逐孔起爆技术的应用必然得到好的经济效益 。 在穿爆成本的构成因素中 , 占主体的是炸药成本和 穿孔成本 , 利用逐孔起爆技术优化孔网参数后 , 可降 低炸药单耗 , 提高爆破效率 , 还可以使穿爆总成本有 所降低 。
在采矿总成本构成中 , 电铲效率是一个很重要 的因素 , 由于逐孔爆破技术能大大改善爆破质量 , 减 少大块及根底 , 可提高电铲效率 。因此 , 又能进一步
1.4.2 大孤山铁矿逐孔起爆技术网络 大孤山铁矿是我国大型露天铁矿之一 。 从 50
年代到现在 , 开采深度大 , 采用逐孔起爆技术降低爆 破振动对露天边坡的影响意义重大 , 其起爆网络如 图 4和图 5所示 [ 4] 。
图 7 爆破联线
图 4 二期井尾巷爆破网络图
图 5 爆破等时线
1.4.3 齐大山铁矿逐孔起爆技术 [ 5] 在爆区第一排自由面大多适合在爆堆整体移动
图 9 起爆顺序
图 10 南芬露天矿 2001年 7月 9日爆区起爆网络
1.4.6 江苏船山石灰石矿 [ 8] 船山石灰石矿年产 900 ～ 1000万吨石灰石 , 为
我国大型辅助原料矿山 。 2002 年 4月实施逐孔起 爆技术 , 爆破振动大幅降低 , 破碎效果大大改善 , 提 高了延米量 , 降低了炸药单耗 , 获得显著的技术经济 效益 。 常用起爆网络如图 11所示 。
图 11 起爆网络示意图
2 逐孔起爆爆破效果分析 2.1 逐孔爆破可降低爆破振动
逐孔爆破使用高精度毫秒雷管 , 能够实现炮孔 在时间 和空 间上的 独立 起爆 。根 据国家 标准 GB6722— 2003《爆破安全规程 》 , 从爆破震动的计算 公式 V=K(Q1 /3 /R)α中不难看出 , 式中 Q为同时起 爆的最大药量 , 由于逐孔起爆把每个孔的起爆时间 平均分开 , 起爆的孔数明显减少 , 基本达到了单孔起
(a)
图 6 逐孔起爆顺序示意图
闪矿和极贫矿 , 爆破 46 个钻孔 , 段高 15 m, 孔深 17 m, 爆破 量 8.2 万吨 。 爆 破延 米 802 m, 炸药单 耗 0.45kg/t, 爆破效果 101.8 t/m。爆破联线图见图 7, 爆破网络等时线如图 8所示 。
(b) (a)斜线逐孔起爆 ;(b)V型逐孔起爆 图 3 永平铜矿逐孔起爆技术起爆网络
的位置选择一个炮孔为起爆点 , 沿第一排炮孔为控 制排 , 这个控制排为爆破建立孔间延时顺序 , 往后的 起爆顺序由后返式雁行线上的地表延时控制 , 地表 采用单管联结 , 孔内采用双管延时 , 如图 6所示 。 南山 -45 m水平进行掘沟爆破 , 爆破岩石为透
图 8 爆破网络Biblioteka 时线1.4.4 双马水泥集团张坝沟石灰石矿 张坝沟石灰石矿有多种岩层 , 其主要的有纯灰
露天深孔逐孔起爆布孔方法主要是根据爆破起 爆方式和孔间系数的要求而定 。一般采用三角形布 孔 、正方形布孔和矩形布孔 , 但以三角形和正方形布 孔为主 [ 1] 。正方形布孔适用于 V形起爆系统 , 等边 三角形布孔适用于斜线起爆系统 , 等腰三角形布孔 适用于排间起爆和宽孔距小抵抗线布孔起爆系统 。 如图 1所示 。
