抛掷爆破的有效模拟在多数开采作业中.pdf

抛 掷 爆 破 的 有 效 模 拟 在 多数开采作业 中，成功 的爆 破通 常是 指块度好 。然而，对采煤作业来 说，最近 则 趋向于覆岩爆破所 产生 的爆 堆形 状 。采矿 公 司深知这 种控制所获得的经 济效益和 所带来 的生产管理的益处 。覆岩抛 掷爆破可 以减少 岩石重复搬运置， 同时，矿堆外形好，还可 以减少矿堆底部的准备工作 量。 加拿大工业 有限公司和 英 国化学工 业公 司 已用高速摄影 技术 分析 了爆破 和 诊 断 问 题。这种 技术对计算机 模拟隆起过程 的信 息 也是有用的。这种 模型是 S ABR EX 爆 破程 序的一部分 。最近乔根森和Ch u n g 1 9 8 7 证 明该程 序预测某 露天金属矿爆破 隆起的能 力 。 隆起横型 S ABREX 隆起模型建立在 G 哈里斯 所 详细 介绍方法 的基 础上 1 9 8 7 。炸药 的 爆破效果可 分为爆轰冲击和 由此所产生的 气 体 压 力。隆起 是一种在冲 击波通过很久后还 存在受 气压控制 的爆破过程 。 在 S ABREx 模型 中， 气体 流入 裂隙，并朝 自由面 扩展 。 在 由气体所产生 的裂隙使岩石爆 裂之前，工 作面 是不会移 动的。由于膨胀和 冷却引起气 体 压力 下降 ，并将它的动量传遣给岩石。 所计 算 的速 度是通过一排 炮眼宽度的平 均 值， 它或 决于炮孔排列方式 、装 药量 和威 力，以 及覆岩 的剐度 。 一 旦第出初始速度，该模型就将爆破解 体为许多小的单元或岩块。当岩块落在地上 或落在 静止的岩 块上时，这 些岩 块不 回弹， 但可水平移动，以 保持休 止角。一 种好算 法 可 使岩块 成垂直移动 。这种移 动是与下落距 寓 成正 比的 。 通过高速胶卷分析来验证所 计 算 的 速 度用一台 3 3 3 N5 0 0 帧／ 秒的摄影机将爆破 过程摄 制成影片用来研究工作面 的速度 。摄 影机通常位于爆破点上1 N2 个台阶水平，对 准该 台阶的视线与工作面构成3 O 度 或小于3 O 度 的角。预先测定 的标 志杆 悬挂在工 作面 上 一 方 ，并置 于最后 一个炮孔后 的台 阶顶 部。用 这些标 志建立胶 片分析的尺度 。采用这种 分 析方法时，自由面的各个岩块位置可用逐个 画面 显示出来。 应用实铡 用小 直径 乳化炸药 进行爆破t在 尼亚加 拉地 区的一石 灰石采场 进行了一 系列 的试验 爆破。炮孔交错排列，最小抵抗线 2 ． 4 米， 孔间距 2 ． 7 米，炮孔直径7 6 毫米。三次爆破 中每一次都装雷管敏感的不同威力的乳化炸 药 6 5 X 4 0 0 毫 米药卷 台0 ． 5 和 1 0 的铝粉 。 在其他特性方面，这些爆破的装药和起爆细 节均相 同。每次爆破 的平均 炸药 消 耗 量 为 0 ． 7 公斤／ 米 ，各孔之间均有些差别。 这种岩石 是坚硬 的石灰 岩，密度 为 2 ． 6 克／ 立方 厘米 ，杨氏模数为5 4 千兆 帕 。 起爆顺 序不 是准确地逐排起爆 的。在 第 二排炮孔前 方移 动的面与 同一炮 孔爆 破之 同 的延迟时间为 4 8 3 0 0 毫秒。然而，按换算 时间考虑时 每米有效最小抵抗线的延迟时 间，这些值为长延迟时间 2 0 1 2 5 毫秒／ 米 。5 0 毫 秒的延迟时 间可以使工 作面 岩石 移动0 ． 0 5x1 00 ． 5 米 。 工作面速度的计算值和观察 值 列 于 下 表。这两种值非常吻台。值得指出的是，由 于照相方法不担 保能测定全部速度分量，因 而在工作面速度的测定中就存在某些不精确 性 同样，如上所述，计算所得到的速度是 通 过一 排炮孔深度 的平均 值。 