逐孔起爆技术在白登磷矿的应用.pdf

逐孔起爆技术在白登磷矿的应用 张智宇,殷志强,栾龙发,庙延钢 昆明理工大学国土资源工程学院, 云南 昆明 650093 摘 要介绍了利用高精度网络雷管实现逐孔起爆技术及其在露天矿中的试验与应用情 况,从逐孔起爆技术的机理、 改善爆破效果、 降低爆破震动及爆破成本等方面进行了分析, 说明了该技术的优势,从而为矿山改善爆破效果、 提高采矿效率提供了一条有效途径。 关键词逐孔起爆;网络雷管;爆破震动;采矿效率 目前普通微差爆破技术在国内露天矿山中使用 比较广泛,也比较成熟,但还存在如下一些不足国 产的普通导爆管毫秒延期雷管由于名义延期时间的 设置不合理及雷管本身延期时间精度的问题,孔间 存在微差时间重合的情况 [1 ] ,爆破效果难以控制, 当爆破规模比较大时,同段起爆的炮孔数量比较多, 很难满足实际工程的需要,导致一次起爆药量增大, 无法有效控制爆破地震效应。 而近几年来,高精度导爆管雷管的应用很好的 解决了上述问题,且得到了矿山生产实践的检验,在 其高精度基础上开发的逐孔起爆技术极大地推动了 微差爆破技术的发展。 1 逐孔起爆机理 [2～4 ] 逐孔起爆技术多年来已在国外矿山中深孔爆破 中广泛应用。所谓逐孔起爆技术,是指爆区内孔间 和排间炮孔的延期采用不同序列,使得各炮孔的起 爆时间按一定规律相互错开,所有炮孔均按一定的 等间隔延期顺序接力起爆,这样可以人为地为每个 炮孔准备最充足的自由面。 逐孔起爆时,爆破过程中每个炮孔的起爆都是 相对独立的。与逐排微差爆破相比,首发炮孔的起 爆为后续炮孔多提供了一个侧向自由面共计3个 自由面和补偿空间,从而为改善爆破块度和质量 奠定了基础;炮孔装药爆炸后产生的爆轰波传至所 有的自由面后将同时发生部分反射,反射波又同时 抵达起爆中心药包位置 , 与后续波阵面发生应力 波的迭加反射使单孔爆破区各点拉应力增强,降低 了岩石破碎时弹性变形能的损失;且相邻炮孔的矿 岩在移动时发生相互碰撞挤压,更进一步保证了岩 石的破碎;按照爆炸能量平衡理论和平衡条件,逐孔 起爆技术可以使炸药作用于岩石破碎部分的能量得 到提高,从而相对降低炸药单耗,并改善岩石爆破破 碎效果。 逐孔起爆由于每个炮孔的起爆顺序都不相同, 最大段起爆药量几乎就是每个孔的最大装药量,在 其他参数不变的情况下,能使爆破震动大幅度降低。 2 现场试验及效果分析 白登磷矿采用山坡型露采方法,公路运输开拓 方式。目前边坡最大高差已达100 m。主要爆破剥 离岩石有白云岩和砂质页岩。白云岩整体性较好, 砂页岩节理发育,整体性较差。 在生产爆破中,沿用了几十年的瞬发电雷管齐 发起爆方式,已不能很好的满足矿山生产的需求,一 方面爆破效果不理想,大块、 根底过多,爆堆松散度 差,造成了后续生产工艺成本的居高不下;另一方 面,该起爆方式引起的爆破振动过大,对矿区周边村 庄、 邻近采场的一条县级公路及矿山办公区等带来 较大影响。为了解决上述问题,决定在白登磷矿进 行逐孔起爆技术的试验和应用。 2. 1 孔网参数 该矿现有的台阶高度为8～10 m,使用阿特拉 斯CBH - 10型全液压钻机和DXA165型潜孔钻机, 钻孔直径分别为160 mm和170 mm。为了达到较 好的试验效果,对原有的穿爆参数进行了一些调整, 进行了齐发和逐孔两种起爆方式的比较。试验前后 的穿爆参数见表1。 2. 2 微差时间的选择 据动载理论和爆震最小的要求,大量研究、 实践 证明,进行露天中深孔爆破,当最小抵抗线W 6～ 10 m时,矿岩选用的一般微差间隔时间孔间延期 ISSN 1671 - 2900 CN 43 - 1347/TD 采矿技术 第8卷 第3期 Mining Technology, Vol . 