岩 f=9 ～ 11, 白云质灰岩 f=10 ～ 12, 碎屑灰岩 f=6 ～ 8, 多 数属于中硬和 硬岩 , 工作 阶段平均 高 15.0 m, 钻孔深 17.5 m, 抵抗线 4.0 ～ 4.5 m, 排间距 3.5 ～ 4.0 m;孔间距 6.0 ～ 8.0 m, 单位耗药量 0.15 ～ 0.18 kg/t, 炮孔爆破排数一般为 3 ～ 5排 。其逐孔起 爆技术起爆网络的起爆顺序如图 9所示 [ 6] 。 1.4.5 南芬露天深孔爆破中采用逐孔爆破技术 [ 7]
(a)正方形布孔 ;(b)等边三角形布孔 ;(c)等腰三角形布孔 图 1 深孔逐孔起爆布孔方法示意图
1.2 露天深孔逐孔起爆方式 起爆方式是实现逐孔起爆的关键 , 起爆的方式
分为两种 , 即地表延期网络和孔内延期网络 。 孔内 采用双雷管延时 , 地表采用单雷管联结 , 地表延期网 络采用地表接力延期 , 地表延期雷管引爆孔内延期 雷管 (一 般情况下 孔内用 同一段雷 管 ), 再引 爆炸 药。 1.3 逐孔起爆网络
引言 穿孔爆破是矿业工程 、岩土工程等生产过程中
的一个至关重要的工作 , 特别是露天采矿生产过程 中的一个最重要的工序 。 穿孔爆破成本在矿山生产 成本中占有较大比例 , 而爆破质量的好坏直接影响 到铲装 、运输 、矿岩粉碎等工序的生产效率和成本 。 良好的爆破质量是采矿工作者一贯 追求的工作目 标 , 而逐孔起爆技术主要特点是爆破振动强度降低 、 大块根底率减少 、铲装效率提高 、穿爆成本降低 。目 前 , 该项爆破技术的推广在冶金 、有色 、煤炭 、建材 、 公路等行业部分单位取得了显著的技术经济效益和 社会效益 。 1 露天深孔逐孔起爆技术的布孔方法和起爆方式 1.1 露天深孔逐孔起爆布孔方法
(a)斜线逐孔起爆 ;(b)V形逐孔起爆 ; (c)平行逐孔起 爆
图 2 逐孔起爆网络示意图
1.4 国内部分矿山实施逐孔起爆的网络实例 1.4.1 永平铜矿逐孔起爆技术网络
永平铜矿是我国大型露天矿之一 , 该矿已经成 功地推广应用了逐孔起爆技术 , 采用斜线逐孔起爆 和 “ V”型逐孔起爆方式[ 3] , 如图 3(a)、(b)所示 。
· 20· 爆 破 器 材 ExplosiveMaterials 第 39卷第 6期
爆区内孔间和排间的延期采用不同序列 , 使得 各炮孔的起爆时间按一定规律相互错开 , 前方和侧 方炮孔优先起爆后 , 岩石正处于被抛离母体和产生 应力波被消失之前的时刻 。在创造了新的自由面之 后 , 后面的炮孔接着爆炸 , 后起爆炮孔的爆炸所产生 的应力已传到 , 使岩石连续处于应力作用状态 , 形成 应力波的叠加和加强 , 对岩石进行补充破碎 。 当选 择恰当的孔间和排间延时 , 能增加相邻炮孔间岩石 的碰撞次数 , 减小硬根和大块 。 2.2.4 技术经济效益
表 1 我国部分矿山推广逐孔爆破技术爆破振动降低率
(%)
矿山 名称
大孤山 首钢水厂 兰尖山 庙沟 南芬 船山石灰 大连石灰 黑岱 沟 双马张坝
铁矿
矿山
矿山 铁矿 铁矿 石矿
石矿
煤矿
沟矿
金堆 城矿
爆破振动降低率 50.0 26.7 ～ 43.9 43.9 80.0 62.5 75.0 30.0 ～ 35.0 50.0 45.0 ～ 65.0 20.0 ～ 78.0
2010年 12月 露天矿逐孔爆破技术的应用及效果 张志呈等 · 17·
露天矿逐孔爆破技术的应用及效果＊
