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2009 年第 2 期 本钢技术 1 逐孔起爆技术在南芬露天矿的应用 刘振东，谭永后，李任斌 （本钢南芬露天矿，辽宁 本溪 117014） 摘 要摘 要介绍了逐孔起爆技术在本钢南芬露天矿的应用，它不仅可以大幅度地降低爆破震动，而且能 够提高爆破破碎程度，改善爆破质量，为矿山正常生产奠定坚实基础，同时也为矿山带来可观的经济 效益。 关键词关键词露天矿；爆破；逐孔起爆技术 中图分类号中图分类号TD854.2 文献标识码文献标识码B By Hole Detonation Technology in Nanfen Open Mine Application LIU Zhendong，TANG Yonghou，LI Renbin Nanfen Open Mine，BX STEEL，Benxi Liaoning 117014 Abstract This article introduced by hole detonation technology in Nanfen Open Mine application, it may not only reduce the demolition vibration in large scale, moreover can enhance the demolition stave degree, improve demolition quality, lay the solid foundation for the mine regular production, simultaneously also bring the considerable economic benefit for the mine. Keywords open mine；blasting by hole detonation technology 1 矿山概况 本钢南芬露天矿是我国大型露天开采矿山，是 本钢铁矿石主要生产基地。年产铁矿石 1 200 多万 t。矿床属鞍山式沉积变质岩，矿体走向近 SN，倾 向 W，倾角 45左右。矿体开拓是沿矿体上盘的岩 石开沟，分别向上、下盘推进。矿石运输为汽车 矿石倒装站铁路运输，岩石运输为汽车岩石倒 装站胶带运输或汽车运输。 本钢南芬露天矿自上世纪 80 年代初开始，推 广应用国产非电导爆管系统，采用排间、斜线或 V 型多孔起爆，起爆网络为地表导爆索传爆孔内毫 秒延时方式。爆破布孔方式有矩形和三角形，清渣 爆破多于压渣爆破。孔内装药为多孔粒状炸药、重 铵油炸药、乳化油炸药三种。随着采场逐年向深部 推进，南芬露天矿已进入深凹开采阶段，在爆破中 存在主要问题为 1采用原起爆网络所产生的爆破 震动大，严重威胁最终边邦的稳定性，从而直接影 响矿山安全生产。2爆堆破碎不均匀， 爆破效果差， 电铲作业效率低。3原耐高温导爆管冬季抗低温性 能差，易产生盲炮，施工比较困难。 2 逐孔起爆技术 逐孔起爆技术与排间微差起爆的根本区别在 于前者为单孔起爆，后者为多孔起爆。所谓的逐孔 起爆技术就是采用孔内毫秒延时和地表延时相结 合，根据不同岩性的爆破要求，进行地表起爆网络 延时设计，从而达到逐孔起爆的目的。实现逐孔起 爆的关键是要有高质量、高精度的起爆材料作基 础， 而澳瑞凯公司的 l 非电起爆系列雷管就是根 据该起爆要求设计生产的。 2.1 澳瑞凯澳瑞凯 l 系列产品结构特性系列产品结构特性 2.1.1 组成和延期时间 l 系列非电雷管是一套具有不同时间间隔 的高强度非电起爆系统，主要包括地表延期雷管、 毫秒非电雷管和长延时非电雷管三个系列。其中毫 秒非电雷管共有 20 个段别，其延期时间见表 1，主 要用于炮孔内，南芬露天矿目前只使用其中的 16 段400ms延时雷管。 作者简介作者简介刘振东1963～，男，采矿工程师，1990 年毕业 于青岛冶金矿山大学采矿专业。 本钢技术 2009 年第 2 期 2 表表 1 l 毫秒非电雷管段别及名义延期时间毫秒非电雷管段别及名义延期时间 Tab.1 l milliseconds paragraph other non-electric detonators and the name of an extension of time 段别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 时间 /ms 25 50 75 100 125150 175 200 225250 段别 11 12 13 14 1516 17 18 1920 时间 /ms 275 300 325 350 375400 425 450 475500 l 地表延期雷管共有 6 种不同规格，其标准 延期时间见表 2。 