露天矿中间隔装药爆破技术

1980672708

露天矿中间隔装药爆破技术
刘成都
(葛洲坝易普力新疆爆破工程有限公司，新疆乌鲁木齐，830002)
摘要：在露天矿开采的过程中，钻爆部分是很重要的环节，其中钻爆部分的质量，直接影响后续采装效率和采矿的成本。在露天矿的穿孔爆破作业过程中，特别是深孔台阶爆破，好多情况会运用间隔装药的爆破技术，以便改变爆破效果，提高效率，节约成本。所以这种爆破技术在矿山中的应用有很重要的意义。
关键词：露天矿；间隔装药；深孔台阶；效果；效率；成本
1慨述
间隔装药结构有中间间隔、孔底间隔和上部间隔。中间间隔结构时，中间可以填塞土、细小沙石和岩粉等，更多的是利用空气间隔播间隔，其优点是操作简单，间隔长度容易精确控制。孔底间隔结构式炮孔底部留出一段长度不装药，以空气作为间隔介质，此外还有水间隔和柔性材料间隔，在孔底实行空气间隔装药亦称孔底气垫装药。孔口间隔装药结构是在装药后利用空气间隔器进行间隔，实现缩小填塞长度目的，施工过程中必须保证上部有效的填塞。
2露天矿应用中优势分析
目前，很多露天矿山爆破开采中都在应用间隔装药技术，采取的间隔方法不同，然而目的大概有以下几种。
2．1降低整体炸药单耗誊
合理的炸药单耗不仅能减少炸药使用成本，还能提高劳动生产率，最终改善爆破质量，提高矿山经济效益。对于中深孔爆破中的分层装药和填塞技术而言，充分考虑炸药单耗是十分必要的。
瑞典人首先发现并推荐这种降低单耗的方法[1]，其理论依据是：爆破时炮孔下部受到夹制作用大，上部顶端是自由面，只要下部炸开，上部使用更少的炸药就可以获得良好的爆破效果。分层间隔装药分层填塞的目的就是在不改变爆破参数的条件下，通过改变装药结构，炸药在炮孔内分布更加均勺，炸药的能量利用率得到提高，使得相同的药量发挥更大的作用。在相同孔网参数条件下，可以获得相对较好的爆破块度；爆破效果相当的条件，可以设计较大的孔网参数，实现炸药单耗的降低，降低了爆破成本。在多孔爆破中，为了进一步改善效果，还可采用孔间交错间隔装药，即每个孔间隔装药部分与间隔部分位置互相交错，如图l中装药结构所示。

2．2爆破岩石块度更均匀
根据经验，中间间隔分层装药可以提高装药高度，有效地解决大块的问题。上部装药量是下部装药部分的一半左右即可，而下部装药量根据设计的技术参数来确定。孔口间隔装药结构是在装药后利用空气进行间隔，实现缩小填塞长度的目的，空气柱在孔内炸药激发后形成缓冲作用，降低孔内峰值压力，延长炸药反应气体作用时间，降低爆破岩石整体大块率。矿山和采石场爆破的目标就是最大限度地获得最合适的岩石破碎块度，使穿孔爆破、挖装、运输效率提高。传统的装药结构，使炸药集中在炮孔的底部并正常填塞，爆破效果往往是中下部过度破碎，孔口容易出现大块，
炸药爆炸后，若产生的冲击压力过高，则会在岩体内激起冲击波，使炮眼附近岩石过度粉碎，产生压碎圈，从而消耗大量能量[2]。这种轴向不耦合装药有效地降低炮孔壁的冲击压力峰值。在不耦合装药时，冲击波波形拉长，正压区作用时间加长，岩石受冲击压力作用的时问也延长。与耦合装药相比，不耦合条件下，中间的空隙对爆炸冲击作用将起到一个很大的缓冲作用，从而使应力波的幅值大大降低。图2为耦合装药孔壁应力图，图3为不耦合不均匀装药下部孔壁应力图。


