逐孔起爆技术在露天矿生产爆破中的应用.pdf

第5 8 卷第4 期 2 006 年11 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V o I ．5 8 。N o ．4 N o v e m b e r2 0 0 6 逐孔起爆技术在露天矿生产爆破中的应用 陈星明 西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳 6 2 10 10 摘要O r 绍逐孔起爆技术的基本原理、设计方法以及逐孔起爆技术在露天矿山生产中的良好效果。 关键词采矿工程；逐孔起爆技术；原理；设计方法；效果 中图分类号T D 8 5 6 ．4 ；T D 2 3 5 ．3 7文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 6 0 4 0 0 9 4 一0 3 爆破工作是露天采矿生产过程中的一个至关重 要的工序，爆破成本在矿山生产成本中占有较大比 例，爆破质量的好坏对电铲采装、汽车运输、矿岩破 碎等工序的生产效率和成本也具有关键性的直接影 响，评价爆破质量有两个标准一是爆堆外部具有标 准的几何尺寸，其前冲、后冲、侧冲、爆堆高度应适合 电铲采装及汽车运输作业；二是爆堆内部具有均匀 的破碎块度和较好的松散度，采运设备生产效率高， 能耗低。良好的爆破质量是采矿工作者一贯追求的 工作目标，影响爆破质量主要有炸药、岩石、爆破技 术等诸多因素。传统的露天矿生产爆破一般采用多 排孔微差爆破，每次爆破的装药量较大，能耗高，大 块率高，增加其后续铲装和运输工作的难度，并且容 易产生地震波、空气冲击波、飞石等危害。随着爆破 器材产品性能的改进，爆破技术日益提高，近几年发 展起来的逐孔起爆技术就是其中的新技术之一。逐 孔起爆技术在国外发展很快，技术也比较成熟，近几 年国内一些大的矿山都陆续试用，并取得了良好的 爆破效果和经济效益。 1 逐孔起爆技术的特点 逐孔起爆技术是指爆区内处于同一排的炮孔按 照设计好的延期时间从起爆点依次起爆，同时，爆区 排间炮孔按另一延期时间依次向后排传爆，从而使 爆区内相邻炮孔的起爆时间错开，起爆顺序呈分散 的螺旋状，也就是说在预爆破区域的布孔水平面内， 处于横向排和纵向列上的炮孑L 分别采用不同的延期 时间，但通常位于一排或一列中的炮孔具有相同的 地表延期时间间隔。从起爆点开始二维平面内每个 收稿臼期2 0 0 5 0 5 ～2 6 作者简介陈星明 1 9 7 2 一 ，男，湖南湘乡市人，讲师，硕士，主要从 事岩石力学与矿业系统工程等方面的研究。 炮孔的起爆时间按孔、排间延期时间累加实现，相对 于周围炮孔各自独立起爆。即爆区中任何一个炮孔 爆破时在空间上都是按照一定的起爆顺序单独起 爆，这样，爆破过程在时空发展上按某一起爆等时线 向前推进，直至爆破过程完毕。逐孔爆破技术基于 以下爆破原理炮孔自由面的增加有利于发挥炮孔 炸药能量；相邻炮孔爆破料互相碰撞可以显著降低 爆破块度；减少一段同时起爆的孔数有利于降低爆 破震动。 根据逐孔起爆的爆破过程，逐孔起爆技术与多 排孔微差起爆比较有以下几个特点。 1 先爆炮孔 为后爆炮孔多创造一个自由面。增加爆破自由面， 能大幅度地提高爆破炸药的能量，提高效率。 2 爆 炸应力波沿自由面充分反射，加强矿岩破碎。 3 相 邻爆炮孔相互碰撞，挤压，增强矿岩二次破碎。 4 利用逐孔起爆技术，矿岩爆破块度好，大块率低，二 次爆破量少，能较大地提高其后继工作 铲装和运 输 的工作效率。 5 控制或减少爆破地震波等危 害。同时间起爆药量只有单孔装药量，起爆药量小， 能有效地控制和减少地震波、冲击波和飞石等矿山 危害的发生。 2 逐孔起爆技术的设计方法 逐孔起爆技术起爆方式一般采用地表延期网 路，地表延期分别为孔间延期和排间延期，根据现有 国产的高精度毫秒级非电雷管类型，露天矿山生产 爆破中的孑L 问延期时间为3 ～8 m s ／m ，而排问延期 时间为8 ～1 5 m s ／m ，孑L 距、排距及孔间延期时间和 排间延期时间如图l 所示。 地表延期网路又分为斜线逐孔起爆网路和“V ” 型逐孔起爆网路两种形式。 斜线逐孔起爆网路适应于爆区有两个自由面的 万方数据 第4 期陈星明逐孔起爆技术在露天矿生产爆破中的应用9 5 孔距．延期时问为3 8 m s ／m H 排距，和 oo o 延期时问为I 8 ～1 5 m s ／m 一o ooo ooo 图1 孔距、排距及延期时间 F i g ．1 H o l e sd i s t a n c e ，r o w sd i s t a n c ea n dd e l a yt i m e 情况，采用后倾联接方式 即列传爆方向与控制排传 爆方向大于或等于9 0 。 