露天采矿生产中深孔爆破技术的应用王晖--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

露天采矿生产中深孔爆破技术的应用王晖

发表时间：2021/5/10 来源：《建筑科技》2021年3月上作者：王晖

[导读] 随着我国综合国力的不断提高，采矿技术手段在这样的环境下得到了更加广泛的应用，在人们的生活、工作和学习等领域中都有所改变。采矿技术得到了良好的创新发展，矿产资源是我国社会发展的一大重要能源，其对我国经济的可持续发展提供巨大的有效帮助。

广西田东县百色市大华爆破工程有限公司王晖 531500

摘要：随着我国综合国力的不断提高，采矿技术手段在这样的环境下得到了更加广泛的应用，在人们的生活、工作和学习等领域中都有所改变。采矿技术得到了良好的创新发展，矿产资源是我国社会发展的一大重要能源，其对我国经济的可持续发展提供巨大的有效帮助。
关键词：露天采矿；台阶爆破；技术
        0引言
        露天台阶爆破是在地面上以台阶形式推进的石方爆破方法。台阶爆破按照孔径、孔深不同，分为深孔台阶爆破和浅孔台阶爆破。通常将炮孔孔径大于50mm、孔深大于5m的台阶爆破统称为露天深孔台阶爆破。露天深孔台阶爆破广泛的用于矿山、铁路、公路和水利水电等工程。据不完全统计，我国今年来采用台阶爆破进行露天开采的比重逐年增加，其中铁矿石开采占90%，有色金属矿石开采占52%，化工原料开采占70.7%，建筑材料开采近100%。
        1台阶爆破开采技术的使用现状
        露天矿山在传统开采过程中，全国各地进行了多种开采方式的运行和探索，在当前发展迅速的市场需求中，传统开采技术已经无法提供更多的有效帮助，并且逐渐落后于社会的发展。对矿山正常安全生产带来了严重的不良影响。近年来国家和地方行政主管部门（自然资源、应急管理部门）还是要求各露天矿山企业必须依法依规进行开采，特别是对采场必须实行台阶式开采，台阶开采对露天矿山具备了一定的安全性和可控性，技术使用的熟练度也较高。站在长远发展的层次上看，经济和资源的可持续发展已经深入渗透到了社会各阶级人士的思想中了，人们逐渐追求低碳生活，在这样的前提下，企业自身就应该注意规范的落实挖掘工作，对技术人员投入更多的重视目光，对我国露天矿山行业的发展带来更加有效地帮助。
        2露天深孔爆破的钻孔形式
        露天深孔爆破的钻孔形式分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种。只在个别情况下采用水平钻垂直深孔和倾斜深孔，两种使用条件和优缺点分别是：（1）垂直深孔：在开采工程中大量采用，特别是大型矿山。优点是适用于各种地形条件（包括坚硬岩石）的深孔爆破；钻凿垂直深孔的操作技术比倾斜孔简单；钻孔速度比较快。缺点是爆破岩石大块率比较多，常常留有根坎；梯段顶部经常发生裂缝，梯段坡面稳固性比较差。（2）倾斜深孔：在中小型矿山、石材开采、建筑、水电、道路、港湾及软质岩层开挖工程采用。优点是布置抵抗线比较均匀，爆破破碎的岩石不易产生大块和残留根坎；梯段比较稳固，梯段坡面容易保持；爆破软质岩石时，能取得很高效率；爆破堆积的岩块形状比较好，而爆破质量并不降低。缺点是凿岩斜钻孔的技术操作比较复杂，容易发生钻凿事故；在坚硬岩石中不宜采用；钻凿倾斜深孔的速度比垂直深孔慢。
        3布孔方式
        布孔方式有单排布孔和多排布孔两种。多排布孔又分为方形、矩形及三角形（梅花形）三种，方形布孔具有相等的孔间距和抵抗线，各排中对应炮孔呈竖直线排列。矩形布孔的抵抗线比孔间距小，各排中对应炮孔同样竖直线排列。三角形布孔时可以取抵抗线和孔间距相等，也可以取抵抗线小于孔间距，后者更为常用，为使爆区两端的边界获得均匀整齐的岩石面，三角形排列常常需要补孔。从能量均匀分布的观点看，等边三角形更为理想。
        4露天深孔台阶爆破参数
