扇形中深孔装药结构及爆破参数的确定.pdf

爆 口 口 观0 Ⅱ 扇形 中深孔装药结构及爆破参数 的确定 云锡松树脚锡矿李洪源 提 要 盘文就目 前扇形中深孔曲装药结构殛爆破参 数对爆破蕊果的影响 进行了 探讨． 在地下采矿 中， 由于扇 形中深孔具有布 孔灵 活，凿岩设备移动次数 少，所需凿岩巷 道少等优 点而被广泛应用。 然而 ，扇形 孔的 孔 口间距小，炮孔 利用率 低，特别是崩落 岩 休内单位炸药密度 分布极 不 平 衡 ，一 般 情 况下，孔 口部分装药量 比实 际需要多 2～ 4 倍 。这 样，不仅浪费了炸 药，而且爆破后进 往往 出现过粉碎现象，造成 商品位粉矿的损 失，甚 或引起大的地震效 应，如果 同排 段 内孔采取各孔独立起爆法 ，则由于雷管本身 的延时偏差，不 可能保证排 段 内炮孔 同 时起爆，就易发生带炮 或压死现象， 产生大 块甚至护帮 护顶。 一 、单一柱状药包在半无限 介质 中的爆破作用 地下中深孔爆破一般都具有两个有限自 由面 切割槽 和凿岩巷 道。 当炮 孔内炸 药 爆炸时，其爆破应力波形呈两端为半球的圆 柱状 ，如 图 1 示。起 爆瞬问，药包 附近 孔壁 在炸药爆炸 冲击渡和高温 高压 作用下 ，呈塑 性变形或剪切破碎成压缩粉碎区 图l 中1 ， 当爆炸应力渡衰减成为压力波作用在孔壁岩 石上 时，径 向方向产生压应力和压 缩变形， 而切向方 向产 生拉应力和拉 伸变形 ，岩石 的 抗拉 强度很低 ，仅为其抗压 强度 的 l／1 0 ～ 1 ／ 5 o ，当拉 伸应变 超过其破 坏应 变， 即形成 径 向裂隙 。 当压应 力波传到 自由面 时 ， 即形成 反射拉应力渡，它与径向裂隙构成某一角度 0 时 以9 0 。 最 佳 ，将 s i n e 的拉力 分 量， 加速径 向裂昧的发 展。 随之爆生气体 的膨胀 楔劈作用 ，径 向裂隙将进一步发 展到 自由而 罔 1中 2。 围1单一柱状药包在 半无限 介质 中爆破 作用示意圈 其次，当压 缩粉碎区爆炸空腔形成瞬间 及压应力波通过之后，积蓄在岩体 内的一部 分弹性变形指量 压缩能释靛出来，转为 卸载波，向爆源方向产生与径向压应力作用 方向相反的向心拉应力，使岩石质点产生反 向的径向位移，当此径向拉应力超过岩石的 抗拉强度，即形成环向裂隙，环向裂隙与径 向裂隙相交，破碎区 内的岩石 即被破 坏 图 1中 3。 由于 自由面 的反射作用，使压应力渡 变 为拉应力波，当拉应力超过岩石的抗拉强度 时 ，将形成 断裂 裂隙 图 l中 4，对于两 个相互垂直 的 自由面，两 个反射波的 共同作 用，将形成复台裂隙 图 1中 5。 同时， 有 色矿 山一 l 9 9 1 ． 4 gg日 既 破 一 观 q a ．o q 口 b 口 维普资讯 爆生气体的膨胀作用，使得 自由面的表面岩 石隆起，产生 表面裂 晾 如 图 1中 6 “ 这些裂隙 共同作 用，就能保证孔 口一定 长度 内不 装药 也能 有效 地破 碎岩石，不会产 生大 块。 二、装药结构与爆破 效果 的关系 从上 述原理可知，每一 爆破 炮孔崩落岩 体的范 围，可近似 看做 一圆 柱 体 ，其 直 径 d 应不 小于孔底匪a ，否 则，炮 孔底部必然产 生大 块，甚 至 出现残存三角 区，俗称护帮护 顶“ 。