采矿工程中爆破技术的发展.pdf

鼍 一 】 ． 第1 4 卷1 9 9 3 年第 5期 2 5 采矿工程中爆破技术的进展 洪 新了 2 天 r 国家黄金管理局长春黄金研究所 【 摘要】凿岩爆破工作是采矿工程中的一项重要内容，爆破技术的改进有利于 提 高 矿石和岩石的开采效率。本文对等离子体爆破技术、激光和光纤起爆系统、低弓 l 燃 性 炸 药、定向爆破炸药、电子雷管以及凿岩一劈裂技术分别作了概括性介绍。这些爆破 技 术 在 我 国 的 黄 金 矿 山 有 一 定 的 推 广 应 用 价 值 。 ／ 、 、 关 曩词爆 破工程j爆破器材j 新型炸药；起爆系统；、 垛 矿] 二 程 广 长 一， 一， J。 、 我国的黄金矿山，无论在其生产规模和 的大量 电能， 可在几微秒的短时 间 内， 向 开采技 术等方面，都与世界上黄金生产较为 封闭在孔底3 0 0 5 0 0 mm处 的电解质释放电 允进的国家相比，都存在着一定的差距 。为 能，如此 大量的电能使得电解质 转 换 成 高 了缩小这些差距，我们就应及时地 了解采矿 温、高压的电离气体和等离 子体，其间的压 工程中不断发展的新技 术，并尽快地做 好引 力高达2 0 o MPa ，这些电离气体或等离子体 进、消化和推广的工作。这对发展我国的黄 急剧膨胀而破碎岩石。 金生产有着积极的促进作用 。 此种爆破技 术在起 爆瞬间所 形 成 的 高 采矿工程 中包括了很 多工序，凿岩爆破 温、高压的离子气体迅速膨胀 形成强大的冲 就是其中的一项主要 内容。爆破 技 术 的 改 击波，从而在岩体 内产生应力场 ，导致类似 进，不仅有助于安全生产，而且也能提高开 于化学炸药产生的爆破效果 ，但没有生成有 采效率。因此 ，研制和引进新型爆破器材和 害气体 ，因而对采矿作业环境的改善，起到 爆破 技 术，对矿业的发展确有 其 实 际 意 了积极的作用。 义。 在完成 了实验 室的实验之后，在东魁北 目前，世界许多国家都对爆破技术开展 了深入的研究 ，其 中有些研究项 目已取得了 突破性 的进展 。根据我国黄金 矿山的特点， 介绍几种便于在薄矿脉开采 中推广应用的新 的爆破技 术和爆破器材。 一 、等离子爆破技术 加拿大在采矿新技术的应用方面，近年 来取得了一些技 术成果 。等离子爆破技术就 是其成果之一。诺兰达公司的研究人 员正在 从事一个新的研究项 目，采用电能代替化学 能对硬岩进行爆破作业。该项技术是 将大量 的电能储存在高效的蓄能电容器组内，通过 起爆的遥控起动器控制触发电路，完成大电 流开关装置的开启与闭合 ，再由同轴电缆与 设置在岩石孔上可承受 巨大作用力的同轴爆 破电极相联接 。起爆时，储存在电容器组里 克的Oa s p e 矿成功地进行了现场试验，在巨 砾和岩石工 作面的爆破 中，都证明了此种爆 破技术的可行性 。根据现场试验的测定，能 量的 消 耗 大 约 为 0 ． 1 9 ～O ． 4 8 k W h／ m。 ， 每 次爆破 的用电量 仅相 当于家用 熨 斗 使 用 5 rai n 的用电量 。 目前，等离子爆破技术尚处 于 研 究 阶 段。研究者们正在积极研制一种可重复使用 的电极，这种电极不仅能承受巨大的爆破 作 用力，而且可重复使用4 0 0 次。这对降 低 爆 破成本 ，提高爆破 作用效率都起到 了重 要的 作用。长远的 目标是研制一种连续 的采 掘机 械它可将以每班2 0 0 t 的处理量在井下硬岩的 矿山进行钻孔、爆破和装运 作业。若我国能 研制或引进此项技术，便可在石英脉型的黄 金矿山推广应用，它不仅可使开 采 成 本 降 低 ，而且，由于爆破对 围岩损坏 超爆较少， 维普资讯 2 6 黄金 就提 高 了围岩的稳 固程度，还能节省大量 的 支护费用 。 二、激光和光纤起爆系统 激光和光纤起爆系统由一台激光装置产 生激光 ，通过光纤脚线和光纤母线以及激光 分路装置照射激光雷管使之起爆。