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露天矿不良爆破现象产生的原因与对策

发布日期:2018-12-04  来源:中南选矿网  浏览次数:587
         露天采矿中台阶采剥、掘沟等工程,一般采用深孔爆破法对矿岩实施破碎,根据作业空间,矿岩地质特性、采装运输设备条件等特点,选择合理的布孔方式、爆破参数、装药结构、爆破网络、起爆方法及起爆顺序等来达到好的爆破效果。但在实际生产中,受诸多因素影响,常出现爆破后冲、根底、大块、伞檐以及爆堆形状不合要求等不良爆破现象,严重影响采、装、运工作效率及施工安全,下面分别分析这些不良爆破现象产生的原因并提出解决办法。 一、爆破上翻及后冲现象 在露天采掘台阶爆破施工中,后排孔后冲上翻是常常遇见的现象,尤其在多排孔爆破时,后冲在未爆台阶坡面上产生的岩体裂隙及后排孔上翻的矿岩堆积在未爆台阶顶面,均会给下一次爆破工作带来很大的困难。产生爆破后冲上翻的主要原因是多排孔爆破时,前排孔底盘抵抗线过大,炮孔填塞高度过大,一次爆破排数过多,爆破参数及起爆方法选择不当。解决的方法是: 1、控制前排孔底盘抵抗线不得超过台阶高度,加强爆破前根底的清理,减少前排孔根部爆破阻力,起爆时前排孔为后排孔创造好的爆破自由面。 2、根据设计台阶高度,合理布孔,可采用间隔装药结构并减少后排孔装药量。如有可能,在采掘设备条件许可时适当增加台阶高度,从而促进后排孔起爆时的水平运动,而不是出现漏斗和后冲上翻现象。 3、采用多排孔微差爆破时,针对不同矿岩,选择最优的排间微差间隔。对于大区间微差爆破,后排孔爆破条件显然与前排孔不同,其夹制作用较大,并且前排孔爆破应力波和爆生气体对后排孔的爆破影响也很大,如果排间微差间隔过短,前排孔不能在期望的时间内向台阶自由面移动,则后排孔会由于抵抗线过大出现后冲或上翻。前后排孔的起爆间隔按抵抗线计算应在12~16ms/m较为合理,而后排孔应逐段增加时间间隔,一般为10%较为理想,需根据具体情况在爆破实验中探索,以取得良好的爆破效果。一般来讲,台阶高度越短,台阶移动时间就越长,排间微差间隔的增加尤其必要。 4、采用倾斜深孔爆破方法,以减少后排孔底盘抵抗线。 二、爆破根底现象 爆破根底的产生,不仅严重影响施工质量,而且处理根底会增加单耗,安全风险也大。根底产生的主要原因是:底盘抵抗线过大、超钻深度不足、台阶坡面角太小、工作线沿岩层倾斜方向推进等。为了克服爆破根底现象,主要可采取以下措施。 1、保证足够的超钻深度,钻孔完成后采取有效的护孔措施,装药前认真测量孔深是否满足设计要求,装药确保入底,以提高孔底爆破威力。超钻深度一般按经验值确定,矿岩越坚固或钻孔直径及孔网参数越大,取值越大;反之矿岩松软、节理发育或孔径及孔网参数越小取小值或不取超深,甚至超深负值。 三、爆破大块 露天爆破后出现大块是最常见的一类爆破不良现象,大块率增加严重影响了矿山的铲、装效率及施工安全。大块的产生由多种原因造成,主要产生在以下区域:①边排孔和台阶坡面之间;②炮孔充填物部分;③软硬岩交接面部分;④坚硬矿岩。爆破中应根据矿山铲、装、运设备选型及矿岩特性,采取技术措施控制大块率。 1、台阶坡面的大块 台阶坡面的大块主要是临近台阶坡面的一定范围,岩体受前次爆破作用的破坏,产生大量岩体裂隙,甚至被切割成较大的块体,造成爆炸应力波的反射作用消弱,致使后续爆破边排孔爆破效应限制在靠近药柱的范围,难以抵达台阶坡面的块体内部,爆破作用仅将块体从原岩体崩落并产生有限的挤压破碎。另外爆生气体也可能通过前次爆破形成的裂隙泄露而产生大块,应尽量减少后排孔的超爆现象。 台阶坡面大块产生的另一个原因是抵抗线不均匀,由于台阶坡顶线不规则,导致前排孔底盘抵抗线偏差较大,局部台阶底部可能产生过大的抵抗线,或由于台阶坡面角过小,在台阶上部产生过小的抵抗线,很容易使爆生气体通过抵抗弱的台阶上部泄露而产生大块。在施工中要严格控制前排孔抵抗线基本均匀,或注意调整装药量,另外台阶坡面角应不小于75°,起爆前注意将根底清挖彻底。 