台阶爆破中孔径的选择和评价.pdf

l 0 | 爆破 唯 雒 ， ／ 印度 一些煤矿 ，电铲 台 阶的炮孔直径 为1 0 0 2 5 0 mm，索 斗 铲 台 阶 的 孔 径 增 至3 1 1 mm。大 多数非煤矿 山，炮 孔 直 径 为1 0 O ～ l 6 5 ram。索斗铲 台阶高通 常为2 5 3 0 m，而 用 电铲时 受 1J 在 1 4 m以下。设计 台阶高度取 决 于 当地 的地质 条件，生产能力 、装载设备 的 尺 寸和型式 以及边坡 的稳 定性。对爆破工程 师来说， 台阶高度 是个固定 的参数。为使破 碎最佳，孔径与台阶高度必须恰当配合，而 文中 介绍了一 种选择和 评价 露天矿炮孔 直径 的简 单方 法 。 因素和步骤 选 择孔径时需考 虑的重要因素有t 台阶 高度 ，装药 长度、地面振 动、岩石结构 以及 生产费用。炮孔直径的选择和评价包括以下 5 个 步骤 。 水力开采 的各地 区矿 物 预 测 和生态经 济卡 片， 确定 硬 岩有用矿 物物理 力学特性的形成 特点 ，确定这种物理力学特性 在空 间和时 间 上的 变化规 律性，考虑到在矿 床勘探和开采 阶段 岩石 受力 状态， 研究 岩石 强度 特性预测 的评价方 法。 当前，各科研院所要 在以下几方面开 展 研究工 作 。 提 出对矿床研究程度的 要求，勘探和地 质工 艺制图、矿床物理地质 摸拟暂行方 法建 议，研究在仪器和方 法方 面与钻孔 水力开采 法相套配 的地 球物 理监浏 系统I 研究钻孔水力开 采法开采矿床对工作 区 生态环境影 响的评价 方法，提出防止开采工 作对周 围环境造 成不 良后 果的建议J 研究水力开 采混合料 的脱水工艺和泥 浆 水澄清工艺 ，确定 水多次通过矿石 崩落带 时 化学 成分 的变化关系，提 出设备和管道抗 磨 蚀防护措施的建议J 研究 对含矿层 的强制破碎工 艺 脉 冲 ， 爆破 破碎及与之配套的方法和设备J 提出用钻孔水力 开采法开采硬 岩有用矿 l O L一 1 1 - ． ．． ．．． ．．． ．．． ．．． ．．． ．． ．． ．．． ．． ． ， ． 一 物最优开采深度的地质经济评价暂行方法建 议 ， 研究矿床不 同埋藏条件 、岩石物理 力学 性质 、岩体流体 动力和水化学状态 的硬 岩有 用矿物钻孔水 力开 采工艺， 研究选矿工艺 以获得 多用途精矿， 研究 精矿的进一步加工准备以及用管道和其它方 法 向用 户输送精矿 转 运 点 的 工 艺流程和手 段 J 对 研制 测量 ，监控和调 整设备 、非标 准 设 备和钻孔 使用 及维 护设备 提出原始要求 和 技术要 求，以及为研制在设备和方法上 配套 的工 艺过程 自动 控制系统提 出要求和原 始 资 料， 提出硬岩有用矿物钻孔水力开采工业试 验和 开采企业设计的原始 资料， 试验 各种结构 的采矿机 组， 确定矿 浆粒 度组 成和 密度与气 水混合物上升速度和 供给 量 的关 系。 R0 2 9 2 0 1 -- 4 5 周叔 良子彦 孔径与台册高度的配合一般说来，孔 径随 台阶高度 的增大而加大 。配 合不 当会在 炸药 消耗 、破碎 、穿孔设备 能力 、穿孔 费用 等方 面 产 生 不 利影响 。 将不 同的孔径 与 不 同 的 台阶高度 相组 合， 并分 析了这些组 台所得 到的爆 破结 果。 下图是决 定破碎好坏 、炸药消耗是正常还是 偏高 、爆破 量满意与否的孔径 与台阶高度之 间的 关系 。