该系统是 一 种新型的非 电起爆系统，与电起爆系统所 不同的是引用激光作为雷管的起爆能量 ，避 免了杂散电流对起爆系统的影响 ，消除了由 于电的原因而引起误爆的危险。由于是通过 光纤传送激光 ，人体不会遭受激光照射的危 险，还能通 过激光装置实现远距 离 起 爆 炸 药，因而是安全、性能 良好的起爆方法。 激光装置系由体积小精度高的脉冲激光 装置所构成 。光纤母线的传送能量大 ，其芯 线光纤直径为0 ． 8 mm。光纤脚线的芯 线 直 径为0 ． 4 mm。 新研制的分 段激光雷管其直径为 7 mm， 长为6 5 mm，段差为1 2 5 ms ，现有 1 ～1 0段 共1 O 种激光雷管。其结构特点为，由具有能 由激光点火、续燃功能和延时功能的特殊延 时药所组成，因其完全不含敏感起爆药，所 以成为一种安全性能高 的起爆雷管 。段发激 光雷管的最小起爆能约为以往的瞬发雷管起 爆能的1 O 倍 ，而其它性能则大致相 同。 现场试验表明，激光和光纤起爆系统没 有产生拒爆和残 留药现象。其起爆效果 与传 统的电雷管起爆系统大致相同，而且爆破的 安全性更高了。 三、低引燃性矿用炸药 我国的黄金矿山广泛地应用 铵 油 炸 药 进行矿床开采的爆破作业，因为铵 油炸药是 一 种价格低廉性能 良好的爆炸剂。但是铵油 炸药爆炸时对矿尘有较高的 引燃性 ，特别是 对一些高硫矿床的开采，其 引燃性更大。 美国矿山局一直在研究适用于矿尘爆燃 多发性矿区的炸药和安全爆破方法。研究的 焦点是乳化炸药和水胶炸药 。他们对包括水 胶炸药和乳化炸药在 内的各种炸 药 进 行 了 La k e Lyn n 平峒 臼炮 LLCG试验，以 评 价这些炸药对矿尘的相对引燃性，比较的 对象为铵 油炸药和其它炸药。再将LLCG测 得的、对矿尘引燃性低的炸药产 品进行现场 评 价。该项试验表明 ，乳化炸药和水胶炸药 对硫化矿山的矿尘 引燃性较低 。在矿尘爆燃 多发性的高硫矿山使用乳化炸药 和 水 胶 炸 药，有效地降低 了硫化矿尘 的引燃性 ，成功 地预防了爆破诱发的硫尘 二次爆燃事故 。该 试验还表明 ，对高硫矿山应选用 爆 炸 温 度 低、爆炸后产生的炽热微粒量少 的 炸 药 较 宜 。因此 ，在炸药的配方中应尽量减少铅粉 的用量。炸药爆炸后铝粉不但能产生炽热微 粒，而且还能产生氢气，氢气与空气能形成 爆炸性混合物。该混合物爆燃后亦可引燃预 分散在空气 中的矿尘 。 因此，在我国的高硫化的黄金矿山中， 可以借鉴上述经验，选用乳化炸药或水胶炸 药代替铵油炸药 ，可以有效地预防因炸药爆 炸而引燃矿尘 的事故发生 。 四、定向爆破用炸药 炸药的使用几乎是非定向的，亦 即炸药 能量是在各个方向上径 向传递的。然而近 几 年来在定向爆破用炸药领域已取得了一 些进 展 。 芬兰谢卡 Si c a 公司研制的能锥 Po we r Co n e 可用于对准在矿石溜井等处的 悬挂大块引发一金属弹，能准确而安全地破 碎悬挂矿石 。这种能锥有 3 ． 2 k g、6 ． 9 kg 、 2 1 ． 5 k g三种重量规格，其发 射 距 离 可 达 20 0i n o 2 O 世纪8 O 年代中期，南非的一 些金矿已 采 用弹道圆盘 Sl u gs h o t 处理 矿石 溜井 的堵塞 问题，借助于烈性炸药制成的7 k g主 药包发射2 k g 重的铜圆盘，铜 圆盘翻转之 后 即变成空气动力金属弹 ，以高 达 2 O 0 O m／ s 的速度飞行。冲击 目标时此金属弹可将厚达 l m的石英岩穿透。 迄今 ， 南非 已用数 百 套这 维普资讯 第1 4 卷1 9 9 3 年第 5 期 ； 2 7 种装置处理 矿石溜井堵塞， 取得了很大成效。 定向炸药还可用来强化普通药包的爆破 效能。可将炸药能量释放到最需 要 的 部 位 上，例如采场装药炮孔的底部，达到最大限 度地加大炮孔进尺 ，还可将定向炸药 布置在 巷道掘进孔网的边眼 内，以减少掘进施工的 超欠挖量 。 