8,No. 3 2008年5月 May . 2008 时间3～8 ms/m,排间延期时间8～15 ms/m是较为 合理的延期时间范围。据哈努卡耶夫提供的数据 一般中硬岩石,先起爆药包为后响药包形成新临空 面所需要时间为25～60 ms [5]。综合上述研究成 果,在同时考虑爆破网络安全性能的基础上,根据试 验地点矿岩特点,设计地表延期孔间微差时间为33 ms和42 ms,排间微差时间为108 ms,孔内延期雷管 全部采用620 ms延期时间。 表1 平均穿爆参数 起爆方式 岩石类别 孔深 m 孔距 m 排距 m 平均单孔药量 kg 炸药单耗 kg/m3 延米爆破量 m 3 平均大块数 个/万 t 齐发起爆 砂页岩 白云岩 10 10 6 5 4 4 94 100 0. 393 0. 503 21. 6 18. 0 2 5 逐孔起爆 砂页岩 白云岩 10. 5 10. 5 6. 5 5. 5 4 4 97 97 0. 354 0. 418 23. 5 19. 9 0 2 2. 3 爆后效果分析 1采用逐孔起爆后,岩石爆破破碎效果良好、 块度破碎均匀,爆堆见图1。在砂页岩爆破中没有 产生无法装载的大块;在白云岩爆破中只有少量的 大块。经过现场调查分析,大块产生主要原因是由 于爆区边缘炮孔填塞部位岩石由于地质条件原因 如裂隙、 断层发育,大量泥包孤石 , 或上台阶爆破 产生的裂隙的存在,使得药包爆炸时,爆生气体过早 从裂隙中冲出,爆炸作用时间过短所致。 图1 逐孔起爆爆堆 2比较同为5排炮孔爆破,逐孔起爆爆堆比 齐发起爆爆堆体积大很多,爆堆前伸8 m左右,整体 移动性好,爆堆明显隆起,爆区后排炮孔沉降1～2 m,无后冲现象,形成的新坡顶线比较整齐。 3逐孔起爆开挖边坡平滑达到设计开挖边 界,消除了超挖、 欠挖和伞檐现象;采场底扳开挖平 整,底板标高与设计标高之差不大于0. 5 m,消除了 根底,为下平台凿岩钻孔工作提供了良好工作平台。 图2为逐孔起爆开挖后的边坡。 2. 4 爆破降震分析 由于矿区周边村庄较多,在过去的生产爆破中, 爆破震动过大,严重影响了周边建构筑物的安 全,因此,解决爆破震动过大是当务之急。为了确保 安全生产,对比逐孔起爆方式在降震方面的表现,定 量评价爆破震动等级,以便采取相应措施。试验中 利用振动信号自记仪和传感器对1980 m和2040 m 水平的爆破震动进行了监测。测试时,测点选择在 距爆区约100 m和200 m的基岩,爆区条件类似。 测试记录见表2。 图2 逐孔起爆后的边坡 表2 爆破振动效应监测数据 起爆方式起爆药量 最大单响药量 kg 测点距离 m 最大振速 cm /s 齐发184318431024. 178 齐发192119212011. 685 逐孔18301001020. 856 逐孔1904962030. 217 比较以上所测爆破振动数据,逐孔起爆较齐发 起爆在距爆区100 m和200 m处降振率均达到 70以上,于露天矿采场生产爆破和临近边坡区爆 破安全及确保附近建构筑物安全而言具有重大 意义。 2. 5 经济指标分析 在穿爆成本的构成因素中,占主体的是炸药成 本和穿孔成本,利用逐孔起爆技术优势改进孔网参 数后,提高了炸药能量利用率,使炸药单耗减少了 0. 039～0. 085 kg/m 3 ,降低9. 9～16. 9 ,延米爆 921 张智宇,等 逐孔起爆技术在白登磷矿的应用 破量提高了8. 8～10. 6 ,穿爆总成本有所降低。 另外由于延米爆破量提高,单位爆破量所需钻 孔进尺减少,相应地提高了装药效率,减少了钻机的 移动和稳机次数,提高了工时利用率;同时由于改善 了岩石破碎块度和爆堆形状,使挖机装载效率平均 提高达10以上,这些都可获得一定的经济效益。 