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矿山工程爆破技术

归档日期:07-25       文本归类:地雷爆破器材      文章编辑:爱尚语录

  矿山工程爆破技术_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。3.2 矿山工程爆破技术 采矿的概念 地下矿山爆破 浅孔爆破 中深孔爆破 深孔爆破 VCR法 露天矿山爆破 基建剥离大爆破 生产台阶正常采掘爆破 靠帮并段台阶的控制爆破 1 地下矿山爆破技术 井巷

  3.2 矿山工程爆破技术 采矿的概念 地下矿山爆破 浅孔爆破 中深孔爆破 深孔爆破 VCR法 露天矿山爆破 基建剥离大爆破 生产台阶正常采掘爆破 靠帮并段台阶的控制爆破 1 地下矿山爆破技术 井巷掘进爆破 采场爆破 2 井巷掘进爆破 井巷掘进爆破特点 炮孔布置形式及起爆顺序 井巷掘进爆破参数 光面爆破 天井深孔爆破掘进 3 井巷掘进爆破特点 井巷掘进爆破包括平巷、竖井、斜井、天 井和隧道等各种地下通道的爆破。其特点是: 在单自由面条件下进行爆破,受掘进断面制约, 每次爆破进尺一般只有1~3m 为形成一定的井巷断面形状,必须在工作面上 布置不同类型的炮眼 掘进爆破要严格保证巷道的规格和方向,要满 足爆堆集中、块度均匀的要求,以及炮眼利用 率高、周边平整、材料消耗少的要求 4 炮孔布置形式及起爆顺序 各种炮孔 a-掏槽孔;b-辅助孔;c-周边孔 5 炮孔分类 掏槽孔的作用是在工作面上将一部分岩石破碎并 抛出,形成一个槽形空穴,为辅助孔爆破创造第 二个自由面,以提高爆破效率。掏槽孔较其它孔 超深10%~15%。 辅助孔位于掏槽孔外圈,其作用是大量崩落岩石 和刷大断面,还可提高周边孔所需的自由面,最 大限度地爆破岩石。 周边孔的作用是控制巷道断面形状和方向,使井 巷断面尺寸、形状和方向符合要求。 6 掏槽方式 锥形掏槽 楔形掏槽 龟裂掏槽 桶形掏槽 螺旋掏槽 混合掏槽 7 锥形掏槽 (a)-角锥形 (b)-圆锥形 8 楔形掏槽 (a)-垂直楔形 (b)-水平楔形 9 龟裂掏槽(缝形掏槽 ) 1-装药孔;2-空孔;Ⅰ、Ⅱ起爆顺序 10 桶形掏槽(小直径空孔) 1、2、3—起爆顺序;●—装药孔;○—空孔,孔距—100~300mm 11 桶形掏槽(大直径空孔) 12 螺旋掏槽 13 混合掏槽 (a)桶形与锥形;(b)复式楔形 (a)—三重;(b)—四重 14 起爆顺序 为确保安全起爆和准爆,以及提高爆破效果, 掘进炮孔必须有合理起爆顺序 一般情况是按掏槽孔→辅助孔→周边孔顺序起 爆 每类炮孔还可再分组按顺序起爆 合理的起爆顺序是,应使后起爆炮孔充分利用 先期起爆炮孔所形成的自由面。一次起爆炮孔 数愈少或起爆段数愈多,除能够充分利用自由 面之外,还能减弱震动、空气冲击波的强度和 噪声 15 井巷掘进爆破参数 炮孔直径d 单位炸药消耗量q 孔距a 孔深L 装药量Q 炮孔数目N 填塞长度Lt 16 炮孔直径d 炮孔直径大小直接影响凿岩生产效率、炮孔数目、炸药单耗、爆破块 度和巷道周壁平整性 炮孔直径增大时,药包爆炸能量相对集中,爆速和爆轰稳定性有所提 高 过大的炮孔直径将导致凿岩速度显著下降,而且要减少炮孔数目,使 岩石的破碎质量降低,巷道周壁平整度变差,从而降低了爆破效果 大断面井巷(6m2)可采用38~45mm的药卷;小断面(4m2)且 岩石坚硬时,应使用高威力炸药和小直径药卷(25~32mm)进行爆 破 通常的炮孔直径比装入的药卷直径大5~10mm 采用压气装药时炮孔体积可获得充分利用 17 平巷掘进的炸药单位消耗量q,kg/m3 掘进断面 m2 6 6~8 8~10 10~12 12~15 15~20 20 岩 石 坚 固 系 数,f 2~3 1.05 0.89 