胡家峪矿采场爆破工艺的发展.pdf

2 0 0 2年 8月 第 3 1卷 第 4期 有 色 矿 山 Nonf e r r o us M i n e s Aug． ， 20 02 Vo1 ． 31 NO． 4 地 质 、 采 矿 { { 一 胡家 峪矿 采场爆破 工艺 的发 展 周 智 春 胡 家峪 铜 矿 ．山西 垣 曲 0 4 3 7 0 4 [ 关键 词 ]爆 破 网路 ；微差爆 破 ；起爆 电源 ； 机 械 装药 ；爆 破参 数 [ 摘要 ]对 胡家 峪 矿大爆 破 发展 的 二 三 个阶段 进 行 了总 结分 析 ， 并对 凿 岩爆 破 参数 进 行 1 ， 探 讨。 [ 中 图分类 号 ]T D 2 3 5 ． 2 2 [ 文 献标 识 码 ]B [ 文章 编号 ]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 4 0 0 0 1 ． 0 3 De v e l o p me n t o f s t o p e b l a s t i n g t e c h n o l o g y i n Hu j i a y u C o p p e r M i n e ZH U Zhi c hun H i a yu C o p p e r Mi n e，Yu a n q u 0 4 3 7 0 4，Ch i n a Ke y wo r dsf i r i ng c i r c ui t ；s ho r t d e l a y b l a s t i n g；de t o na t i n g p owe r s u pp l y；me c ha ni c a l c ha r gi n g；bl a s t i ng p a r a m et er Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ，t h r e e s t a g e s o f b l a s t i n g d e v e l o p me n t i n Hu j i a y u Co p p e r Mi n e a r e s u mma r i z e d a n d a n a l y s e d．Dr i l l i n g a nd bl a s t i n g p a r a me t e r s a r e di s c us s e d． 胡家峪铜 矿所 用采矿方 法以有底柱分段 崩落法 为主 占采矿 量 的 9 8 ％ ， 电耙 出矿。 1 9 5 8年 建 矿， 随着科学技 术的进步 ， 采场爆破工 艺有 了很大发 展， 爆 破工艺的发 展． 促进 了生 产的发 展 。采 场 回采均 采用上 向垂直 扇形 中深孔 落矿 ， 孔径 6 8 ～7 2 mm， 孔 深 4 ～ 1 5 m， 平均 孔 深 7 ． 2 m。 采场 回采 的爆 破工艺大体上 经历 了三 个发展阶 段 。第一 阶段从 6 0年代 初期 “ 并 串并 并” 的双重 爆 破 网路改变 为“ 串并 并 并” 的 单爆 破 网路， 初 步简 化 了爆 破工艺 。第二 阶段 是 7 0年 代 中期 改交 流 电起 爆 为电容 放 电起爆 ， 解决 r用交 流 电起爆 电雷 管 拒 爆 多， 工 艺复杂， 材料消耗大 的问题 。第三 阶段是 改 人工 炮棍装药 为机械 化 压气 装药 ， 解决 了 装药工 人 体 力劳动强度大 ， 炮孔 装满系数低 的问题， 并开始采 用非 电毫 秒导爆管 代替 电雷管 。 [ 收稿 日期 ]2 0 0 2 0 5 2 2 [ 作者 简 介 ]周智春 1 9 7 0一 ， 男 ， 江 西 瑞 吕人 ， 工程 师 ， 从 事矿 山采 矿技 术 工作 。 l 爆 破 网路 投产 初期， 曾采 用过三 保险爆破 网路 ， 即每个炮 孔装四发 电雷管 ， 两两 并 联孔 间串联 ， 形成 “ 并 串并 并” 双 回路 电爆 网路 图 1 ， 再加 每排炮 孔 用导爆 索 串联， 目的是形成 第三保险 ． 