。在这种条件下爆区所爆 矿岩朝一个方向抛掷，即为一定时间范围内起爆等 时线的法线方向。网路连接如图2 所示。 图2 斜线逐孔起爆网路 F i g ．2D i a g o n a lh o l eb yh o l eb l a s t i n gn e tl i n e 根据国产高精度非电雷管类型，现假设孔间延 期采用1 7 m s 地表延期非电雷管，排问延期采用 4 2 m s 地表延期非电雷管，各炮孔的起爆时间分别如 图2 各炮孔旁的数字，单位为m s 所示。根据各炮 孔的爆破时间，可以看出爆破过程在时空发展上按 某一起爆等时 一定时间范围内 线向前推进，直至 爆破过程结束。图中虚线即为一定时间范围内起爆 等时线，所爆矿岩的抛掷方向即为起爆等时线的法 线方向。选择不同规格的孔问和排间地表延期雷 管，可以调整爆区的起爆等时线方向，相应地改变矿 岩抛掷方向，使所爆破矿岩能更好顺应其后继工作 如铲装、运输等 。 “V ”型逐孔起爆网路适应于爆区只有一个自由 面的情况，从第一排炮孔的中心孔起爆，其余炮孔仍 采用后倾方式联接，在这种条件下爆区两边部分相 向抛掷，网路连接如图3 所示。 现假设孔问延期采用1 7 m s 地表延期非电雷管 除中心孑L 两侧其中一个炮孔采9 m s 延期时间外 ， 排间延期采用4 2 I r I S 地表延期非电雷管，各炮孔的 1 0 1 0 自由断 ＼＼ ‰地表延期雷管1 7 m s 地表延期雷管 图3 “V ”型逐孔起爆网路 F i g ．3 ⋯V ’m o d e lh o l eb yh o l eb l a s t i n gn e tl i n e 3 逐孔起爆技术的效果 逐孔起爆技术近几年来在一些大、中型露天矿 山得到广泛使用，包括在永平铜矿、尖山铁矿、齐大 山铁矿、南芬铁矿、金堆城露天矿以及江油水泥厂石 灰石矿、峨眉水泥厂黄山石灰石矿等，都获得了较好 的爆破效果和经济效果，主要表现在以下几个方面。 1 爆破块度好，大块率低，二次爆破量少，底根少， 或无底根。 2 控制爆堆移动方向，降低损失和贫 化。 3 控制爆堆形状和控制爆堆松散度及松散均 匀度，便于挖掘和运输，发挥铲装、运输设备的效率， 提高矿山企业的经济效益。 4 控制爆破震动，噪 声，飞石，矿山的安全加强。 逐孔起爆技术与多排孔微差起爆技术相比，减 少了矿山矿岩炸药单耗，提高了炮孔的延米爆破量， 大块处理费用降低，特别是由于铲装效果的改善，大 大地降低了矿山企业长期居高不下的铲装费用，使 矿山总体效益明显提高。 要成功实现逐孔起爆，必须保证雷管延期时间 的精确性，即要求使用高精度菲电毫秒级雷管，延时 不精确，容易造成起爆时间紊乱，达不到应有的爆破 效果，并且起爆后岩石抛掷方向也会紊乱。延时精 确是实现矿山逐孔起爆的基本保证，尽管我国已开 始生产了高精度的非电雷管，基本上能适应大部分 矿山的逐孔起爆需要，但我国的爆破器材公司应加 快高精度雷管的研制和生产，以使更好地符合更多 矿山的实际需求。 下转第9 9 页，C o n t i n u e do np ．9 9 万方数据 第4 期 张峰等外动颚匀摆破碎机运动仿真分析 [ 3 ] 王国彪，程小虎．工矿设备设计新模式～基于虚拟样机的设计联盟[ J ] ．矿山机械，2 0 0 0 ，2 8 7 6 7 ． [ 4 ] 饶绮麟．2 1 世纪矿山机械的研究和开发[ J ] ．矿冶，2 0 0 3 ，1 2 3 1 4 ． E m u l a t i o nA n a l y s e so fO u t e rM o v i n gJ a wU n i f o r mP e n d u l u mC r u s h e r Z H A N GF e n 9 1 一，R A OQ i l i n 2 ，W A N GZ o n g - w e i 2 1 ．U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，B e O i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ．B e O i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e O i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t E m u l a t i o nm o d e lo fo u t e rm o v i n gj a wu n i f o r mp e n d u l u mc r u s h e ri se s t a b l i s h e db ym e a n so fV i s u a lN a s t r a n V N S o f t w a r e ，a n dt h em o t i o np r o c e s so ft h ec r u s h e ri sa n a l y z e d ．