最 大孔径 、最 ， J 、 孔径 与台阶高度 有如下关 系式 d ≥ h／ 】 O 0 d ⋯ h3 1 6 0 式中。d m i 最小 孔径 ， I d ⋯ 最 大 孔径 ，皿h 台阶高度 ，m。 j阶高度 m 孔径与台阶高度 的关系 必须 注意，最小孔径 及最 大孔径应 分别 限制 在3 2 和3 2 0 ram的 实用 尺寸 。在许 多煤矿 中，孔径大 子所 要求尺 寸而 导致爆 破 量和炮 孔利用率低 。这些孔径 特 别是2 5 0 ram所 得到的爆 破量 及 炮 孔 利 用率平 均值 都很低 表 1 。炮孔利 用 率定 义 为装 药长度 与炮 孔 长 度 之 比 。 炮孔的量小 秸药长 度 分段装药 能使破碎得到某种 程度 的改 善。分段 装药 是 费时而乏味的作业，故除了沿炮孔存在软硬 岩互层 和开缝节理外， 应尽 可能避免 使用 。 另一方面，如果孔径太小 ，则装药 长度应 很 裹 1 炮孔利用卑与■t■ ， mm { 研 究 倒 数 』 掀m 3 ／ m ．．．． ．．．．．．一 ． ．．． ．．．】．．．．．．．．．． 。 ． 1 0 0 1 7 0． 4 『8． 5 1 50 250 3 O 2l 0． 37 0． 33 t 7． 3 24． 7 大，并且不要 留太大 的填塞长度 。为使破碎 均匀，炮孔应使 装药 沿该孔的长度方 向正 确 分布 。 当装药长度 与 药 包 直 径 之 比达到约2 O 时，爆 炸产生的应变随之 增大。在这之后 ， 应变实际上保持稳定 。当装药 长度 与直径 之 比降至 2 0 以下 时，装药 的最 佳最小抵抗线 即 减小。装药 太短时，最小 抵 抗 线 需 显著减 少 。 为了确定 良好爆 破效 果所 需的炮孔最小 装药 长度 ，对现场数 据进行 了分析 。就常 用 的孔径1 O 0 、1 5 0 2 5 0 mm来说 ，装药 长度 与 直径 之比 2 5 时 ，最小抵 抗线几乎保持不 变 孔径I O O mm时 约为3 mj 1 ,5 0 mm时约4 米 ， 2 5 O mm时 约 7 m| 2 0 时 则 大大减小 。这 也 证 实了以前的研 究结果 ，即装药 长度至 少 应是药 包直径 的2 0 倍。用 回归推导得如下 的 经 验 方 程 B a 1一e - d I ／ b 式中B最 小 抵 抗 线，m|a ． b 经 验 常数 见表2 j f 装 药 长 度，h i d ～ 装药 直径， I 1 1 上述方程中的经验常数 和三种不 同孔径 的最终相关系 数列 子表2 。 襄2 经验常鼙和相关系稚 I 孔 径 ， mm 研 究侧 数 常 数a 常数 b 胡 关系 萋 1 0 0 I 2 2 2． 9 1 0． t 02 0． 81 1 50 3 7 4． 01 0 1 99 0． 71 2 5 0 I 2 2 6． 8 9 0 l o g 0 8 7 l1 维普资讯 儇 爿建面摄劬 在屠住 区爆破对需控制 地 面振 动。 控制 的最 有效方法是减 少每 段爆 破 的装 药量 。印度矿 山攫少使 用孔 内分段爆 破 ， 因此每 个孔的装 药量应不超过每段爆破 的 最大 允许 装药量 。当迎孔直径减小 时，每 个 孔的装 药蹙也就减少 ，因而用， J 、 直径饱 孔 控制 振动比用大直径 时容易。 岩石结 构 节理 及屠理 面等地 质不 连 续 构造 把 岩体 分成一些独立块 爆破 时这些 天然 的独立块具有 沿不 连续处分离 的趋 向。 