt h e s em e a 8 u I 伪m s d t e di nv e r ys a t i s f i e d e f f e c t s ． K e yw o r d s o p e n p i tm i n e ；b l a s t i n g ；l a r g el u m pr a t e ；m e a s u r e sa n dm e t h o d s 在露天矿开采中，穿孔爆破是开采工艺中重要的 一个环节。爆破效果的好坏直接影响铲装运输的效 率和采矿的经济成本。爆堆的大块率是衡量爆破效 果好坏的重要指标之一，大块率高直接增加二次爆破 的成本，影响矿山的生产和安全⋯。因此，降低爆破 大块率，对矿山的生产和安全具有重要的意义。 收稿日期2 0 1 l 一0 9 2 8 作者简介赵强 1 9 8 6 ，男，硕士研究生，主要从事矿山爆破研究， E - m a i l j d q s q h n g 1 6 3 ．c o m 。 1工程概况 湖北省黄麦岭磷化工集团公司位于湖北省东北 部的孝感市大悟县境内，紧靠我国北方缺磷区，是一 家以化肥生产为主，集磷矿采矿、选矿、化工于一体 的国有大型企业，设计采矿能力1 0 0 万t ／a ，采用穿 孔爆破，铲装运载，排岩间断工艺，纵向掘沟水平推 进的开拓方式，公路汽车运载。东坑采场的境界范 围长轴方向沿矿体走向呈w N E s 方向，采取纵向 万方数据 第2 8 卷第4 期 赵强，张建华，李星，等降低中深孔爆破大块率的技术措施 5 l 开拓工作面横向推进的方式。台阶高度1 0m ， D 2 5 K S h 高风压潜孔钻穿孔，自制乳化炸药，乳化炸 药混装车装药。 磷矿矿床为沉积变质型，矿体呈层状分布，走向 东西方向，向南倾斜，倾角3 5o 一4 8o ，岩石以碳质 片岩、绿色片岩、绿色片麻岩、二长片麻岩和团块状 浅粒岩为主，硬度厂 1 0 1 6 。其中团块状浅粒岩硬 度大，解理特别发育，与其它岩石软硬相结合，属难 爆岩石。并在矿层与矿层间，矿层与岩层间，岩层与 岩层之间存在明显的沉积面。 2 产生大块的位置及原因 2 ．1 大块产生的位置 矿山生产实践表明大块易产生于台阶的坡面、 炮孔孔口堵塞位置、软硬岩层的分界处、岩石节理裂 隙发育地段、后方和侧方的拉裂处、孔网参数过大的 中间位置、底盘抵抗线过大的台阶根部、以及“V 型”起爆点和“V 型”起爆通道处等。 2 ．2 大块产生的原因 1 为了克服底盘抵抗线的阻力，炸药主要置于 炮孔的中、底部，使其沿炮孔轴线方向的炸药能量分布 不均。孔口部分能量不足，岩石破坏不均匀口J 。 2 台阶的前部，即邻近台阶坡面的一定范围 内，岩石受前次爆破的破坏，原生弱面胀裂，甚至被 切割成“块体”，爆破时这部分“块体”易整体震落， 形成大块。 ’ 3 同一爆区岩层与岩层 特别是硬岩与软岩 分界部分，有时从爆区表面就可看到大块条带，易于 震落。 4 爆区的后部与未爆岩石相交处 沿爆破塌 落线 也会产生一些因爆破而震落的大块。 5 地质断层以及节理裂隙的存在，使单孔承担 的面积，以及抵抗线发生了变化，同时断层和节理裂隙 又有泄能的作用，这就会使爆破时该位置形成大块p 1 。 6 岩层倾向与爆破自由面相反或者相同时， 易产生大块。 7 孔网参数以及起爆点选择的不合理。当孔 网参数过大时，中心部位往往会产生大块；起爆点如 果选择在自由面的凹进去的位置或者地质构造复杂 的地方，往往容易产生大块。 3 降低大块率的措施 因为每个矿山的地质情况不尽相同，所以解决 大块率的技术措施也不尽相同。因此，针对黄麦岭 磷矿的现场实际情况，从以下几个方面采取措施，改 善爆破效果，降低大块率。 3 ．1 正确合理的设计 合理的设计需要详细的调查爆区的地质特征， 熟悉了解爆区主要岩石的力学性质，如岩石的抗拉 强度、抗压强度，岩石的密度、硬度、波阻抗及地质构 造等，根据实际情况，利用经验公式确定爆区的爆破 参数H ] 。主要参数包括底盘抵抗线、孔距、排距以 及堵塞长度。经反复计算，实践优化，爆区参数设置 如下 1 底盘抵抗线根据钻孔作业的安全条件计 算公式睨≤日c o tO t B 以及台阶高度和孔径计算 公式耽 0 ．6 0 ．9 日、耽 K d 等经验公式计 算【5 J ，并经现场实践验证，睨取4m 。 2 炮孔孔距和排距口 m ％，本设计取口 5m 。 