我们取岩体崩落直径d 与孔底距相等 来分析扇形 中深孔装 药结构与爆破效果 的关 系。 目前，扇形 中深 孔一 般都是连续拄状 装 药，常用装药结构有三种 ； 1 ． 常规装药法，所有炮孔均装到距孔[ 【 一 定位置 ，如 0 ． 5 m处 图2 。 同 囤2扇形孔常规装前能量蔸围示意图 0 I 、0 2 一营岩机机心高度，也宥只用一个高度的 下 A--炮 孔装 药截止 位置 ．不装 药长度 均为 】 ， 4 a 2 ． 交 替等间蕊 装药法 ，炮孔实行孔 日交 替间 隔装药，如分别 装到距 孔 口I ． O m和 2 ． 0 m处 图 3。 3 ． 交叉 装药系数法 ，炮 孔交 替按照不同 装药系数计算装药长炭，如图 4。 从图 中易知，单线 阴影 部分 的装药密 度 为孔底 正常需要量 的两倍 ，双线 阴影 部 有 色矿 山一 1 9 9 1 ． 4 囤3 交替等间 隔装药能量范 围示意圈 孔深≤ - 5 a 时 装药长度均取 l ／ 2 } 孔罐J ． 5 a 时 4 不装药长度可取 I ／ 2 a 或a 围4交替装 药系数法 装药能量 范围示意 围 炮 孔装 药长度 拄首束 两 个孔取 0 ． 8 5 ．其它孔 分 别 取 ．8 和 0 0 5 分为孔底的三倍，黑影部分为四倍，有的甚 至迭五倍 。第一种 装药方法 ，不仅囊括 了前 面所述的所有缺点，而且尢量的爆破能量直 接释放到凿岩巷遘中，将产生强 烈 的 冲 击 波。第二种方法，如果不装药长度值取得合 理，那么，上茌伺题会有所改善，但仍未能 从根本上解决崩落岩{ { f 内单位炸药密度极不 均衡问题；特 d 是孔深较大时，这一问题仍 很突出。对第三种方法，先作l直 Ⅱ 下分析 截 取拄状 药包的一端，把它视为球形 药包，爆 炸后其崩蒋岩体范围近似一球体，其半径大 一 31 维普资讯 手或等于二分之一孔底距。由此可知，在爆 破对象 和条 件一 定的情况下，炮 孔两端 T L 底和孔 口炸药崩落 岩体的范围并不 随轴 向 装药 长度 的增减而改变，用炮 孔深 度乘以一 定的装药 系数 来确定炮 孔装药长度显 然是 错 误的。 其结果是 当孔深较 小时 ，出现普通 装药法的所有问题，孔深较大时，则既未能 解决崩落岩体内单位炸药分布极 不 均 衡 问 题 ，又使孔 口部分产生大 裴 囝5台理喝隔端药能量蔻田示意图 图 5的装药 结构就较 好地解决了上述 问 题，既减少了炸药用量，又能提 高 爆 破 质 量。 虽然 从理 论上 说，还可 以采取 孔内间断 装 药，使崩落岩体内的炸药密度分布更加均 匀，但不论是人工装药还是机械装药，这样 傲 都是得不 偿失的。 图 2至图5中的装药截止位置，都是按 二分 之一孔底距 崩落岩体半径直接作 出 的， 实际不装药长度 比崩落岩体半径 增加了 球 形药包半径，这一 部分在破 碎圈以外的岩 体，将在凿岩巷道自由面的作用以及段内炮 孔 同时起爆 ，爆炸 应力波在矿层 中交叉促 进 和提高， 使破碎范围扩大来破碎 ， 如图 1 炮 孔不装药长度的计算方法另文。 三，爆破参数与爆破 效果 的关系 前面的分析是建立在崩落岩体直径与孔 底J睚相 等和抵抗线最 佳 n ≤1 基础 上的。 