称之“ 三保 险” 。 由于这 种网路消耗雷 管太多 ， 施工特 别麻烦 ， 爆破规模 也受 到限制， 例如一 次 7 t 炸 药 的爆 破 ． 联线 导 通就 需 要 三整天， 故得停 产三 天， 迫 使对 此进 行 简 化， 把 双 回 路 改为单 回路 。即每个炮 孔装两发雷 管， 孔 内并联 ， 孔 间串联 图 2 ， 形成 电爆 网路 和导爆 索 网路 的“ 复 式 ” 起 爆 。 珊一 秤 一 图 1 双重 并 串并 并 网路 罨 露 ． ． 蚤 图 2并 串并并 网路 维普资讯 2 有 色 矿 山 2 0 0 2年 第 3 1卷 原 每孔 装两 发雷 管， 如果 有 一发雷 管 在装 药联 线过 程 中损坏 ， 则还 有 一 发雷 管 起作 用， 从 而达 到 “ 双保险” 目的 。但 事与愿违 ， 在爆破 作业 中， 还 经常 有拒爆 的现 象发 生 。经过 试验 分 析， 找 到 了拒爆 的 原 因， 正是 由于每个炮孔 装两发雷管造 成的 ， 双管反 而没有单 管可靠 。 由于采 用交 流 电流 ， 当起爆 电流 大于 4 A 时， 双管 全部起爆 ； 当起爆 电流在 2 ～4 A时 两个并联 雷管进行 分 流， 每 个雷 管起 源 电流 均 小于 2 A。 小于雷 管 额 定 电流 值 2 A， 双 管 全部 拒爆 ， 但 若 采用单雷管 ， 起爆 电流 只要 大于 2 A就可起爆 。 经过 多次模 拟试 验 ， 在 每个 串联 小组 中有 意安 排一至两 个单管 一孔 一管 ， 其余都是 双管 ， 在起爆 电流稍低于额 定电流 4 A 时， 只有单 管 起爆 了， 而双 管 全部拒爆 。从 此， 把每 个 炮孔 装两 发雷 管 改 为装 一 发， 爆 破网路的联线方 式成 为“ 串并并” 。这样 ， 不 但节约 了雷管 ， 降低 了成本， 更重要的是简 化了爆破 工艺， 节约 了大爆破设 计和施工 时间， 大大缩 短 了因 停电时间过长而 对 生产带 来 的影 响， 保证 了爆 破 效 果， 为实现 强化开采创造 了条件 。 2起 爆 器 材 的更 新 爆破所 用雷 管经历 了秒 差电雷管一毫秒 电雷管 一 毫秒导爆管 的过程 。由于秒 差管 的延时秒 量是 用 导火索 的长度 来控制的 ， 而这段导火 索 又容 易受 潮， 使燃速变慢 ， 因而经 常产生跳段现象 ， 不 能保证采场 爆 破质量 ， 同时秒差爆 破所产生的地 震波 、 空气冲击 波危害也较大 ， 因而逐渐 被毫秒管 代替。 尽管 人们对微差爆破 的机理和合理 的间隔时 间 还 没有统一的认 识和 科学 的 计算 公式 ， 但 微 差爆 破 能降低大块率， 改善爆 破质 量， 减 少地 震危 害 降低 地 震作用 1 ／ 3 ～2 ／ 3 ， 降 低炸 药 单耗 和 空 气 冲击 波 强度。这些都是 秒差 爆 破所 不及 的， 另外微 差爆 破 产生的带炮和对导爆 索 网路 的破坏也 比秒差爆 破小 得 多。 由于以上 优点 ， 微差爆 破 技术 在 国 内外 的露 天 和 地 下 矿 山得 到 了 广 泛 应 用 。 用 电雷管 起爆 的最大优越性 是可 用仪 表检 测爆 破 网路的状况如何 ， 可事 先发现 问题 ， 及时 处理 。但 它的弱点 是 杂散 电流 、 雷 电、 静 电等对 它有 很 大 危 害。为降低杂散 电流 ， 每 次爆 破 都进 行 区域性 或 全 矿 停 电， 使 生 产 受 到 严 重 影 响 。 由 于停 电， 用 电石 灯 照明， 使作业 地点照 明很 差， 并 且明火带来 了新的不 安 全因素。而对于 高频 电、 射频 电又难 以 消除 。 7 0年代出现 的导爆 管起爆 法 ， 是 一种 非 电力起 爆方 法。