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探析露天礦起爆方式在孔爆破的作用

發布日期:2020-01-29  瀏覽次數:122
 摘 要: 爆破是礦業工程、巖土工程等生產過程中的一個至關重要的工作,特別是露天采礦生產過程中的一個最重要的工序。爆破成本在礦山生產成本中占有較大比例,而爆破質量的好壞直接影響到鏟裝、運輸、礦巖粉碎等工序的生產效率和成本,良好的爆破質量是采礦工作者一貫追求的工作目標。

關鍵詞:露天礦山; 孔爆破; 起爆法 
1.前 言
爆破是礦業工程、巖土工程等生產過程中的一個至關重要的工作,特別是露天采礦生產過程中的一個最重要的工序。爆破成本在礦山生產成本中占有較大比例,而爆破質量的好壞直接影響到鏟裝、運輸、礦巖粉碎等工序的生產效率和成本。良好的爆破質量是采礦工作者一貫追求的工作目標,由于起爆器材的不斷改進,露天礦山的一次爆破量與爆破效果都有了很大的提高。穿孔、鏟裝及運輸的高度機械化,非電導爆器材的完善配套使用,使中、大型露天礦一次性爆破10多萬噸乃至數10萬噸已是常事。但就起爆方式而言,目前我國的許多礦山普遍采用的仍舊是排間微差起爆法(簡稱V法)。
毫無疑問,V法爆破利用排間微差,實行成排次序起爆而使被爆巖石有效碰撞破碎,減少了大塊,提高了破碎質量。與此同時,也大大提高了一次爆破量,減少了輔助作業量,提高了工作效率和礦山經濟效益。這些優點是單排孔齊發爆破或多排齊發爆破所無法與之相比的。這就是為什么大多數露天礦山普遍采用此法爆破的主要原因。
然而, V法爆破同時也會存在和出現下列問題:
1)還有一定比例的大塊產出,且主要集中于同排相鄰孔連線的中部。而炮孔周圍的粉礦產出率又較高。
2)后排炮孔由于受爆轟擠壓,爆破后產生較大后沖而影響后續穿孔作業。
3)爆破地震波較強,對鄰近村舍建筑都有一定的影響。
4)如因盲炮出現巖墻,處理上則很困難。這是因為后排炮孔齊發爆破后往往形成較深的槽溝而使得穿孔設備難以正常通過加以處理。就絕對性而言,人們要想在礦山爆破中徹底消除大塊、地震效應和后沖等現象是困難的。但比較而言,則無論是理論還是實踐都說明:建立在球形爆破效能最優化理論基礎上的VR起爆法是實施中深孔微差爆破的最佳方法。如能切實加以運用,則其爆破效果是非常理想的。
2.VR起爆法作用原理
不同形態的裝藥起爆示意圖見圖1。
                
  (a)球形體集中藥包    (b)圓柱體長條形藥包 (c)半圓柱體長條形藥包
        
(d)雙壁面控制巖體長條形藥包            圖2 VR起爆方式
眾所周知,理想條件下球形裝藥的爆破作用是徑向球形的。所以,圖1(a)形態下的爆破效能是最理想的。有關試驗數據表明:該情況下的炸藥單耗僅為0. 08 kg/m3,是一般情況下礦巖爆破單耗的1/5。比較起來,圖1(b)形態下的炸藥單耗要高一些,圖1(d)的炸藥單耗又相應比圖1(b)要高。但對于礦山爆破中的巖體形態而言,唯有圖1(d)能夠形成和出現。而圖1(d)的最顯明特點是什么呢?就是出現了齒鋸形態下的雙平面自由面;待爆孔的孔心距雙平自由面的距離大致相等,即可使爆力作用到的自由面近似于圓形面。在這里,若注意到徑向箭頭處乃是前爆破炮孔的中心,實際上此處已被壓碎破壞這一點,就不難想象近圓形面的存在了。這樣,一是增加了有利于爆炸應力波反射而拉伸破壞巖體的自由面,二又使爆力對兩巖壁的作用力近乎相等,從而也就大大地改善了爆破效果。
圖2是典型的VR起爆方案。下面結合實為VR爆破作用機理示意圖的圖1(d)來分析一下VR起爆法的優點。
1)VR法由于實行了斜側向起爆,這就使實際孔距Se與實際最小抵抗線Be之比達到了3. 46,遠遠大于能形成雙平自由面的最低臨界值數2. 6。即由于Se遠遠超過了正常孔距a,爆破時相鄰孔無法相互劈裂貫通而只能使炮孔爆破張角限制在一定的范圍內(實控標準為120°),從而為后爆炮孔創造了雙平自由面。雙平自由面的產生給后爆炮孔提供了充分拉伸破壞巖體的條件。由于在120°張角范圍內巖體能較均勻受力,所以,此時巖塊破碎均勻,大塊產出率低,且在正常情況下不會出現泄能現象。
2)爆破后巖塊位移的主要方向發生了變化,即被爆巖塊由原來的垂直于采場自由面的正向運動變為斜側向運動。從而收縮了爆堆的外移范圍而使爆堆變得更規整。這既減少了推土機的作業量,又提高了鏟裝效率。
3)由于同段起爆孔大大減少,地震效應可明顯下降。在適度加大排間起爆微差時間間隔的情況下,爆破震動效應更小。
4)每個起爆排面上僅有一個孔位于眉線控制帶上,且一般每孔爆破都作用于120°的自由面,故爆破后沖力大大降低,一般不會出現后沖帶,形成的眉線較為規整。
5)爆破后形成的槽溝較淺小。當爆區內萬一有盲炮而產生巖墻時,移動穿孔機補孔并不困難。綜上所述,筆者認為:VR起爆法確是一種理想的露天礦中、深孔爆破法。筆者在過去的爆破實踐中學習運用此法,每次爆破均取得了理想的效果。
3.總結及體會
學習運用VR起爆法,以下幾點是值得注意的:
1)由于VR法爆破中的分段起爆排數較多,每排段的充分爆破就顯得特別重要。若后排在前排尚未充分爆破,即應爆巖石還未與巖體相分離時就使之起爆,則該排面便不能與巖體及時分離,次第影響去,便會引起爆堆隆起、后沖等不良現象出現。故此,應參照國外運用該法爆破的經驗——排間微差時間應當不小于5 ms/m抵抗線。即假如抵抗線為5 m,則排間微差當不小于25 ms。
2)巖體順序起爆后,越靠后的排面獲得的擠壓空間會越小,故在裝藥設計時,應適當增加些后續起爆孔的藥量。
3)為取得既不讓爆堆外撒又不造成后沖后翻的理想爆破效果,每排的左右2個邊孔的裝藥量均應酌減一些。
4)平面布孔應取正三角形,即排與排之間任意3個相鄰孔之間的連線形成的夾角應均為60°。唯有如此,才能在采用VR法起爆時取得爆力作用均勻的效果。

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