按正三角形梅花布孔b 口s i n6 0 ，b 取3 ．5 - 4m 。 3 堵塞长度L 。 0 ．7 一1 ．0 眈垂直深孔取 0 ．7 ～0 ．8 耽；倾斜深孔取 0 ．9 1 ．0 耽；L d 取 2 ．8 ～3n l o 3 ．2 因地制宜的孔网布置 孔网布置是爆破施工的一个重要环节，合理与 否直接影响爆破效果的好坏。孔网布置由于受到地 质条件、开采条件等一些因素的影响，因此因地制宜 的布孔方法相当重要。 1 孔网布置与岩层倾向和台阶坡面的关系 有关。 1 当岩层的倾向与台阶坡面夹角口为O 。一4 5 。 或1 3 5 。～1 8 0o 时，布孔应按照原设计进行调整，适 当减小前排抵抗线以及孔距和排距。 2 当岩层的倾向与台阶坡面夹角a 为4 5o 一 1 3 5o 时，可按照设计正常布孔。 2 孔网布置与岩石的可爆性有关。 对于该矿山易爆的岩石，如石英云母片岩，在布 孔时可以适当的扩大排距与孔距，依据现场试验，孔 网参数调整为6m X 4m ，是既经济又合理的；对于 中等的岩石，如石英片岩、绿色片麻岩，在布孔是严 格按照设计进行，即孔网布置为5mx 3 ．5m ；对于 难爆的岩石，如团块状浅粒岩，在布孔时应缩小前排 抵抗线以及孔距与排距，同时对于前排孔应进行加 密处理，前排孔孔距调整为3 ．5 4 ／1 “ 1 ，孔网参数调 整为4 ．5mX 3 ．5m 。 3 孔网布置与地形有关 对于临空面比较整齐的工作面，布孔可以按照 设计进行，而对于地形复杂的工作面，孔网布置需要 作适当调整。 1 对于爆区台阶坡面凹凸不平的工作面，布孔 时应在台阶坡面总体比较整齐处布置第1 排孔，对 于凸出面，进行加孔处理，对于凹进面，调整第l 排 万方数据 5 2爆破 2 0 1 1 年1 2 月 该位置的孔位置，以免抵抗线过小。后面几排孔正 常布置应确保最后一排孔在一条直线上，才能使爆 破后获得较好的爆破面[ 6 】。 2 对于存在2 个或者3 个自由面的爆区，除了 需要考虑主爆方向的自由面外，还要注意侧方的自 由面，若侧方自由面的坡度较缓，就要在该方向加打 倾斜孔。 4 孔网布置与起爆方式有关 当起爆方式为斜线起爆时，布孔应布置成雁行 列，可以减小侧方拉裂产生的大块；当起爆方式为 “V 型”起爆时，布孔应布置成倒八字形，减小侧方 拉裂产生的大块。 3 ．3 起爆方式 露天台阶爆破起爆顺序有很多种，如排间顺序 起爆，排间奇偶式顺序起爆，波浪式顺序起爆，V 字 形顺序起爆，对角线顺序起爆等等。针对该矿山的 现场实际情况，对于存在2 个或者3 个自由面爆区 采用斜线起爆方式，可以减少临空面的大块率0 7 1 ； 对于只有1 个自由面爆区采用“V 型”起爆方式，增 加挤压，碰撞破碎的效果，使悬浮在爆破自由面的大 块，在挤压、碰撞过程中被破碎，从而减低大块率。 对于中等、难爆爆区的“V 型”起爆处，应作出适当 的调整，起爆时2 个起爆点同时起爆，并且要缩小 “V 型”起爆通道处的孔网参数，可以降低起爆点处 的大块率，这种起爆方式称作“u 型”起爆 如图l 所示 。起爆点的选择应使起爆方向与层状节理走 向方向正交。 ‘C ] 亡] 亡互 亡] 工二Z [ 工j 工r ] 口 骶嬲 图1 “U 型”起爆方式 F i g ．1 ”Ut y p e ”i n i t i a t i n gw a y 3 ．4 采用多排孔毫秒微差逐孔起爆技术 毫秒微差爆破是利用毫秒雷管或其他毫秒延期 引爆装置，将同一网络的装药分组，以毫秒级的时间 间隔进行顺序起爆的方法。从理论上讲，软岩应采 用低猛度、低爆速的炸药并采用长微差时间以增加 应力波及爆炸气体在岩体中的作用时间；硬岩及软 弱夹层、裂隙较发育的岩石应采用高猛度、高爆速的 炸药，并采用短微差时间使爆破能量依次迅速释放 避免爆破气体泄漏及应力波迅速衰弱【8 J 。 根据矿山实践经验【9 j ，孔间最佳延期时间为 3 8I T l 自／m ，排间最佳延期时间时间为8 1 5R l s ／m 。 孔间延期采用奥瑞凯1 7 脚、2 5 麟组合搭配使用，排 间使用4 2m s 、6 5n l s 搭配使用。同时根据起爆方式以 及爆区的不同，网络连接也要适当的调整。当2 个自 由面斜线起爆时，为减小侧方拉裂，在第1 排孔边个 孔间连接用6 5 脚，增加延期时间 如图2 所示 。