第二 和第三次 l3 维普资讯 爆酸 用MAGNAFAC5 0 0 0 炸药 舍铝粉5％ 和BL一7 7 1 炸药 台铝粉1 0 。这 两种炸 药都 是威 力较强的炸药 。正如所 观察到的那 样，应 当得到 较大 的隆起 。预测的剖面和工 作露速度 列于表 内。对 含铝粉l 0 炸药爆破 的高 速胶片分析， 以及对 台铝粉 5％炸药爆 破进 行了 目测评价， 都表 瞩这 些爆破 结果具 有很好 的重复性 。 隆起逮废的计掉值和测定值 话号亵示计算值 小直径乳化蚱茴～MAGNAFRAC B L一 7 71 50 00 i 000 孔口 工作 面 孔赢 上升值 夫童搔霉镑油蚱药S u p e r AN 台乳化炸前2 s 孔口 工 作 面 孔底 上 升 值 1 0． 0 1 1 ． 6 I 9． 0 1 3． 5 1 6． 0 1 2． 4 1． 6 大童摄矗萎蚀油蚌药 孔口 工作 面 孔底 上 升值 1 1 ． 0 1 5． O 1 7． 0 2 0． 5 1 8． O 1 4． 5 6． 9 大直径散装炸药在南安大略一采石场 的重铵油炸药爆破试验中，将单排爆破摄制 成影片，并分析了其结果。 这 种爆破 是在 2 6 ． 8 米石灰石台阶 上进 行 的，炮孔 孔径 为 2 0 0毫米，最小抵抗 线 6 ． 1 米 ，炮孔 间距 7 ． 6 米 ，超 钻1 ． 5 米 。孔底 装填 1 4 S u p e r AN 4 0 ／ 6 0 炸药 4 0 为 乳化炸 药， 6 0 ％为粒状铵油 炸药 。离 炮孔口 4米 以下 则装有S u p e r AN 2 5 ／ 7 5 炸药。 采用两种方 法对单排孔爆破 的隆起做了 模拟 。首先根 据设 计 资料和所 产生的爆堆外 形进 行爆破模 拟，然后 ，通过高 速 摄 影 技 术， 利用工作面 的速度 测量 ，建 立第二种爆 堆。第二种爆堆 比第一种爆堆 较为 平坦 。两 种爆 堆外 形都 没有给 出可 观察到的超根底 。 较好 的比较位 置是在爆堆峰 脊处 。与 第二种 爆堆相 比，第一 种爆堆外形峰 脊更接近 于所 观察到的位置 。并且事 实上二者相 当吻合 。 抛掷爆破 在Cr o ws Ne s t资源有 限公 司进 行的一项工程 中，用爆 破法搬掉一座 山 顶， 同时用汽车与 电铲清 理的岩 石 量 要 最 小 。获得 了常规的覆岩爆破高 速摄影 片， 用 其作为 SABREX隆起模型 的参考 。标准 爆 破采 用 3 1 1厘米 炮孔， 孔网参数为86 米 ， 装铵油 炸药 。 采用 铵油 炸药作为 药 包 ， 用 S AB REX 模拟l 2 米和2 4 米台阶的许多爆破方案。孔口 填 塞深 度 固定 为6 米，超 钻限于 1 ． 5 米 。对 于 3 ～6 米 的最小抵 抗线，其抛掷量 从6 9 ％变 到 3 4％。 按 Li n e Cr e e k i 程 公司用 的爆破设 计 ， 在第一排炮 孔的孔距 平均 为 6 ． 5 米 ， 以后 备 排 平均 为1 O 米 。最小抵 抗线为 4 ． 7米 ，工作 面倾 角对于l 2 米 的台阶来说 ，炮 孔上部的最 小 抵抗线为3 米 ，炮孔底部为8 ． 6 米 。如在模 拟 中一 样，这些炮 孔的超 钻 为 1 ． 5米 ，铵油 炸药装 到离 孔 口 6米 处 。该矿 的测量结果 表 明 ，1 1 2 2 1立方米的土石方 量抛掷蓟 预定 的 地方’ 占总爆破量的3 9 ％。 虽然不能 模拟准 确爆破 ，但在 第一 排炮 孔的孔网参数5 ． 8 米最小抵抗线 X 6 ． 5 米 孔间 距 平均超过 台阶高度 的基础 上 可 作 比 较。这个 数字接近 于所模拟的6 米 X 6 米 的孑 L 网参数。