非炸药安全破碎器在二次破碎中的应用.pdf

3 2 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 l 卷第1 期 非炸药安全破碎器在二次破碎中的应用 王洛锋①王春毅①谢九敬①赵鑫②张金柱① ①洛阳栾川钼业集团股份有限公司矿山公司 河南洛阳，4 7 1 5 0 0 ②北京咏归科技有限公司 北京，1 0 0 0 8 5 [ 摘要] 文章简要介绍了非炸药安全破碎器的构成、工作原理和操作步骤，归纳了非炸药安全破碎器处理大块 岩石破碎效果的主要影响因素，钻孔位于岩块中心位置，孔深与岩块高度之比为2 ／3 3 ／4 ，岩块裂隙不发育，利于 大块岩石破碎；分析了岩块体积大小与冲击波管使用数量、布置方式的匹配关系；证明了破碎器能够达到破碎大块 岩石的目的，破碎过程几乎不产生飞石，最小安全距离为7 m ，安全性高，破碎大块岩石基本不受空间限制。 [ 关键词] 露天矿二次破碎安全破碎器 [ 分类号] T I Y 2 3 5 ．4T J 5 1 引言 露天矿复杂地层区域台阶中深孑L 爆破和空区处 理爆破效果较差、大块岩石产出率较高，大大降低铲 装、运输及破碎作业效率，如何有效破碎大块岩石， 成为某些矿山安全生产的制约因素引。常用的破 碎大块岩石的方法有裸露药包法、浅眼法、聚能药包 法、水压法等爆破法，液压破碎锤和液压劈裂机等机 械法【4 刁J 。爆破法处理大块岩石安全性差，国内某些 地区已下发文件明确规定禁止矿山使用爆破方式进 行二次破碎，机械法主要破碎小块度岩石。非炸药 安全破碎器在国外矿山、岩土工程应用多年，我国近 期才引进该项技术，本文结合矿山应用实例，重点介 绍该项技术的操作步骤和应用效果【8J 。 l 非炸药安全破碎器的构成、工作原理和操作步骤 1 ．1 非炸药安全破碎器的构成 非炸药安全破碎器主要由触发装置、底座、防护 垫、传压管和冲击波管组成。冲击波管分为普通冲 击波管和增效冲击波管。普通冲击波管内含1 0g 膨胀剂，增效冲击波管含1 5g 膨胀剂。冲击波管允 许航空运输。 1 ．2 工作原理 与炸药爆破处理大块岩石的工作原理不同，非 炸药安全破碎器利用触发装置激发冲击波管，快速 产生巨大的压力波，通过水或其他液体介质将压力 波传播并作用于钻孔壁，从而将岩石压裂形成裂缝 或将其破碎。 1 ．3 操作步骤 1 在岩石上钻垂直孔，孔布置于岩体中心附近 区域，孔深约为岩块高度的2 ／3 3 ／4 。孔径为3 8 4 2r n l n ，配合3 4m m 直径的冲击波管使用；孔径为 2 8 3 2m i l l ，配合2 6m i l l 直径的冲击波管使用。 2 往孔内注满水，根据实际破碎岩块尺寸，可 在孑L 内放置增效冲击波管。 3 将触发装置的底座放到钻孔中，为保证底座 与孑L 口密封性较好，用软塑料纸缠绕底座根部。 4 将防护垫覆盖在底座上，将冲击波管放入底 座中。该设备对触发装置的密封性要求极高，因此， 冲击波管放好后，应将触发装置底座清理干净。 5 将触发装置和底座拧在一起，保证达到密封 要求。 6 将引绳连接好，将备好的沙袋或土袋放于触 发装置上部，退后至安全距离外 大约7m ，保持引 绳水平放置，准备好后使劲拉引绳，触发冲击波管， 大块岩石破裂。 2 非炸药安全破碎器处理大块岩石现场试验 2 0 1 1 年1 月5 日和6 日，洛钼集团矿山公司技 术人员与北京咏归科技有限公司技术人员在三道庄 露天矿1 4 0 2 水平中部进行非炸药碎石器破碎大块 岩石试验，该区域岩性为透辉石矽卡岩，岩石坚固性 系数f - - 1 0 1 5 。本次试验共穿4 2m m 孔9 个，破 碎大块岩石6 块，岩石编号为l 。一6 。。 2 ．1 2 ’岩块破碎试验 2 ’岩块上穿凿钻孔2 个，分别为孔2 1 和孔 2 _ 2 。岩块高度1 ．9m ，体积1 3 ．3m 3 ，致密，无明显 节理裂隙，如图l a 所示。孔2 一l 孔深1 ．2 7 m ，距 岩块边缘距离分别为1 ．0m 、1 ．1m 、0 ．8mn o ．8m 。 ●收稿日期2 0 1 l - 0 9 - 2 4 作者简介王洛锋 1 9 8 3 一 。男．硕士，主要从事矿山开采、工程爆破研究。E - m a i l w a n g l u o f e n g l 1 2 6 ．c o r n 万方数据 2 0 1 2 年2 月 非炸药安全破碎器在二次破碎中的应用王洛锋等 冲击波管布置方式为2 个增效冲击波管 1 5 9 膨胀 剂 分别置于底部和用细铁丝悬置于中部，普通冲 击波管 1 0g 膨胀剂 置于触发装置内部．即采用“1 普 1 增 1 增”的冲击波管布置结构。爆破后整 个岩块碎成3 大块和4 小块，效果较好．碎后形成的 3 个大块需用锤击破碎处理，但大块中间存在明显 裂隙，易于锤碎，达到破碎目的，试验成功，如图I b 所示。2 。岩块穿凿钻孔2 个，仅利用2 1 钻孔 注水、装冲击波管进行试验即达到破碎效果。 a 试验前； b 试验后 图1破碎试验前后2 。岩块破碎效果图 2 ．24 ’岩块破碎试验 4 ’岩块上穿凿钻孔1 个。岩块高度1 ．8 51 1 i ，体 积5m 3 ，致密，无明显节理裂隙。孔深I ．0 7m ，孔距 岩块边缘的距离分别为0 ．2 5m 、0 ．5 5r n 、0 ．6 0r f t 和 0 ．5 5m 。冲击波管布置方式为1 个增效冲击波管 1 5g 膨胀剂 置于底部，普通冲击波管 1 0g 膨胀 剂 置于触发装置内部，即采用“1 普 0 增 1 增” 的冲击波管布置结构。爆破后4 ‘岩块完全碎开，共 碎成1 l 小块，破碎效果很好。 2 ．3 试验汇总与分析 本次试验共处理6 块岩石，穿4 2r a m 孔径 孔 9 个，其中孔2 2 和孔5 2 未利用。破碎岩块体 积3 1 4m ’不等，孔深与岩块高度比5 2 ％一7 5 ％。 1 。岩块内放置4 发冲击波管，冲击波威力很大，破碎 效果非常好，从经济角度考虑，破碎小体积岩块可减 少冲击波管使用数量，降低二次破碎成本；与1 ‘岩 块相比，2 。破碎岩块体积明显增大，但冲击渡管数量 减少为3 发，且达到很好破碎效果，说明非炸药安全 破碎器能够破碎体积较大的岩块，采用“1 普 1 增 1 增”的冲击波管布置结构处理l o 一1 4r l l 3 的大 块岩石是可行的；3 。岩块分别在孔3 一l 和孔3 2 内进行破碎试验，i L3 - - 1 破碎效果较好，孔3 - - 2 孔 深较浅，破碎效果一般；4 。岩块破碎效果很好，说明 使用“1 普 0 增 1 增”的冲击波管布置方式处理 5 9m 3 中等体积的大块岩石是合理的；由于5 。岩 块体积较大。且孔5 一l 不在中心位置，破碎效果一 般，但已形成较大裂缝，机械破碎即可铲运；孔6 1 穿孔质量较差及岩块内裂隙较发育，导致6 ’岩块破 碎效果较差。 根据表1 非炸药安全破碎器二次破碎大块岩石 试验汇总结果和上述分析，影响非炸药安全破碎器 处理大块岩石效果的主要因素有岩性、岩块体积、 孔高比 孔深与岩块高度之比 、孔位、节理裂隙发 育程度、冲击波管使用量及布置方式。若岩石硬度、 表1非炸药安全破碎器二次破碎大块岩石试验 万方数据 爆破器材E x p l o e i v eM a t e r i a l s 第4 l 卷第1 期 体积大小与冲击波管安置数量、布置方式协调，孔位 于岩块中心位置，孔高比为2 ／3 3 ／4 ，岩块裂隙不 发育，大块岩石处理能获得很好的破碎效果。 根据非炸药安全破碎器供应商提供的价格和生 产实践中积累的经验数据，以破碎8m 3 的岩块为 例，对非炸药破碎器和二次爆破处理大块岩石进行 比较。非炸药安全破碎器处理大块岩石的单位成本 2 7 ．3 形m 3 ，明显高于爆破法处理大块岩石单位成 本8 ．8 形m 3 孔径为4 2m m 炮孔 、1 7 ．1 T r i m 3 孔 径为1 4 0m m 炮孔 ，但前者安全性明显优于后者， 且基本不受空间限制，可随时处理大块岩石，便于场 地清理和距机械设备、构筑物近距离破碎作业。主 要缺点为炮孔为垂直孔，且对成孔质量要求较高。一 次只能处理一个岩块。