0.78 0.72 0.66 0.64 0.60 4~6 1.50 1.28 1.12 1.01 0.92 0.90 0.86 8~10 2.15 1.89 1.69 1.51 1.36 1.31 1.26 12~14 2.64 2.33 2.04 1.90 1.78 1.67 1.62 15~20 2.93 2.59 2.32 2.10 1.97 1.85 1.80 18 孔距 a 在实际生产中,根据经验确定孔距 辅助孔孔距为400~600mm 周边孔之间一般取600~700mm,周边孔口距 巷道轮廓线mm范围内,而 且顶、底及帮孔要向外(向上、向下及向侧面) 倾斜5°左右,并使孔底落在轮廓线mm处。对较软的岩石,周边孔孔口距轮廓 线mm 这些数据并非一成不变,都要视具体条件作合 理的调整 19 填塞长度 Lt 填塞的目的是为了提高炸药爆炸能量利用率。提高井 巷掘进爆破效率 除应选用合适的填塞材料外,需要一个合理的填塞长 度 井巷掘进爆破用的填塞物为1:3配比的粘土与砂子混 合物(称为炮泥) 合理的填塞长度应与装药长度或炮眼直径成一定比例 关系 生产中常取填塞长度相当于0.35~0.50倍的装药长度 20 毫秒爆破时间间隔 辅助孔相对于掏槽孔、辅助孔之间、周边孔相 对于辅助孔,它们的毫秒爆破间隔时间应取50~ 100ms为宜(眼深1.2~5.0m,软到中硬岩石) 掏槽孔各段之间的毫秒爆破间隔时间应取 50ms。 对于坚硬岩石,毫秒爆破间隔时间还可取小于上 述值 实践证明,采用上述毫秒爆破时间间隔数据, 无论是在竖井或是在平巷掘进爆破中,都取得了 良好的爆破效果 21 光面爆破 光面爆破的实质是在井巷掘进设计断面的轮 廓线上布置加密的周边孔,减小药包直径,减少 装药量,采用低密度和低爆速的炸药,以便控制 炸药爆炸能量及其作用,降低爆炸冲击波的峰值 压力,削弱它在岩石中引起的应力波强度,避免 在炮孔周围产生压碎区,而使爆破作用集中到需 要爆落的一侧岩石上,减弱对原岩体的破坏作用。 这种加密的周边孔称为“光爆孔”。当相邻的光 爆孔爆破时,在其连心线上将形成贯通裂隙,岩 石被劈裂,形成平整的断裂面。 22 光面形成机理 应力波叠加原理。在光学活性材料模型中进行试验,观 察同时起爆两相邻装药炮孔时,应力波在两炮孔的连心 线方向上产生叠加。两相邻装药炮孔,爆炸产生的应力 波沿其连心线相向传播,经一定时间后孔壁处应力达峰 值,其后则由于应力波的相互干扰,炮孔连心线中点处 的应力值开始增大,达最大值后再逐渐减小。为形成断 裂面,只要使相邻炮孔连心线中点上所产生的拉应力等 于岩石的抗拉强度即可。 应力波与爆炸气体静压共同作用原理。实际上,由于起 爆器材存有误差,是难以保证同时起爆两相邻装药炮孔 的,因而,也就难以保证上述应力波在连心线中点的叠 加及其效应。这样,贯穿裂隙的形成,是基于两相邻炮 孔爆炸所激起的应力波首先在各自炮孔壁上造成初始裂 隙,而后在爆炸气体静压作用下使之扩展贯穿,最终形 成断裂面。 23 光面爆破主要爆破参数 采用不耦合装药。不耦合系数是指炮孔直径与 药包直径之比,取值界于1.1~3.0之间 光面炮孔孔距:a=(10~20)d 光面炮孔的邻近系数,孔距与最小抵抗线。邻近系数过大,爆后可 能在光爆孔间留下岩埂,造成欠挖,达不至岩 石爆破效果,反之则可能出现超挖 最小抵抗线:周边光爆孔至邻近辅助孔的垂直 距离,或称光面层厚度 起爆时差:100ms以内,越短越好。 24 光面爆破装药结构 (a)φ22~25mm药卷径向间隙连续柱状装药;(b) φ32mm 药卷空隙间隔装药; (c) φ25mm药卷空隙间隔装药;1—φ32药卷;2—φ25mm药卷;3—半个φ32mm药卷; 4—导爆索;5、7—空隙间隔;6—堵塞物;8—φ22~25mm药卷 25 光面爆破起爆顺序 全断面一次掘进光面爆破炮眼起爆顺序:掏槽孔→辅助孔→周边孔 1、2、3……—起爆顺序 26 光面爆破优点 减少超挖和欠挖 壁面光滑,提高了巷道轮廓的质量 巷道轮廓线以外的裂隙区小,围岩强度免遭破 坏,提高了巷道稳定性,减少了支护工作量和材 料消耗 加快巷道掘进速度,降低成本和保证施工安全 光面爆破的特点:多打孔、少装药、齐发爆。 