表表 2 l地表延期雷管标准延期时间地表延期雷管标准延期时间 Tab.2 l detonators standard surface extension delay 延期时间/ms 9 17 25 42 65100 颜色 绿色 黄色 红色 白色 蓝色黑色 通过地表延期雷管和孔内雷管组合，可方便地 实现大规模逐孔爆破。 2.1.2 结构和性能 l 系列非电雷管由以下几部分组成 雷管部分 包括延期元件， 太安炸药及铝管壳。 其孔内雷管为 8 号加强雷管，起爆威力大。地表为 2 号雷管，延期时间精确。 导爆管为黄色地表或粉色孔内复合管，外 径为 3mm；抗拉强度45kg；工作温度－40℃～ 80℃；具有较好的耐高温性能，耐油、耐磨、耐 腐蚀、抗冲击。其一端密封，另一端卡在雷管壳内。 塑料钩导爆管的一端带有一个塑料 J 型钩， 该 J 型钩时的爆破网络的连接准确、快速、可靠。 2.2 逐孔起爆网络设计逐孔起爆网络设计 采用澳瑞凯非电起爆系统， 每孔使用 3 发雷管， 其中孔内使用 2 发 400 ms 延时雷管， 地表根据不同 矿岩特性和爆破要求可选用1发9ms、 17 ms、 42 ms、 65 ms 或 100 ms 地表延时雷管。其起爆网络的设计 是在计算机上通过澳瑞凯公司免费提供的网络设 计软件来实现的，设计快捷、方便，可实现多方案 比较。 逐孔起爆网络的设计内容和步骤 1选择爆区起爆点位置。 2确定控制排。 3根据爆区现场条件和要求初步确定爆堆岩石 移动方向。 4选择各炮孔的延时时间、联线设计。 5模拟爆区炮孔起爆顺序，显示爆区移动等值 线，炮孔岩石移动方向，在设定时间段内同时起爆 的炮孔数，进行局部修改调整。 6打印起爆网络设计图和有关数据。 2.3 逐孔起爆技术的主要优点逐孔起爆技术的主要优点 2.3.1 提高了爆破破碎效果 由于单孔起爆较排间起爆增加了一个自由面， 药包爆炸后所产生的应力波传至自由面后同时发 生反射，并且反射波同时抵达药包位置。反射拉伸 波在传播过程中首先在两自由面接触点，然后依次 在诸点发生叠加，从而使拉应力成倍增加，爆破岩 石体积也增大，从而提高了爆破质量。 2.3.2 减少单段起爆药量，降低爆破震动 由于逐孔起爆，致使同时起爆药量较少，其震 动速度明显小于排间多孔起爆。自 1999 年以来， 对下盘 346～334 水平大量的爆破震动测试和研究， 其主要测试结果见表 3。 表表 3 逐孔起爆和多孔起爆排间起爆实测震速逐孔起爆和多孔起爆排间起爆实测震速 Tab.3 By hole detonating detonation and porous inter-ranked David measured detonation velocity 与测点的 距离 振动速度 序 号 总药量 /kg 最大段 药量 /kg 介质 xy z vx vy vz 起爆方式 14 600 2 800 红矿 40 22 44.5 6.86 29.3 12.1异步斜线 257 000 1 640 红矿 40 35 44.5 7.19 8.65 19.8异步斜线 360 000 石棉矿 6 44.5 4.4 6.9 10.1单孔起爆 444 500 石棉矿 30 44.5 3.1 11.2 10.8单孔起爆 3 逐孔起爆技术实践 此爆区位于下盘 382～370 南部，以灰矿为主， 硬度 f 为 12～14， 爆破难易程度为中等， 清渣爆区。 总计爆孔 94 孔。爆区距最终边坡 300m。矿里对此 爆区的要求保证爆破质量，头排部位爆后不留根 底；爆破震动对最终边坡无影响。 3.1 爆破方案选择爆破方案选择 根据矿总体要求，结合矿山生产实际，此爆区 选择澳瑞凯雷管，采用逐孔起爆技术，减少同段 23ms起爆药量的方法，控制爆破震动。 3.2 爆破设计爆破设计 3.2.1 设备选型 根据矿石的坚固性系数及设备作业效率，此爆 刘振东、谭永后、李任斌逐孔起爆技术在南芬露天矿的应用 3 区用 60R 钻机穿凿，孔径为 310mm。 3.2.2 穿孔参数 爆区头排孔距 5～5.5m，后排孔距 7.57.5m， 孔深为 14～14.5m，超深 2～2.5m。 3.2.3 装药结构 为克服头排大抵抗线， 头排孔采用混合装药结 构。其炮孔底部装高威力的重铵油炸药，上部装多 孔粒状炸药；中间孔采用底部间隔装药结构，在炮 孔底部放置空气间隔器后，然后再装多孔粒状炸 药；边排孔采用连续柱状装药结构。 3.2.4 爆区各部位药量、头排孔 底部装重铵油 600kg；上部装多孔粒状炸药 70～120kg；中间孔底部用间隔器间隔 1m，上部 装多孔粒状炸药 500～530kg；边排孔装多孔粒 状炸药 420～450kg。 