导爆管 起爆 法克 服 了 电雷 管 的缺 点 ， 弥补 了它的不 足， 是 一 种 不怕 杂 散 电 流和 静 电， 安 全 可 靠， 使 用方便的 新型 起爆 器 材 。其 不 能 用仪 表检 测 网路 状况的缺 点， 只要 在 联 线时 细心 操 作就 可 以克 服 。 3 起爆 电源 1 9 7 5年 以前 ， 胡家峪 矿 大爆 破均 采 用 3 8 0 V 的 交流 电单相 供 电作 为起爆 电源 。 由于经常 有拒爆现 象 发生 ， 就把每个炮孔 装 四发雷 管改 为装 两发雷管 ， 进而改 为 只装 一 发 ， 拒爆 现 象 有 所 减 少， 但 并 未 根 除。分析其 原因， 是 由爆破 电源引起 的。 我 国工业 用的交 流电频率规 定 为 5 0 Hz ， 一 个周 期 为 2 0 ms 。交流 电的 电压和 电流都 是 正 弦 曲线 变 化， 它 们的瞬时值 是 时 间 的函 数。平 常 所说 的 测 出 的交流 电压是 3 8 0 V， 指的是它 的有效值 。其振幅值 最大值 是 有 效 值 的 ／ 2倍， 即 5 3 7 V。 在一 个周 期 中， 电压两次 为零 ， 两 次为最大 值 3 8 0 2 。爆 破 网 路 设计时是 按 3 8 0 V 的 有效 值 计 算 的 ， 但 合 闸的 那 一 瞬时 ， 电压 是无 法 人 为控制 的 。如果 大 于 3 8 0 V， 那么 网路是可 靠 的， 能 保证 全 部雷 管起 爆 。但 如果 小于 3 8 0 V。 由于供 电不 足， 较 敏感 点燃 起 始能 小 的雷管爆 了， 较钝感 点燃 起 始 能大 的雷 管 就发 生 拒爆 。 从 图 3中可 以看 出。 在 一 个周期 中。 电压 小于 3 8 0 V 的时 间 为 1 0 ms ， 占周 期 的一半 。可 见用它 作 为起爆 电源拒爆 现象 是 无法 避 免 的， 尤其 在 电 压为 零 的前 l ms 左右 合闸， 情 况最坏 。 2． 5 5 5 5 2 ． 5 叫『 问 ／ ms 图 3交 流电 压 变化 周 期 图 鉴于以上分 析， 在做 了大量试验 的基础上 ， 制造 出了适合此种情 况的 电容强 力起爆器 ， 并于 1 9 9 5年 7月 用于 采 场爆 破， 随后 逐 步 在 各 坑 口推 广 应 用 。 由于 改革了起爆 网路 和 起爆 电源， 采 用 了单孔 单管 和 电容强力起爆 器， 从 根本上解决 了雷管起爆 问题， 从 而改善了爆 破 质量 。而 电容 强力 起爆 器 的应 用， 又进 一步简 化了爆 破 网路 ， 使爆 破 网路 的设 计 和现 维普资讯 第 4期 周智春 胡家峪矿采 场爆破工艺 的发展 3 场 施工 时 间大 为缩 短， 同时可节省 电爆 网路线材3 ／ 4 左 右 。 图 4为 电容 放 电特性 曲线 。可以 看 出， 它克 服 了交流 电的缺 点 ， 使爆 破 网路 的可 靠 性 大大 提 高 。 保证 了网路上每 发雷 管 在桥 丝熔 断前 ， 都 能得到 大 于规定的 电流值 ， 从而 基本上消除 了拒爆 现象 。 I I 1 I 2 0 2 ,t lN／ ms 图 4电容 放电 特性 曲线 4机械 装 药 由于人工装药需要 人员 多， 体力劳动强 度大 ， 装 药 质量不好， 炮 眼利 用率 低， 炸 药成 本高 等 弊端 ， 长 期 以来 ， 一直 在寻求一种新 的装药方法。 6 0年 代装药器 间世 ， 但 由于 当时用 的是粉 状硝 铵或铵油炸 药， 机械 装 药堵 管严 重， 返 药量 又较 大 ， 严重 污染作业场所 空气， 产 生静 电， 一直难 以推广 。 8 0年代 初， T一1 号 粘性 粒状 炸药 的 出现， 为地 下 中深孔 落矿的有底柱崩 落法实现机械 装药创造 了 条件 。 经过两 年试用， 从 1 9 8 3年 开始 ， 胡 家峪 矿 已全 部采用 了机械 装药， 改 变 了二 十 多年 人工炮 棍 装药 的老工艺 。