2．3处理岩石结构变化的问题
虽然从理论上讲，当炸药性能、自由面条件和破碎的岩石性质确定以后，炸药的单耗应该为一个常数[3]，但是实际上岩石结构的变化，如有层理、夹层、断层的存在，爆破时炸药能量容易从这些薄弱岩层泄漏出去，形成爆破效果较差和个别飞散物抛掷过远的情况。对于岩体的不均匀分布的情况，增加了爆破设计及施工的难度，做爆破设计方案时应当格外注意。
要根据炮孔中的地质变化情况，选择薄弱部分(如断层、土夹层)或岩石易破碎作为不装药段。分层装药的中间间隔部分一般用砂、土及岩粉等堵塞，操作过程中要注意控制好堵塞段的位置和长度。上下装药段可以用导爆索串联起来，也可以分别用两个雷管激发引爆。多层煤矿开采过程中可以应用这种间隔装药技术，煤岩同爆时候使用松动爆破就需要精心控制，如果单耗偏大，使煤层和岩层产生较大交错位移，岩层剥离时难度大，且煤损失较多。遇到一些煤层多，需要大台阶一次采两层甚至更多的情况，如在东南亚一些国家，特别是印度尼西亚一些地方煤层特点是稳定性好、夹矸少、煤质好、发热量高，但是煤层多，且厚度不大，约0．3～2．5m，有开采价值的煤层平均厚度约1．5m。解决这个问题现场采用的办法就是分层间隔装药，炮孔在煤层可以用土间隔，岩层部分装药。松动爆破作业以后反铲很容易实现对岩层的剥离，然后对煤进行挖运，这种间隔分层装药爆破开采多层煤的方法使采矿效率大大提高，成本降低。
2．4  改善爆堆形状利于挖装运输
高台阶松动爆破时，爆堆相对集中，对于较小设备作业时作业面展开和安全问题提出考验。采用间隔装药，使用两发雷管激发，一孔两次起爆。在炸药爆炸的作用下，岩石开始破裂并沿鼓包运动方向移动。间隔分层装药情况是，孔内上部炸药先起爆，上部岩石开始有一个初速度，下部使用的雷管相对上部的段别高，稍后激发，炮孔下部装药爆炸后，下部岩石也会有个速度，对上部岩石会有个碰撞和加速过程，帮助上部岩石抛掷，前冲距离加大，形成的爆堆坡度缓且利于挖运作业面展开。
2．5解决其他问题
很多矿山上有些特殊保护的设施和设备对振动控制要求严格，对于这种情况可以分层间隔，不同段别的雷管下孔，实现一孔双响或多响，减小单响药量来控制减小振动。坚硬岩石容易产生根底，中间用土、岩粉等间隔分层装药，下部使用段别低的雷管先响，可以更好地克服根底。拉帮、岩层伞檐等爆破挖运后留下的岩石不稳定，存在安全隐患，爆破区域后排孔间隔装药，减少拉帮和伞岩的出现。
3结语
随着矿山生产能力的显著提高，开采力度加大，大型现代化设备投入，特别是大孔径牙轮钻机推广，降低成本提高效率的间隔装药技术在矿山中优势明显突出。然而操作相对于传统装药方法稍微复杂一点，但相对与其优势，操作就显得微不足道了，其应用越来越广泛也就不足为奇。
参考文献
[1]刘殿中，杨仕春．工程爆破实用手册[M]．第2版．北京：冶金工业出版社，2003．
[2]刘玲平，唐涛，李萍丰，等．装药结构对台阶爆破粉矿率的影响研究[J]．采矿技术，2010，10（1）
[3]李晓杰，曲艳东，闫鸿浩，等．中深孔爆破分层装药分层填塞研究[J]．岩石力学与工程学报，2006，25（1）：3269～3275．
摘自《中国爆破新进展》