五、 电子 雷管 的应用 起爆系统 的另一个发展是电子雷管的 问 世，它与普通火工品雷管的不同之处在于 火工品雷管是在其起爆装药触发和 引爆炸药 之前，由化学物 质燃烧所占的时 间来确定延 期时间，而 电子雷管则有其 自己的微型电子 定时电路来控制。 电子雷管在制造厂加工中就以延期顺 序 号编了程序。在爆破中雷管依照顺序号的次 序在相邻 的顺序号之间以恒定的延期间隔起 爆。爆破的延期间隔时间可人为地确定，并 调定在起爆器 中，再由起爆器将精确的延时 传递给爆破中使用的全部雷管。以这种方法 选择顺序号和给延 期间隔编程能得 出最适应 爆破条件 的起爆顺序 。 电子起爆器产生一高频恒定 的 电 流 信 号，由封装在每个雷管盖中的环形线转换成 能量 ，储存在每个雷管的电容器 中，经 电子 定时电路按时释放这些能量，从而灼热引火 头和起爆炸药 。 每发电子雷管都有一防护滤波器。此滤 波器与环形线一起工作，可防止现场附近的 机械设备可能产生的杂散电流、无线电波和 静电进入雷管电路。由于电子雷管的精密度 高 ，确实在爆破控制、破碎质量和安全方面 显示 出很多优点。 六、凿 岩劈 裂技术 凿岩劈裂技 术是一种机械开挖技术，它 需要钻凿基本 的炮孔，然后将劈裂机上的劈 裂杆置于孔内。当劈裂机工作时 ，楔形装置 被拉拔成 羽状，迫使其相对于孔壁朝径向移 动 ，放射状载荷可靠地把劈裂机 固定住，当 推力杆向孔底推进时 ，即对 岩石施加轴向载 荷，并产生应力场引起岩石破坏 ，从 裂隙处 将岩石劈下来，完成 岩石的破碎 作业。 美国矿山局 已经研制出矿用的第 四代星 形轴式劈裂机，在7 ． 6 2 ram预先钻凿的炮孔 内以大约2 0 ． 7 MPa 的轴压工 作。 劈裂机作业的无强裂振动性对周 围的采 矿环境影响最小，从而 降低了对通风和地压 控制的要求。具有体积小、重量轻、 多功能 的特性，能满足不同开采方法的要求 。能精 确地沿着设计的几何形态进行开挖，从而大 大地减少了上下盘岩石 的混入量 ，是一种适 宜于极薄矿脉开采 的理想开采设备之一 。 综上所述，爆破技术的改进，有助于提 高矿石的开采效率和采 矿生产的安全作业程 度 。我国黄金行业的研究、设计单位，应与 生产企业密切合作，努力研制和开发 出适合 于我国黄金 矿山特点 的起爆器材 和 爆 破 技 术，为发展我国黄金矿山的开采技术，做 出 积极的贡献 。 编辑李洪 彦 A d v a n c e i n b l a s t i ’n g t e c h n i q u e o f mi n i n g e n g i n e e r i n g 、 Ya ng H o ngxi n Ch a n g c h u n Go l d Re s e a r c h I n s l i l u t e Ab s t r ac t Dr i l l i ng and bl a 8 t i ng i s o ne o f t he m os t i m po rt ant o per at i o n of m i ni ng e ngi ne e r i ng． The i m pr ove m e nt o f bl a s t i ng t e chni q ue i s f avor abl e t o t he e nha nc e m e nt of t he e f f i ci e nc y t o m i ne or e a nd r oc k． Thi s pa pe r b ri e f l y i n r o duce d pl as m a bl a s t i ng t ec hni que ， dct o nat i ng s ys t e m o f l a s e r a nd pho t oco nduc L i ve f i br e ， l o w-i gni t abi l i t y de t o nat i ng e xpl o si ve ，el e ct r o ni c auge r a nd dr i l l s p／ i 维普资讯 ，＼ 『 一 0 2 8 石 ／ 口 对金厂峪金矿 降低损 失与贫化的探讨 许 求保 中国黄金总公司金厂峪金矿 一 、采矿方法概况 该矿的地质资源特点是地质品位较低， 储量大。 