在生产实践中，大家都知道有这样的情况， 一 3 2 ～ 如果抵抗线取得较小，爆破后留下了半边残 孔，孔壁周 围的岩石并未象上面分析的那样 被压碎或破 裂。这是 囡为在 自南面方 向的扰 拉强度相对较 低，而岩石破裂 速度 超前岩石 移动速度达几十倍，爆炸能尚未充分发挥其 对岩石的 破碎作用 ，孔外岩 层就已从原岩上 裂开，爆 破能量过早 的释放于大气之 中。如 果是多排孔分段挤压爆破，抵抗线值较小， 则 随着爆 破的进行， 补偿 空间不 断减少，就 可能出现前排 孔爆 破时， 冲击波将拥邻的后 排孔 内炸药压 得过于密实而产生 拒爆，如果 将抵抗线 增大到某一数值，爆破后 就仅在 孔 口形成一个很小 的喇叭 口或产生 少量 片落。 可见最小 抵抗线和爆破效果是 密切相关的 ， 抵抗线愈 小，爆炸功 的利用率 也就愈低，但 如果 超过一定值， 也将导致爆破失效。同样 的遭理， 孔底 距过大 或太小对岩石的破碎都 是不 利的 。 以往 我们在采场爆破 作业 中，往往只是 注意到 选取适 当的最 小抵抗线，如果爆破后 发现 效果不 好， 再缩短抵抗线 如在 已打好 的排 眼中阔再加一排 ， 而 忽略了对爆 炸能 量 的充分孝 Ⅱ 用和排距过小后相 邻排 间可能发 生 的压死现象。这是产生抵抗线很小而爆破效 果不 佳的主要原 因之一 。 综合 上述分析 ，除了改 进装 药 结 构 以 外，还应 适当调整爆破参数 。在 我矿 目前使 用 4 5 m m简装2 岩石炸药，人工组合炮棍装 药的条件下，厚 大硫 化 矿 体 f 1 o 1 2 的爆 破，最小 抵抗线w从现行 的 1 ． 3 m增大到 1 ． 5 m，孔底 距由 1 ． 8 m～2 ． O m增大到 2 ． 0 m～ 2 ． 2 m，对提高炸药爆炸能量 的利 用 是 有 益 的。对于独立的小矿体 垂直厚度 小于5 m ， 现行w1 ． 3 m，a 1 ． 8 m ～2 ． 0 m 是合 理的， 不 宜轻易缩小 抵抗 线。氧化矿体 f 4 ～ 7 的爆破 ，应 改变长 期套用硫 化矿爆破 参数的 作法，根据矿体赋存条件，在硫化矿基础上 W和a 分别提高 1 0 2 0 ，对 改善爆 破效果也 是有益的。有关统计资料表明，抛掷爆破对 有 色矿 山一 l 9 9 1 ． 4 维普资讯 于爆炸功的利用率仅有 3 ～ 6％，而松动爆 破 利 用 率 可 达 1 5 ～ 2 5 左 右 。 此 外，爆 破顺序 岜晦适 当调整 。我科现 用段 内每个炮孔 装二发雷管的 起爆方法，其 可靠性是 比较差 的。特 是 雷管 段 数 不 够 时 ，我们往往采 取保前丢后 的做 法， 即靠近 切 割井 槽 的地方 ，一 至二个 排孔嗣 一 个段，最后 的几个 排孔 用一个段。表 面上 看，这样做可 以保 证整体爆破效果 ，其 实不 然，随着 爆破 的进行 ，与初始 自由面距 离不断增加，爆破越来越困难，而毫秒雷管 随着段 数的 升高 ，本身的误差值 也 越 来 越 大，同段 内雷管数越 多，误 差也越复杂，导 致如 下不 良后果 的几 率也就越高。 1 ． 同段 的齐爆率 低，产生带炮 和压 死现 象的可能性 增加， 太块多j 2 ． 