2、台阶顶部的大块 采用炮孔底部集中装药爆破时,孔口充填部分爆破作用相对较弱,这种装药结构在空间分布的不均匀性导致台阶顶部产生较多大块。台阶顶部产生大块的另外一个原因是,台阶顶部一定深度内受上一层台阶爆破的影响和破坏,形成裂隙切割顶部岩体,尤其是在超深不一致时危害更大,可造成爆生气体泄漏或爆炸应力波消弱在台阶顶部而产生较多大块。为减少这类大块可采取以下措施: ①采用小孔径爆破,小孔径相对应是小的抵抗线、孔间排距和充填高度,此种方法限制了大块的尺寸,同时炸药能量分布相对更加均匀,大块产率低,但会明显提高钻孔爆破成本,可根据矿山采掘运输设备选型情况合理运用。 ②采用分段装药法,在炮孔填塞部分安置辅助短药柱,这种药柱的作用是辅助主药柱破碎大量的孔口岩石,但药量不应太大,以免造成过大的空气冲击波、爆破飞石或切断爆破网络。该装药结构的实质是使炮孔内炸药能量重新分布。另外需注意的是,使用这种装药结构短药柱和主药柱需同时起爆,如果主药柱先于短药柱起爆,短药柱可能会随充填物冲出孔外,如果主药柱滞后于短药柱起爆,短药柱会引起孔口裂隙,使主药柱无效释放爆破能量。起爆时应使孔内导爆索同时引爆主辅药柱,这样使孔口即台阶顶部岩体在大爆破时同时被破碎。 如果以上措施仍然有大块存在,就必须在正常布孔中设置辅助孔,目的是使炸药能量均匀布在台阶顶部岩石中。应用上述方法可有效控制台阶顶部及孔口充填区的大块产率。 3、软硬岩交界面的大块 在同一爆区硬岩和软岩的分界部分,爆堆表层可明显看到大块条带,在爆破介质明显发生变化的部分,容易产生较多大块。这是因为硬软岩分界面相当于自由面,对应力波起到卸载作用,加上岩石软硬程度的变化,使其碰撞破碎效应减弱,因而产生较多大块。在这些区域,可根据软硬岩层的位置,合理调整钻孔深度或增加辅助孔来改善爆破效果。 4、难爆矿岩的大块 难爆矿岩是指岩体致密、坚硬,这类岩体在爆破过程中爆生气体难以侵入易形成大块。其次是爆轰气体从难爆矿岩裂隙中泄露,体积较大的块状岩得不到有效破率而形成大块,常可在爆堆大块中看见黄褐色的原生面,而不是矿岩爆破后产生的新鲜断面,后者引起的大块很难从爆破技术上克服。而且台阶坡面、顶面,爆破后冲现象、软硬岩交界面、爆破参数不当、起爆器材拒爆、跳段等产生大块的不良现象在难爆矿岩区域表现得尤为突出,使得大块率急剧增加,严重影响矿山的铲装效率,是露天矿爆破中遇到的最大难题。 在露天矿台阶爆破中,当两个相邻炮孔药包齐发时,沿药包连心线方向应力加强,连心线中点两侧则出现应力降低区,爆轰气体过早的在连心线处释放,结果导致大块率增加。而露天矿长期的爆破实践表明,在不改变孔负担爆破面积的前提下,可通过调整起爆顺序来减少抵抗线,同时增加孔距即通过增大炮孔密集参数以达到改善爆破效果的目的。 小抵抗线大孔距爆破原理是:①大孔距爆破使炮孔之间裂隙不过早贯通,爆生气体产物在相邻炮孔间停留时间延长,径向裂隙和环向裂隙得以充分扩展;②小抵抗线可增强入射波、反射波的作用,增加裂隙发展;③可增大破碎角,为下一排孔形成弧形自由面,近似形成等抵抗线自由面,使沿抵抗线方向的应力均匀传播,从而减少大块。小抵抗线大孔距爆破是在一定的布孔参数基础上,通过改变起爆顺序来实现的,而三角形布孔能在岩体内提供最优的能量分布,同时起爆顺序的调整程度较高。从国内爆破技术资料看,露天矿爆破最佳的密集参数一般在3.5~5.0之间,国外多选择在3.5~4.5。总之,对于难爆矿岩,可采用在小抵抗线大孔距爆破原理和炸药能量均布原理基础上,优化布孔和起爆参数,提高炸药单耗来降低大块率。 除上述原因外,爆破参数选择不当,爆破器材质量不过关引起的拒爆、跳段现象也是产生大块的原因,可通过优化爆破参数、改进爆破器材质量等加以解决。 参考文献: 1、王雪峰.露天爆破微差间隔时间及起爆的实验研究。 2、矿爆破实用手册,露天深孔爆破,北京煤炭工业出版社2007 3、长沙矿山研究院,国内露天矿大区微差爆破技术调查报告1987;国外露天爆破技术简介,1987 4、中国煤炭工业出版社,露天采矿手册. 穿孔爆破.

 
 
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