3.2.5 爆破网络设计 地表分别用 17 ms、42 ms、65 ms、100ms 的 传爆雷管控制各个炮孔的延期时间， 孔内采用延时 为 400 ms 控制每个孔。 图 1 爆破网络图 Fig.1 Blasting network 3.2.6 爆破顺序 图 2 爆破顺序图 Fig.2 Blasting sequence diagram 3.2.7 计算机爆破过程模拟效果 图 3 爆破模拟效果图 Fig.3 Blasting simulation results 3.2.8 爆破震动校核 本爆区采用澳瑞凯雷管，实现逐孔起爆，在 23 ms 内同时起爆 4 孔，总药量为 2 150kg。 RK/V1/αQmax1/3150/30 1/1.521501/3 175.5ｍ 而此爆区最终边破的距离远远大于 175.5ｍ， 爆破震动对边坡无有任何影响。 3.3 爆破效果爆破效果 1由于减少了同段起爆药量，爆破震动降低， 对最终边帮无影响。 2）经过电铲铲装后，此爆区头排大抵抗线部 位无留根底， 爆区块度均匀， 大块率降低了 0.24‰， 爆破效果极佳。 3爆区前冲距离小，爆堆形状规则。 4爆区破碎好，电铲作业效率高，矿山综合效 率提高，为矿完成生产任务奠定基础。 5爆区接头部位塌落线明显，无后冲，可直接 给接头孔位。 4 结语 1逐孔起爆技术的应用突破了露天矿长期以来 一直沿用的多孔排间起爆方式，推动了我国露天矿 山的爆破技术的发展。 2逐孔起爆技术的应用可以最大限度降低同段 起爆药量，降低爆破震动，对提高边坡稳定性等具 有明显效果。 下转第 10 页 本钢技术 2009 年第 2 期 10 煤气时一般为 20m 左右。煤气量过大极易产生脱 火现象而使火焰产生脉动造成爆震，不利于热风炉 长寿。另外煤气成分中氢的含量也是影响火焰脉动 的重要因素之一。 2 烘炉的过程 这次烘炉最大的特点就是正压烘炉，在整个烘 炉过程中炉内始终保持 100Pa 的压力，不同于以往 的负压烘炉。这种烘炉方法的优点 1由于炉内有 100Pa 的压力，加快了炉内的传 热速度，炉内耐火材料的热均性能好，炉内耐火砌 体和泥浆内的水分排出速度加快。 2拱顶的升温速度易于控制，因空气量远远大 于煤气量，调节煤气量对温度的波动的影响非常 小。 3烘炉效果更好，烘炉过程更安全。过去烘炉 采用自燃方法烘炉，在烘炉后期炉内蓄入一定热量 以后，根据温度控制要求需调节各处阀门，这样自 燃状态的炉子气体流畅性不是很好，煤气燃烧不充 分，极易发生灭火现象，且易发生各类煤气事故。 4烘炉时间短。根据砌体耐火材料的特性，DC 公司进行了独特设计。在大墙和隔墙的不同材质砖 层之间加砌了多层泡沫和便于滑动的油纸，在拱顶 部位增加了塑料板和泡沫，这样加快了热量的传 递。在拱顶温度达到 400℃左右三座热风炉拱顶熔 融的塑料全部聚集到拱顶的底部并将燃烧，使得耐 火砖整体热量均匀性提高，烘炉时间缩短。利用最 短时间烘好了耐火材料，排出其体内水分并使砌体 能够均匀稳定地膨胀蓄热。 5降低能耗，节约煤气用量。因正压烘炉，废 气带走的热量减少，减少了煤气用量。 这种烘炉是炼铁厂热风炉烘炉时间最短的一 次，仅 14 天达到烘炉效果，且烘炉过程中随空气 量和煤气量的调节，其拱顶升温曲线、各硅砖冷热 面曲线、废气曲线基本与外方提供曲线相符。这种 烘炉方式给炼铁厂热风炉工艺技术开辟了新的一 页。 经过近一年多的运行，效果良好，且风温月平 均达 1 150℃最高达 1 230℃。因均排压系统消声器 的原因，充排压时间较长，占用了热风炉的燃烧时 间，每班仅能换五、六遍炉能够满足高炉风温的需 求。同时通过在热风炉燃烧和送风时检查发现拱 顶、炉壳及热风出口和热风主管的壁温基本都在非 常低的水平，和 150℃还有很大距离。所以说热风 炉的烘炉是成功的，热风炉满足了高炉风温需求， 而且随换热器换热效率的提高及富化煤气焦炉煤 气或转炉煤气的应用及高炉操作水平的提高， 风温 水平的提高还有巨大潜力。所以霍戈文新型内燃式 热风炉在本钢的应用是成功的，通过 6 号炉和 7 号 炉的实践完全能够满足生产风温的需求。 3逐孔起爆技术的应用打破了爆区规模受起 爆器材段数的限制，可以方便地实现大规模爆区， 对充分利用爆破应力波，提高破碎效果，降低爆破 成本具有显著成效。 4经过多年的生产实际应用，澳瑞凯生产的非 电雷管及其配套网络设计软件，能够很好地实现逐 孔起爆，可以在同类矿山推广应用。 5爆破侧冲、后冲距离小，塌落线比较明显， 便于穿区衔接，提高钻机工作效率。 6澳瑞凯起爆网络连接简单，操作方便，安全 性更高。 参考文献 参考文献 [1] 矿山爆破工程[M]. . 北京冶金工业出版社 [2] 东北大学，南芬露天矿，本钢矿业公司. .南芬露天矿延 长 290 平硐运输系统服务年限的研究[M]. [3] 工程爆破技术与安全管理[M]. . 沈阳东北大学出版社 上接第 3 页