矿体倾 角一般为6 0 。 ～8 O 。 以上， 但也 有倾 角为5 5 。 以下的小矿体， 矿体厚度一般为 1 - - - 6 m，最厚达2 4 ．- 4 0 m，矿体 长 度 一 般 为5 0 - - 1 5 0 m，最长达3 0 0 m； 含 矿 区 总 长 1 5 0 0 m。矿体与国岩均较稳 固， 矿 石 f 7 ～8 ，围岩 f 8～1 2 。部分 矿体严格受地 质构造控制，矿体上、下盘为断层带。 该矿使用的采矿方法是以漏斗电耙道底 部结构的浅孔留矿法为主，约占5 6 ，其次 是分 段法。 近 几年，又进行了高分段和VCR 法及大直径深孔采矿法的试验，均取得 了很 好的效果 。 二、损失与贫化管理现状及 问 题 1 ．损失与贫化管理现状 该 矿是一 个建矿已二十 多年 的老矿。在 生产管理方面有许多先进的经验，除 了正常 的政 治思想工作外，各种规章制 度 也 很 健 全，而且执行的很严格。就损失与贫化管理 而言，为了充分回收矿产资源， 降 低 损 失 率，坑 口在 开采 3 o o o t以下的难采小 矿 块 时，专门制订了优惠政策，每采1 t 矿石另外 加价0 ． 2 2 元，这样调 动了工人开采小矿块的 积极性。为了降低 留矿法矿房在 开采中的贫 化率，也制订 了降低 贫化率的管理制度。此 制度与采矿工程技术人 员和采矿工人的奖金 挂钩，规定矿房在开采 中，贫化率高于2 1 者罚，低 于2 1 ％者奖。地质和采矿工程技术 弋 人员经常深入采矿现场，发现矿体有变化与 采矿不相适应时，立即修 改采矿设计。在溜 井管理方面，不允许矿石倒入废石溜井，也 不允许废石倒入矿石溜井，凡发现 违章者， 都受重罚。为 了控制采场 出矿 品位，在采场 出矿期间， 专门在 出矿耙道中进 行 出 矿 取 样， 出矿品位达不到要求时， 即 令 停 止 出 矿。选厂入选 品位还与搞地质的工程技术人 员的奖金挂钩，入选品位低于规 定 要球 者 罚，高于规定要求者奖 。用分 段法开采的 中 深孔和Vc R法开采的大孔， 都制订了炮孔验 收制度， 不符合要求的炮孔必须作废， 重新补 孔。并定期召开损失与贫化管理分析会议， 总结交流经验，表彰对损失与贫化管理有贡 献的单位和个人，找 出差距，分析原因，定 期 改正 。 由于执行了行之有效的损失与 贫化管理 制度，使该矿在损失率与贫化率方面获得了 较好的指标。留矿法采矿损失率在 7 ． 9 ， 贫 化率在2 O 左右，综合损失率不大干l 1 ， 综合贫化率在4 7 以下。 2 ．存在 问题 该矿在损失与 贫化管理方面 虽然有一套 行之有效的规章制度，为管好损失与贫化起 了积极的作用，但也存在一些不容忽视的问 题 。 1 在矿块间柱回采方面，方案选择比 较单一，缺乏 多方案的对照比较，使问柱回 采损失率增大； 2 对受地质构造控制的矿体在开采 中 没有对上、 下盘 围岩进行维护 ， 在大 出矿 中， t e c hni qu e． The s e bl a s t i ng t e c hni que s ar e wor t hy t o be po pul ar i ze d i n t he gol d m i ne s of chi na． Ke y wor d s bl a s t i ng e ngi n e e r i ng bl as t i ng s uppl y；l at e - m od el expl os i ve de t o na m i ng s ys t e m m i ni ng e ngi ne e r i ng． 期 第 年 ∞ 卷 第 金 ． ／ 黄 呆 维普资讯