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    露天礦中間隔裝藥爆破技術

           在露天礦開采的過程中,鑽爆部分是很重要的環節,其中鑽爆部分的質量,直接影響後續采裝效率和采礦的成本。在露天礦的穿孔爆破作業過程中,特別是深孔台階爆破,好多情況會運用間隔裝藥的爆破技術,以便改變爆破效果,提高效率,節約成本。所以這種爆破技術在礦山中的應用有很重要的意義。

    1 概述

    間隔裝藥結構有中間間隔、孔底間隔和上部間隔。中間間隔結構時,中間可以填塞土、細小砂石和岩粉等,更多的是利用氣體間隔器間隔,其優點是操作簡單,間隔長度容易精確控製。孔底間隔結構式炮孔底部留出一段長度不裝藥,以空氣作為間隔介質,此外還有水間隔和柔性材料間隔,在孔底實行空氣間隔裝藥亦稱孔底氣墊裝藥。孔口間隔裝藥結構是在裝藥後利用氣體間隔器進行間隔,實現縮小填塞長度的目的,施工過程中必須保證上部有效的填塞。

    2 露天礦應用中優勢分析

    目前,很多露天礦山爆破開采中都在應用間隔裝藥技術,采取的間隔方法不同,然而目的大概有以下幾種。

    2.1 降低整體炸藥單耗

    合理的炸藥單耗不僅能減少炸藥使用成本,還能提高勞動生產率,終改善爆破質量,提高礦山經濟效益。對於中深孔爆破中的分層裝藥和填塞技術而言,充分考慮炸藥單耗是十分必要的。

    瑞典人首先發現並推薦這種降低單耗的方法,其理論依據是:爆破時炮孔下部受到夾製作用大,上部頂端是自由麵,隻要下部炸開,上部使用更少的炸藥就可以獲得良好的爆破效果。分層間隔裝藥分層填塞的目的就是在不改變爆破參數的條件下,通過改變裝藥結構,炸藥在炮孔內分布更加均勻,炸藥的能量利用率得到提高,使得相同的藥量發揮更大的作用。在相同孔網參數條件下,可以獲得相對較好的爆破塊度;爆破效果相當的條件,可以設計較大的孔網參數,實現炸藥單耗的降低,降低了爆破成本。在多孔爆破中,為了進一步改善效果,還可采用孔間交錯間隔裝藥,即每個孔間隔裝藥部分與間隔部分位置互相交錯,如圖1中裝藥結構所示。

    2.2 爆破岩石塊度更加均勻

    根據經驗,中間間隔分層裝藥可以提高裝藥高度,有效地解決大塊的問題。上部裝藥量是下部裝藥部分的一半左右即可,而下部裝藥量根據設計的技術參數來確定。孔口間隔裝藥結構是在裝藥後利用空氣進行間隔,實現縮小填塞長度的目的,空氣柱在孔內炸藥激發後形成緩衝作用,降低孔內峰值壓力,延長炸藥反應氣體作用時間,降低爆破岩石整體大塊率。礦山和采石場爆破的目標就是大限度地獲得合適的岩石破碎塊度,使穿孔爆破、挖裝、運輸效率提高。傳統的裝藥結構,使炸藥集中在炮孔的底部並正常填塞,爆破效果往往是中下部過度破碎,孔口容易出現大塊。

    炸藥爆炸後,若產生的衝擊壓力過高,則會在岩體內激起衝擊波,使炮眼附近岩石過度粉碎,產生壓碎圈,從而消耗大量能量。這種軸向不耦合裝藥有效地降低炮孔壁的衝擊壓力峰值。在不耦合裝藥時,衝擊波波形拉長,正壓區作用時間加長,岩石受衝擊壓力作用的時間也延長。與耦合裝藥相比,不耦合條件下,中間的空氣對爆炸衝擊作用將起到一個很大的緩衝作用,從而使應力波的幅值大大降低。圖2為耦合裝藥孔壁應力圖,圖3為不耦合不均勻裝藥下部孔壁應力圖。


    2.3 處理岩石結構變化的問題

    雖然從理論上講,當炸藥性能、自由麵條件和破碎的岩石性質確定以後,炸藥的單耗應該為一個常數,但是實際上岩石結構的變化,如有層理、夾層、斷層的存在,爆破時炸藥能量容易從這些薄弱岩層泄露出去,形成爆破效果較差和個別飛散物拋擲過遠的情況,增加了爆破設計及施工的難度,做爆破設計方案時應當格外注意。

    要根據炮孔中的地質變化情況,選擇薄弱部分(如斷層、土夾層)或岩石易破碎作為不裝藥段。分層裝藥的中間間隔部分可以采用氣體間隔器進行堵塞,操作過程注意控製好堵塞段的位置和長度。上下裝藥段可以用導爆索串聯起來,也可以分別用兩個雷管激發引爆。多層煤礦開采過程中可以應用這種間隔裝藥技術,煤岩同爆時候使用鬆動爆破就需要精心控製,如果單耗偏大,使煤層和岩層產生較大交錯位移,岩層剝離時難度大,且煤損失較多。遇到一些煤層多,需要大台階一次采兩層甚至更多的情況,如在東南亞一些國家,特別是印度尼西亞一些地方煤層特點是穩定性好、夾矸少、煤質好、發熱量高,但是煤層多,且厚度不大,約0.3~2.5m,有開采價值的煤層平均厚度約1.5m。解決這個問題現場采用的辦法就是分層間隔裝藥。鬆動爆破作業以後反鏟容易實現對岩層的剝離,然後對煤進行挖運,這種間隔分層裝藥爆破開采多層煤的方法使采礦效率大大提高,成本降低。

    2.4 改善爆堆形狀利於挖裝運輸

    高台階鬆動爆破時,爆破相對集中,對於較小設備作業時作業麵展開和安全問題提出考驗。采用間隔裝藥,使用兩發雷管激發,一孔兩次起爆。在炸藥爆炸的作用下,岩石開始破裂並沿鼓包運動方向移動。間隔分層裝藥情況是孔內上部炸藥先起爆,上部岩石開始有一個初速度,下部使用的雷管相對上部的段別高,稍後激發,炮孔下部裝藥爆炸後,下部岩石也會有個速度,對上部岩石會有個碰撞和加速過程,幫助上部岩石拋擲,前衝距離加大,形成的爆堆坡度緩且利於挖運作業麵展開。

    2.5 解決其他問題

    很多礦山上有些特殊保護的設施和設備對振動控製要求嚴格,對於這種情況可以分層間隔,不同段別的雷管下孔,實現一孔雙響或多響,減小單響藥量來控製減小振動。堅硬岩石容易產生根底,中間用間隔器間隔分層裝藥,下部使用段別低的雷管先響,可以更好地克服根底。拉幫、岩層傘岩等爆破挖運後留下的岩石不穩定,存在安全隱患,爆破區域後排孔間隔裝藥,減少拉幫和傘岩的出現。

    3 結語

    隨著礦山生產能力的顯著提高,開采力度加大,降低成本提高效率的間隔裝藥技術在礦山中優勢明顯突出,間隔器在礦山爆破中的使用也越來越普遍。雖然操作上相對於傳統裝藥方法稍微複雜一點,但相對其優勢,操作就顯得微不足道了,其應用越來越廣泛也就不足為奇了。



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