3 结 论 从现场试验结果看,逐孔起爆技术达到了如下 目的 1极大改善爆破效果,减少大块、 根底的数 量,使爆堆形状更规则、 块度更均匀,从而提高采装 效率; 2扩大孔网参数、 提高延米爆破量,降低直接 穿爆成本,提高生产效率; 3减少最大单响起爆药量,爆破震动可以降 低70以上。 参考文献 [1 ]杨享衢.关于非电毫秒雷管名义延期时间的讨论[J ].工程爆 破, 2003, 4 58～61. [2 ]庙延钢,栾龙发.爆破工程与安全技术[M ].北京化学工业出 版社, 2007. [3 ]中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程[M ].北京冶 金工业出版社, 1996. [4 ]钮 强.岩石爆破机理[M ].沈阳东北工学院出版社, 1990. [5 ]AH哈努卡耶夫.矿岩爆破物理过程[M ].北京冶金工业出 版社, 1980. 收稿日期 2008 - 01 - 18 上接第119页 2 矿体特征与矿化富集规律 2. 1 矿体特征 谢家沟金矿床已主要有1 脉带、 3 脉带、 10 脉 带等几条脉带组成,规模最大的为3 脉带。3脉带 位于基线东0～80 m, 1 脉带位于基线西 120 m, 10 号脉位于基东360 m, 1 , 3 脉带总体矿化蚀变较弱 , 只是在局部地段达到工业开采要求。3 脉带为谢家 沟金矿床的主体,该脉带严格受剪切带控制,其走向 长度近1500 m,总体呈NE30方向延伸,分别由3 - 1, 3 - 2, 3 - 3, 3 - 4, 3 - 5, 3 - 6等多条矿脉组成,而 各矿脉的单矿体多分布在蚀变岩两侧,在水平上和 垂向上矿体多呈透镜状产出,平均倾角82,总体走 向多为NE15 ～20,受脉岩影响各矿体之间呈左行 雁列式排列,矿体向北东侧规律明显,侧伏角为 54 。 2. 2 矿化富集规律 1矿化分布规律。矿体分布表现为在垂向上 浅部中段矿体较为发散,分枝复合现象明显,而深部 较为单一;矿化蚀变表现在浅部蚀变较强,主要蚀变 类型为绢英岩化,矿化较强,而深部绢英岩化减弱、 钾化增强,矿石品位降低。矿体在水平方向上总体 呈脉状产出,在矿体内部有富矿包产出,富矿体呈透 镜状产出,矿体在走向上与整个脉带呈15 斜交,即 整个脉带的走向为北东30 方向,而单个矿体呈北 东15 。 2矿石结构构造变化特征。浅部矿石主要为 氧化矿,矿石结构主要为中粒状结构,载金矿物黄铁 矿颗粒大,多为裂隙金,矿石品位高,矿石构造多为 细脉状和网脉状,浸染状较少,网脉状矿石品位最 高;而深部主要为原生矿,矿石结构主要为细粒结 构,矿石构造主要为浸染状构造,细脉状较少,基本 不见网脉状矿石。 3矿体严格受剪切带控制。 4后期脉岩对矿体切割错断矿体,脉岩形成 时的热液进一步重融矿体,富矿地段一般在两脉岩 相交处,脉岩的膨大收缩处,特别是当脉岩的走向在 局部由北西向转为北东12 ～20地段矿体较富。 3 谢家沟找矿方向预测 综上所述,剪切带控制了矿体的产出,矿体与花 岗岩、 脉岩关系密切,后期断裂F3进一步错断矿体。 因此可以确定下列找矿方向 1找矿的重点部位应放在剪切带的中心部 位,而剪切带的两侧边部成矿可能性不大; 2 F3断层的上盘,尤其是 170 m向上,在矿 区的98～108线之间,成矿可能性较大,是下一步找 矿的重点方向之一; 3后期两脉岩的交汇部位、 脉岩的膨大收缩 处,脉岩的走向由北西向拐为北东向的地段; 4矿体总体向北东侧伏,深部中段找矿方向 应定位在北部122～135线之间。 收稿日期 2007 - 11 - 27 作者简介胡世利1975 - ,男,助理工程师,长期从事矿山 地质与勘探工作。 031 采矿技术 2008, 83