T h em o v i n gc u r v e so fa r b i t r a r y1 0p o i n t sa n d t h et o g g l ep l a t eo fm o v i n gj a wa r ep r e s e n t e di nt h ee m u l a t i o nm o d e l ．C o m p a r i n gt ot h e o r e t i c a lm o d e l ，t h ee m u l a t i o nm o d e lc a nw e l lr e f l e c tt h em o v i n gc h a r a c t e r i s t i c sa n dr e a l l yr e f l e c tt h er e s t r i c t i o no ft h et h e o r e t i c a lm o d e l ． T h er e s t r i c t i o ne s t a b l i s h m e n to nt h ee m u l a t i o nm o d e li so fi m p o r t a n tg u i d a n c ef o rb u i l d i n gu pt h er e s t r i c t i o no n t h ec o n s e q u e n td y n a m i ca n a l y s i sw o r k ． K e y w o r d s m i n i n gm e c h a n i c a le n g i n e e r i n g ；o u t e rm o v i n gj a wu n i f o r mp e n d u l u mc r u s h e r ；e m u l a t i o nm o d e l ， r e s t r i c t i o n 上接第9 5 页，C o n t i n u e df r o mp ．9 5 参考文献 [ 1 ] 李宝祥．金属矿床露天开采[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 2 2 1 2 3 ． [ 2 ] 刘忠卫，尤广生．精确微差延时及逐孔起爆技术在爆破实践中的应用[ J ] ．矿业工程，2 0 0 3 ，1 5 3 7 4 0 ． [ 3 ] 银开州，王利平，刘军，等．“逐孔起爆技术”在永平铜矿的应用【J ] ．爆破，2 0 0 3 ，2 0 2 3 4 3 6 ． A p p l i c a t i o no fH o l eb yH o l eB l a s t i n gT e c h n i q u eo nO p e n - p i tM i n e C H E N X i n g - m i n g S o u t h w e s tU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，M i a n y a n g6 2 1 0 1 0 ，S i c h u a n ，C h i n a A b s t r a c t T h eb a s i cp r i n c i p l ea n dd e s i g nm e t h o do nt h eh o l eb yh o l eb l a s t i n gt e c h n i q u ea r ed e s c r i b e d ，a n dt h ep r a c t i c a l r e s u l to ft h i st e c h n o l o g yi nd o m e s t i co p e n p i tm i n ea r ei n t r o d u c e d ． K e y w o r d s m i n i n ge n g i n e e r i n g ；h o l eb yh o l eb l a s t i n gt e c h n i q u e ；p r i n c i p l e ；d e s i g nm e t h o d ；r e s u l t 万方数据