当 “V 型”起爆时，起爆点两侧要用2 个段位分开，同时 边孔和最后一排要增加延期时间，减小拉裂和后冲的 大块，形成比较完好的临空面 如图3 所示 。 - - - - - - - - - - - - - - - - 枷 1 72 64 26 5 图2 斜线起爆 F i g ．2 S l a s hi n i t i a t i o n - - - - - - ●- - - - - ●●- - - ■’ 1 72 64 2 6 5 图3 “V 型”起爆 F i g ．3 ”Vt y p e ”i n i t i a t i o n 使用多排孔毫秒微差爆破时，每次起爆的排数 至少要大于4 排，如果排数过少，后冲作用很大，大 块率会提高0 | 。网络连接过程中，孔间与排间的传 爆方向的夹角要大于9 0o ，如果小于9 0o ，增加两孔 间的夹制作用，大块率随之增大。 3 ．5 严格的施工 施工的好坏直接影响爆破效果的好坏。在施工 工程中，应做到以下几点 1 孔网参数和孔位的确 定有爆破技术人员标定，孔位的确定方法是使用卷 尺测定孔网参数并核对炮孔，炮孔定位准确度控制 在0 ．2m 以内； 2 穿孔作业人员要严格按照爆破 技术人员指定位置和深度进行作业； 3 炸药车装 药过程中，如遇水孔，操作人员必须把输送炸药管放 置到孔底之后进行装药； 4 炮孔堵塞要严格按照 设计长度进行，技术人员现场检查； 5 网路连接必 须严格按照设计进行联接，技术人员现场监督，并在 联接好后进行严格检查。 下转第5 6 页 万方数据 5 6爆破 2 0 1 1 年1 2 月 上接第5 2 页 4 改进后的爆破效果 通过以上的技术措施，在施工现场进行多次试 验，结果表明采场爆破效果差，大块率高的问题得 到了很大的改善。大块率基本控制在1 ％一2 ％之 间，这样就减少了二次破碎量，提高了铲装和运输的 效率，降低了矿山开采的综合成本，矿山的经济效益 得到明显提高。 5结语 降低露天爆破大块率几乎是所有露天矿山有待 解决的问题。针对黄麦岭磷矿山的实际情况，详细 的阐述了降低露天台阶中深孔爆破大块率的措施。 但由于每个矿山地质情况不尽相同，应针对矿山实 际情况，找出产生大块率的原因，从而采取相应技术 措施，改善爆破效果，降低大块率。同时在工程实践 中不断学习，总结经验，在不断的学习实践改进中达 到爆破的最优效果。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 胡建军，龙涛．降低台阶爆破大块率的数值模拟研 究与应用[ J ] ．有色金属，2 0 0 9 6 6 0 - 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h o l eb l a s t i n gi no p e nm i n e s [ J ] ．C e m e n t E n g i n e e r i n g ，2 0 0 8 6 2 0 - 2 2 ． i nC h i n e s e [ 9 ] Z H A N GH u a 。G A OF u - Q i a n g ．E x p e r i m e n t a ls t u d i e sO i l ．b k 酗 血唱v i b r a t i o nv e l o c i t ya t t e n u a t i o nl a wi nd e e po p e n p i tm i n - i I l g [ J ] ．B i n g g o n gX u e b a n ／ A e t aA n m m e n t a r i i ，2 0 l o 4 2 7 5 2 7 8 ． [ 1 0 ] G A OW e n ．x i l e ，D E N GL e i ．N u m e r i c a ls i m u l a t i o no f d e e p h o l ec o n t r o l l e dc u t t i n gb l a s t i n ga n di t sp r a c t i c e [ J ] ．E ．P r o d u c t E ．S e r v i c ea n dE ．E n t e r t a i n m e n t I C E E Z ，2 0 1 0 1 - 4 ． 万方数据