冬天气温低，炮孔注水后易 结冰，不利于破碎作业。 3 结论 1 试验证明非炸药安全破碎器能够达到二次 破碎大块岩石的目的，其突出优点是安全性高，破碎 过程几乎不产生飞石，最小安全距离为7 m 。破碎大 块岩石基本不受空间限制，在采场内适当警戒，可随 时处理，操作简单。 2 非炸药安全破碎器处理大块岩石破碎时，钻 孔位置位于岩块中心区域，孔深为岩块高度的2 ／3 3 ／4 ，破碎效果好。穿孔质量和裂隙发育程度等因 素对破碎效果影响大，若裂隙发育，孔内密闭不严。 出现漏水现象，不能采用该设备破碎裂隙发育岩块。 3 对比分析试验结果可知，l 一3 m 3 的小体积岩 块使用1 个普通冲击波管即可处理岩块；5 9 m 3 的 中等体积岩块应采用“1 普 O 增 l 增”的冲击波 管布置方式处理大块岩石；1 0 1 4 I n 3 的岩块使用“l 普 l 增 l 增”的冲击波管布置方式破碎大块岩 石是合理的。 参考文献 [ 1 ] 林卫星，程建勇，欧任泽．地下多层复杂空区处理的工 程实践[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 2 3 1 - 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t r i d g e ，a n dg e n e r a l i z e dt h em a i nf a c t o r st oa f f e c tr o c ke r m h i n ge f f e c tb yt h eb o u l d e rb u s t e rc a r t r i d g e ．W h e nt h eh o l el a l di n t h er o c kc e n t e r ，t h ep r o p o r t i o no ft h eh o l ed e p t l la n dr o c kh e i g h tw 鹞k ；t w ∞n2 ／3t o3 ／4 ，a n dt h er o c kf r a e t t t r eW 8 8t m o b v i - O I l S ，t h ec r u s h i n ge f f e c tw o u l db ev e r yw e l l ． I l l em a t c h i n gr e l a t i o n s h i po fr o c kv o l u m e ，n u m b e ra n dl a y o u t0 fc a r t r i d g e s w e r ea l s oa ．s J r z e d ．R e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec r u s h i I l gd e v i c eW a Sa b l et Ob r e a kr o c kc o m m e n d a b l y ，w i t ha l m 0 6 t1 1 1 Ds p l a s h i n g r o c k sd u r i n gt h eb r e a k i n g 。a n di ts h o w e ds o o t ls e c u r i t y 鹏t h es a f ed i s t a n c ew 腿7m 。w i t hn of l [ 陇r ．C el i m i t a t i o nd u r i n gt h e l a r g er o c kc r u s h i n g ． [ K E YW O R D S ] o p e n - p i tm i n e ，s e c o n d a r yb r e a k i n g ，b o u l d e rb u s t e rc a r t r i , l 辨 o e - 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