张志呈 ① 熊 文 ② 吝曼卿 ① ①西南科技大学 (四川绵阳 , 621000) ②武汉建工股份有限公司 (湖北武汉 , 430023)
[ 摘 要 ] 文章介绍了逐孔起爆技术在部分矿山实际应用的炮孔布 置网络和爆破技术效果分析 , 提出 今后需积极 探索高精度导爆管雷管 孔间延时与孔间应力波幅值叠加原理更好的统一与规范 , 以推动爆破技术的进步 。 [ 关键词 ] 逐孔起爆 起爆网络 应力波幅值 [ 分类号 ] TD235
(a)药包 A爆轰 ;(b)药包 B爆轰 ;(c)药包 A、B同时爆轰 图 12 应力增高区 与应力降低区的形成
2.2.2 增加自由面提高了爆炸药包能量的利用率 实现逐孔起爆时 , 先爆炮孔为后爆炮孔创造更
多的自由面 。 从以上图例中不难看出 , 每个孔在爆 前 , 其前方 、侧方的炮孔已经爆炸 。后爆孔药柱爆炸 后产生的应力波传至新自由面后将同时发生反射 , 反射后形成反射拉伸波 [ 14] , 反射波同时抵达药包位 置 。 反向拉伸波在传播过程中首先在两个自由面接 触 , 然后依 次向着药包位置在 诸点上发生叠加 [ 7] , 拉应力强度将成倍增加 。降低了岩石破碎时弹性变 形能 [ 14] , 实际上增加了岩石破碎所需要的能量在总 能量中的比例 , 提高了爆炸能量利用率 。 自由面的增加还会减小岩石之间的夹制作用 , 有利于爆炸能的有效利用 , 也进一步提高能量利用 比例 , 有助于改善爆破效果 。 2.2.3 增加炮孔间岩石的补充破碎和碰撞
南芬露天 矿铁 矿是我 国 大型 露天 矿之 一 , 自 2000年开始 , 推行逐孔起爆技术 , 取得了良好的技 术经济效益 , 并根据不同条件采用不同形式布孔起
2010年 12月 露天矿逐孔爆破技术的应用及效果 张志呈等 · 19·
爆网络 。主要有一个自由面方形布孔起爆网络 , 两 个自由面方形布孔起爆网络 ;一个自由面三角形布 孔起爆网络 , 两个自由面三角形起爆网络 。图 10为 南芬露天矿 2001年 7月 9日爆区起爆网络 。
逐孔起爆网络 , 根据不同条件有各种不同网络 方式 [ 2] :(1)斜 线逐孔 起爆网络 , 如图 2(a)所 示 。 适用于爆区两个自由面的情况 , 在这种情况下 , 爆区 爆破朝一个方向 抛掷 。 (2)“ V”型逐孔起爆网 络 , 如图 2(b)所示 。 该网络适用于爆区只有一个自由 面的情况 , 在这种情况下 , 爆破两边岩块相向抛掷 。 (3)逐孔平行起爆网络 , 如图 2(c)所示 。该网络适 用于平行于台阶的自由面方向有宽广的空间 , 该方 式起爆顺序是逐孔逐排起爆或前后排依次起爆 , 沿 台阶走向倾斜抛掷 。在逐孔起爆技术推广中平行起 爆应用很少 。
＊ 收稿日期 :2010-09-25 作者简介 :张志呈 (1933 ～ ), 男 , 教授 , 主要从事工程爆破的理论研究 。 E-mail:linmanqing831206@
· 18· 爆 破 器 材 ExplosiveMaterials 第 39卷第 6期
降低采矿生产综合成本 。 国内部分矿山推广应用逐孔爆破技术经济效益
见表 2[ 3-12] 。 从表 2可以看出 , 使用高精度雷管实行 逐孔起爆技术 , 取代传统的普通非电雷管微差毫秒 爆破技术 , 将是采矿技术发展的趋势 。 3 结语