高段管多排同段有造成后排孔先爆， 前排孔后爆，使整个爆破失败的可能。 鉴 于此 ， 当雷管段 数不 够时 ，宜在靠近 切割井 槽 的 部分 采用多孔 排 同段爆 破 ， 以在 同排孔 问和 前后排 孔问都 形成应力 场 叠加，使 矿岩 得到 充分 破碎 ，而 随着补偿 空 的减少，后 面部分不 宜用多 排 同 段 爆 破， 以防造成 过挤压 ，导致爆 破失败 。 为 了形成应力 场叠 加，同段 内炮 孔起爆 的延 期误差应 越小越好 ，所 以段 内应 尽量采 用辅 助导爆索 网路起爆 ，同段 内起爆 雷管数 以 2 4发 为宜 ，不必 每孔 都装 雷管 。特 别 J k 接 1 5 页 倾斜，受构造控制 ，矿体 界线 明显 的矿体 ， 尤为适合。对缓倾斜 的矿体 ，也能 较客观的 反映开采的损失贫 化情况 。 而对矿体 界线 渐变，靠 开采 过程 中坡 面 采样圈定矿体底面 界线 的大 岭矿 ，计算 的损 失率和贫化率偏低 ，分析其 原因，不 是此种 计算方法本身的问题，雨是矿体圈定韵精度 所限。探矿工程网度总有一定 的限度，在探 矿工程问 顶平 面1 2 ． 5 m2 5 m，底 平 面2 5 m～ m 的矿体 界线，靠采矿过程 中 坡面 有 色矿山一 1 9 9 1 ． 4 是 采用台 理间隔装药后 ， 随炮孔深度 的增加 。 不装药长度可达 4 m 上，_如果仍采用 每孔 都装雷管超爆 ，将使爆破的准备、装药 、网 路 联接 等工 作都 复杂 化。用辅助导爆索 网路 起 爆，在常规装药 的 2～ 4 个 炮 孔 内 装 单 发 雷管 ，可使爆 破工作在 一定程度上得到简 化 。 总之 ，地下扇形 中深孔爆破， 采用合理 间隔装药 和辅 助导爆索 网路起爆后 ，不 仅可 以节 省炸药 2 0 以上 孔深不 小 于 5 11 1 时 ， 而且 采场 内雷管 减少了8 O 以上。既提高 了 爆 破作业 过程 中的安 垒性 ， 减少 了雷管发 生 跳段的 几率 ，完全排 除了段 内炮孔发生带炮 或压死 现象的可能 ，又便 于检查装药质量和 网路 联接质量 ，加之辅助 导爆 索网路承受地 震冲 击波 的破 坏能 力 比导爆 管网路高得 多， 地下大爆 破的安全性 、可靠性 和经济性都能 得到全面 提高 。 参考资料 1 钮强 岩石爆破蕈 } 隙的形成与 发 展 ．中国 有色盘屉工业总公司采矿情报周 B 7 征文 [ 2 ]张铁英．壬杰 崩形中，滦孔间隔装药 理 论 及应用 中国有色盘属工业总公司栗 矿 情 报 网 B 征 文 3 牛 化龙” 改进 软岩扇 形 中 耀 孔 爆 破 的 宴 践 ． 有 色盒属 ． L 9 9 0 年第 5 期 ． 责任编辑晓月 采样 圈定 ，免不 了里 出外进。笔者从事 现场 工作对曾对坡面采样确定的矿体界线，再根 据 品位变 化趋势 ，用 品位等高线 内插法” 内插或外推来修改，这样确定的矿体 界线 ， 能 进一步接 近实际的矿体界线。但也 只能接 近而 已。并且有人为因素，工作 起 来 又 麻 烦 ，不 利及早报 告损失率贫化率，有 待进一 步去 探索解决。 参考资料 略 责任辅 辑解忠 -- 3 3 -- 维普资讯