采用机械装药 ， 减轻 了工 人体力劳动 ， 减 少 了人员 ， 装 药 人员 只是 用 炮棍 时的 4 0 ％， 且 装 药 质量提高 ， 炮眼利用率 高， 改 善了爆破效果 。 T一1号粘性 粒 状炸 药是 由粘 稠爆 炸 剂和 多 孔 粒状 硝铵 、 柴油按 一 定 比例 冷混 而成 ， 为莲 散 、 可 滑 动的粘性 粒状物， 在一 定压 力下 具有 良好 的粘 着 能 力， 用风 吹入 炮孔后 ， 能牢 固地滞 留 、 压 实在孔 中， 装 药 密度可达 l g ／ c m ， 返 药 少 ， 装 药 环 境较 粉 状 药大 为改 善 。 但是 T一1号 粘 性 粒 状 炸 药 的 粘 稠 剂 中 含有 TNT， 容 易 引起 苯 中 毒。 现 在 引进 了 无 梯 粒 状 炸 药 ， 很好地解决 了这 个 问题 。 5 凿 岩爆 破 参 数 矿 山投 产四十几年来 ，在采场大爆破方 面一直 进 行技术革 新， 促进 了生产 的发 展， 取 得 了一些成 功 的经验。但 目前还存在一 些 问题 。最 主要的 问题 是 由于 采用机械 装药， 提 高 r每 米炮 孔 装药 量和 装 药 密度， 但深孔凿岩 参数没作相 应修改， 老参数显 然不 合理 ， 因而 造 成 炸 药 单 耗大 幅度 升高 ， 爆 破 成 本增 加， 大块 率却没有 明显下降 ， 爆 破效 果差。 造成 一次 炸药单 耗过 高 的 主要原 因 ① 深孔 凿 岩参 数不合理 ； ②管理 不严， 造 成浪 费 ； ③T一1号 粘 性粒状 炸药 的威 力不如 2 岩石销铵 ， 要达到 同样爆 破效果 ， 势 必要增 加单耗 ， 这 点对单耗 的增 加影响 不 大 ， 也 是合理 的。 降低单 耗 主要 应 在前 两 个原 因上 想办 法 。 炮棍 装 药 时，平 均 每 米 装 药 量 2 ． 2 k g ， 单 耗 0 ． 4 k g ／ t ， 考虑换 算 系数 1 ． 1 3 ， 改用 T一1号粘性粒 状炸药 后单耗应 为 0 ． 4 5 k g ／ t 。 机械 装药每米 装药量 4 ． 3 k g 。 在炮棍 装药 凿岩 参数不变条 件下， 一 次炸 药单 耗 应是 0 ． 6 k g ／ t ， 仅装 药方 法 的 改变 ， 单 耗 就增 加 丫 0 ． 1 5 k g ／ t ， 实 际单 耗 在 0． 6 5 ～0 ． 7 k g ／ t 左 右 。 个 别 采 场 高 达 0 ． 8 k g ／ t 以 上。这说 明一方面 凿岩参数 不合理 。另外还 有管理 方 面 因 素 。 凿 岩参数不合 理使 单 耗增 加 0 ． 1 5 k g ／ t ， 管理 因 素使单耗增 加 0 ． 0 5 ～0 ． 1 k g ／ t ， 因此 ， 改变 现 用深 孔 参数， 加强 管理， 减 少 浪费 ， 是降 低炸 药单 耗 的 主要 途 径 。 大 密集 系数能 改善 爆 破质 量， 在有 条件 的采 场 尽量 采 用大 密 集 系 数 布 孔 参 数， 单 耗 预 计 0 ． 4 X 1 ． 1 3X 1 ． 0 50 ． 4 7 5 k g ／ t 1 ． 0 5为返 药 系数 。 小孔 径 布孔参 数能 降低 一 次炸 药 单耗 ， 单 耗 预 计 0 ． 6 k g ／ t X 【 卜 4 ． 4 k g ／ t 6 0 、 7 0 m m为 孔 径 。 加强设计管理和 施工管理 。爆破设 计时药量计 算力求准 确。设计 者 应熟 悉 现场 ， 根据 现场情 况 确 定较 合理 的每 米炮 孔 装 药 量 ， 把 1 0 ％备 用药 粒 状 药 可减到 5 ％， 或者 不 备 用粒 状 药， 只备 用 一些 柱 药 粒状药浪 费大 。爆 破施工要把 住三关 运药关 ， 装药 关， 回收 关。运 药 时避 免太 阳暴 晒， 减少 途耗 ； 装药时掌握 好装药密度 和装药深度 ， 要 回收返药， 过 筛重 用； 装药结 束后剩 余炸药 全部 回收 。 维普资讯