这 已为 爆破 后对砖块表面 的研究 所证实 。当 这种 块很大 时，只 要不 被炮孔切断是不 会被 破 碎的。故 孔径 0 嚣 ’j抵抗线和孔距 也要 小 。高度 玻碎瞄岩石到孔径 孔踞和最 小抵 抗线都 宜大。视 岩石结 构有 剥与否来选择孔 径 的大。 、 。 最低 生产 费用 孔径 ， j 、 ，穿 学费用就 高。孔径 太大 、最 抵 抗线及孔距 也大时， 则块 度大 ，装 载及裂苒 费用 也高 。当然，不 仅仅是 降低 穿缫费用，而是在 穿爆 、装运 及 破 碎的 费用 上都应作 出更大 的努力。 孔径的选 择及评价的典型侧孑 假定 爆城是在下述条斧的露天煤 矿中进 行 t中等硬度 的砂岩、台阶 高 i O m、岩石 密 度2 ． S I c m。 、节理间距0 ． 8 m、炸药密度1 ． I g ／ c m。 ，装 载机 铲斗容量 4 ． 6 m。和每段爆破 的最大允许装药量 8 0 k g 。 根据 上述第 l步，l O m 高的台阶的炮 孔 直径应 为 l O O 2 1 6 mm。这 里考 虑了 5种尺 寸 I O 0 、1 2 5 ，1 5 0 ，1 7 5 ，2 0 O mm，以及 评价每种孔径的每个孔的 装 药 长 度和装药 量 。为 此 目的，可使用露天矿 爆破设计的交 互计 算机程 序 Ad h i k a r i 等，1 9 9 0 。上 l 2 述 条件 的计 算列 于表 3 。 从下表的数字可见，按第 2步评价，孔 径l 7 5 和2 O 0 mm 是 不 合适的 。若不 存在孔 内 裹3 爆 矿 5 译孔经 曲， -破设 甘 孔 径 ，mm l 0 0 最小 抵抗 2． 8 3 线 ，m 孔 距 ，m 3 ． 4 3 填 塞柱 长 ，m l 3． l 装癸 长度 ， mi ． 8 l 25 3． 17 3． 80 l5 0． 1 4． 46 4． 8 3． 6 6 1 75 2O0 4． 0 3 4． 36 ．8{ S． 23 5． 3 O }S 7 0 3． 1 7 i 2． 8 3 分驳 ，m I ． { 2 ． 0 ；j 5 l ． 5 8 1 ． 5 j I i 每 孔 装药 蜒 ， 4 2 ， 5 ． ． 8 1 { ． 0 ． 9 k g 。 j 爆破量， m 3 ／ m9 ． 8 1 2． 口 6 ． 5 I 1 9 ． 5 2 2． 8 1 l 装 药长 度 与直 8 ． 。 3 0 ．7 2 4 ． 4 l 8 ． ’1 4 ． 1 径之比 l ； 分段爆破 ，按 第 3步也不 用这两种孔径 。当 孔距大于碎块 最大允许尺 寸时，困 岩石结构 产 生大 块的几率小 ，故可考 虑1 5 0 ram孔径 。 下面是 两座 大型露天矿所采 用孔径的适 宜 性 的 评 价 马兰杰坎德铜矿 台阶高 1 2 m 根 据第 l 步评价 ，孔径可 在 1 2 0 2 5 0 mm 范 围内选 用，生产 中所 用的孔径 为1 6 5 ram。不 过，从 赞用观点 出发可试 用 稍 大 的 孔径 ，比如说 200 ra m 。 库德 雷穆 克铁矿 台阶高 1 4 m。所 用的 孔径 为 3 2 0 ram，比 第l 步评价中最大孔径还 要大许多 。管理 部门 巳意识到这一点 ，并决 定使 用2 2 9 mm的孔径 。该 孔径能满足前述 准 则，从成本效 果来说也值得一试 El l 9 l l O 一 7 l 陈焱 辛珲 维普资讯