这种孔网参数可得到 3 4％的 抛 掷 值，这种建立在 第一排炮孔孔网 参数基 础上 0 6 6 3 n n 2 “ ；8 3 0 O 3 O 2 2 2 } n n { 姑0 “ ● ● ● n坫“ 2 2 2 维普资讯 用 等 震 系 统 预 测 爆 破 震 动 称为 I s o S e i s mi c S y s t e m 等震 系统 的软件包由数据采集器和分析软件组成。这 套 系统运用了微分地形等震图或 等 高 线 技 术 。其原理 是在 同一地段 的两次爆破 中， 虽然爆破 震动强度 会随爆破设计 的改 变而 戏 剧性 地变 化，但测点与 测点之 间震动强度 的 相对关系 保持不变 。 等震系统的数据采集工 作由随机布 置在 爆区周围的 1 0 0多个微型地震仪完成 。这些 微震仪 称为微震单 元。 每 个微震单元本身包 占了一套计算机 记 录装置 ，它 包括A／ D转换 器、三维 测震传 感器、微处理机、 内时标，可充 电电池和 可 存储2 0 次爆破事件的存储器。 为启动 整个 作业 程序，这 些微震单元都 插 八一 块主 联接板 上，通 过此 板，它们 同时 接受一 台主计 算机 的指令 。 各微震单元何时 自动开机 、运 行时 间多 长， 以及采用 多高的 触发水平都 由这 台主计算 机按 程 序发指令 。 微震单元肌主 联接板 拔出后，即安放到 观测 点上。这些 测点离 爆 破 点 近 至 3 0 ． 4 8 米 、远达数千英尺，随震动强度和待观 测的 区域地形大 ， J 、 而定 。 记 录一次或若干次爆 破后 ，又将这些微 震单元插回到主联接扳上，把所记录的信息 输 蓟主计算机 中。 各单 元的确切位 置和一些有关构筑物 的 位 置 如住宅、街道，爆区和作 用 的 边 界 等都 通过预先建立 的坐标网格导 出，这 些 资料 也都 输八蓟计 算机文件 中。 计算机处 理这 些信息后 ，能 在一系列的 二维和 三维地形图 上显示出所 记录到的震动 强度 水平。与地质地形 图相似 ，每 一条等高 线代表 标高相等 的区 域，等震 线地形 图代表 质点震动速度相等或频率相等的区域，或者 代表美 国矿业局推荐 的震动极 限的百 分率 相 等 的区 域。 如果想测定爆破设计 中单一因数变 化的 影响 ，例 如起爆方 式或炸药 品种或孔距 的变 化对震 动的影响 ，则可 在两次近似相 同的爆 破 中接连进行爆破 。除待考 察的某一因素变 化外，其他 参数应相同。这些因数还包括微 差 间隔、抵抗 线和 炸药。 除上述等震曲线地形 图外 ，计 算机还 能 绘出等震图 ，图 中的等高线代表 由两次爆破 所产生的震动强度的差别，它可汇集整个区 域 的震 动差 异。 图1 是 J ． F． 巴雷特采 石场的一 质 点震速 峰值的等震图，图中的不对称现象，说明该 区 域存在 地质异常，这不 同程度 地影响震动 衰 减率 ，在某一方 向的震动水平比 其它方 向 衰减得 厉 害。 所得结 果说 明，俯视爆破 现场，把它分 成数 个幅射状 区域，用二维 坐标描述 的震动 强度如何随 爆心距增加而降低 。 图 2 是幅射状区域之一。以爆 区 为 中 心，计算机可得封任意角度的幅 射 状 区 绪 果 图 2从一次爆 破 中，采 集 1 0 0多 个观测 点的数据可 服务于许多 目的 的良好的一致 性表 明，至少在这 样的抛掷爆 破中，第一排的移动控制后面隆起的移动。 I n t e r n a t i o na 1] o u r nal 0 f S ur f a c e M i ni n g ， 1 9 8 9 ， 3 ， 1 5 1 ～ 1 5 3 李际平余灿 l 5 维普资讯