        露天深孔台阶爆破参数包括：孔径、深孔、超深、底盘抵抗线、孔距、排距、填塞长度和单位炸药消耗量。所有的参数均按常规公式计算即可，现实操作中可以按业主方要求的大块率、岩石硬度、孔深和最小抵抗线等进行实验和调整，从而力求爆破质量效果达到最优。其中影响单位炸药消耗量的因素主要有岩石的可爆性、炸药特性、自由面条件、起爆方式和块度要求。因此，选取合理的单位炸药消耗量（q）往往需要通过多次试验或长期生产实践来验证。各种爆破工程都有根据自身生产经验总结出来的合理单位炸药消耗量。例如，冶金矿山单位炸药消耗量一般在0.1～035㎏/t之间。对于水利水电工程的岸坡开挖、铁路和公路的路基开挖等，为了将部分岩石向坡下抛出，也可将单位炸药消耗量增加10%～30%。在设计中可以参照类似矿岩条件下的实际单位炸药消耗量选取。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        5装药结构
        装药结构是指炸药在装填时的状态。在露天深孔爆破中，分为连续装药结构，分段装药结构，孔底装药结构和混合装药结构。
        5.1连续装药结构
        炸药沿着炮孔轴向方向连续装填，当孔深超过8m时，一般布置两个起爆药包（弹），一个放置距孔底0.3～0.5m处，另一个置于药柱顶端0.5m处。优点是操作简单；缺点是药住偏低，在孔口未装药部分易产生大块。
        5.2分段装药结构
        将深孔中的药柱分为若干段，用空气、岩渣或水隔开。优点是提高了装药高度，减少了孔口部位大块率的产生；缺点是施工麻烦。
        5.3孔底间隔装药结构
        在深孔底部留出一段长度不装药，以空气作为间隔介质；此外尚有水间隔和柔性材料间隔。在孔底实行空气间隔装药亦称为孔底气垫装药
        5.4混合装药结构
        所谓混合装药结构系指孔底装高威力炸药，上部装普通炸药的一种装药结构。
        在分段装药结构中，如果用空气进行间隔称为空气间隔装药。空气的作用有以下三个：
        （1）降低了爆炸冲击波的峰值压力，减少了炮孔周围岩石的过粉碎；
        （2）岩石受到爆炸冲击波的作用后，还受到爆炸气体所形成的压力波和来自炮孔孔底的反射波作用。当这种二次应力波的压力超过岩石的极限破裂强度（表示裂隙进一步扩展所需的压力）时，岩石的微裂隙将得到进一步扩展。
        （3）延长了应力作用的时间。冲击波作用于堵塞物或孔底后后又返回到空气间隔中，
由于空气冲击波的多次作用，使应力场得到增强的同时，也延长了应力波在岩石中的作用时间（作用时间增加2～5倍）。若空气间隔置于药柱中间，炸药在空气间隔两端所产生的应力波峰值相互作用可以产生一个加强的应力场。
        正是由于空气间隔的上述三种作用，使岩石块度更加均匀。
        如果是水间隔，由于水是不可压缩介质，具有各向压缩向并均匀传递爆炸压力的特征，在爆炸作用初始阶段不仅炮孔孔壁，而且冲水孔壁同样受到冲击载荷作用，峰值压力下降较缓；到爆炸作用后阶段，伴随爆炸气体膨胀做功，水中积蓄的能量加强了岩石的破碎作用。
        如果是孔底柔性材料间隔（柔性垫层可用锯末等低密度、高孔隙率的材料做成，其孔隙率可达到50%以上）。孔内炸药爆炸后所产生的冲击波和爆炸气体作用于孔壁产生径向裂隙和环状裂隙的同时，通过柔性垫层的可压缩性及对冲击波的阻滞作用，大大减少了对爆孔底部的冲击压力，减少了对孔底岩石的破坏。这种装药结构主要用于对孔底以下基岩需要保护的水利水电工程。
应该指出的是在分段装药结构和孔底间隔装药结构的应用中，必须合理的确定间隔长度、间隔位置和应用条件。
        6结语
        综上所述，做好台阶中深孔爆破设计方案，能够提升露天采矿工程作业环境的安全性，各矿山采矿及爆破工程技术人员应根据本矿山的地形地质条件、岩石硬度、台阶高度、碎石率等因素合理选择台阶中深孔爆破的各种参数。经过不断的探索和试验，就能够找到符合本矿山的最佳爆破方案，从而达到生产成本控制和产量的最大化，获取更大的经济和社会效益，在确保工程作业安全的基础上加快采矿速度。为减少爆破振动对矿山（爆破区域）周边的影响，每次爆破作业应在遵循开采设计方案的前提下严格控制单孔装药量及一次起爆药量，采用微差爆破技术减少爆破振动和飞石等有害效应，实现矿山安全生产的可持续发展。
参考文献：
[1]刘鸿杨.浅谈露天采矿生产中对深孔爆破技术的应用[J].科学技术创新,2019(30):64-65.
作者简介:王晖（1977-），男，壮族，广西百色人，工程师，大专，主要从事矿山生产安全管理工作。