27 采场爆破 与井巷掘进爆破比较,地下采场爆破的特点: 具有两个以上的自由面,炮孔数量多,崩矿面积和 爆破量较大,一次爆破用药量大,炸药单耗低,爆 破方案的选择和起爆网路的设计比较复杂,所以爆 破时的组织工作显得更为重要。 对地下采场爆破的质量要求是,爆破作业安全, 每米炮孔崩矿量大,大块少,二次爆破量小,粉矿 少,矿石贫化和损失小,材料消耗量低。 分类:浅孔、中深孔、深孔和药室爆破四种。 28 采场浅孔爆破 -炮孔排列 上向炮孔 (矿石稳固) 水平炮孔 (矿石稳固性差) 29 采场浅孔爆破 –爆破参数 炮孔直径d: 38~42mm,薄矿脉时用30~ 40mm小直径炮孔 炮孔深度L: 1.5~2.5m,有时达3~4m 最小抵抗线)L 炮孔排距、间距a: (1~1.5)W 单位炸药消耗量q: 岩石坚固性系数f 单位炸药消耗量, kg/m3 8 0.25~1.0 8~10 1.0~1.6 10~15 1.6~2.6 15 2.6以上 30 采场浅孔爆破 –装药结构和堵塞 (a)耦合连续装药 (b)不耦合连续装药 (c)间隔装药 1一炮泥;2一雷管;3一药卷; 4一药卷间隔;5一散装药;6一导爆索 填塞长度Lt: (1.0~1.2)W 堵塞材料常用砂和泥以适当的比例揉合制成。 31 中深孔爆破 中深孔爆破与浅孔爆破法比较,具有每米炮孔的崩 矿量大、一次爆破规模大,劳动生产率高,矿块回采速 度快,开采强度高,作业条件和爆破工作安全,成本低 等优点;但是大块较多。所以,中深孔爆破在冶金矿山 广泛用于地下矿的中厚矿体的回采、矿柱回采和空区处 理等工作。 32 中深孔爆破-炮孔排列 平行深孔布置 扇形深孔布置 平行排列的优点是,炮孔的间距相等,装药分布均匀,爆破后矿石块 度比较均匀,每米炮孔的崩矿量较大。它的缺点是,凿岩巷道掘进作业量 大;每钻一个孔就需要移动一次钻机,辅助作业时间长,钻机效率低;装 药和爆破工作分散,所需时间较长;对形状不规则的矿体布置炮孔比较困 难。扇形排列的优点和缺点与平行排列的优点和缺点正好相反。 33 中深孔爆破-爆破参数 炮孔直径d:55~65mm 孔深L: 一般不超过15m 最小抵抗线W: 坚硬矿石: W=(25~30)d 中等坚硬矿石:W=(30~35)d 较软矿石: W=(35~40)d 孔间距a: 对于扇形孔的孔底距a为:a=(1.1~1.5)W,m 或 a=mW,m 实行小抵抗线大孔距爆破时,m的取值范围为1.5~2m3.5。 在均质中等坚硬的矿石中,取m=2~2.5为佳。 单位炸药消耗量q: q的大小主要与矿石的可爆性、炸药性能和采 幅宽度等因素有关。 34 扇形深孔的孔间距 a一孔底距, b一孔口距 35 中深孔爆破-装药 人工装药 机械装药 1-输药管;2—排药阀;3—搅拌器;4—放气阀;5—安全阀 6—料钟;7—压力表;8—调气阀;9一进气阀;10一吹气阀 36 深孔爆破 严格来讲,地下采矿场使用的中深孔崩矿和深 孔崩矿比较,从爆破本质上讲,没有严格区别。 但是,深孔爆破在其炮孔布置形式、孔深等方 面有其特点,于是,把用潜孔钻机钻凿孔深大 于15m,孔径大于8Omm的平行深孔、水平扇 形深孔等归入深孔爆破。 在治金矿山,深孔爆破常用于阶段崩落法、分 段崩落法、阶段矿房法、深孔留矿法等采矿方 法和矿柱回采。 37 VCR采矿法爆破 VCR是Vertical Crater Retreat Mining一词的缩写,是在利 文斯顿爆破漏斗理论基础上研究创造的、以球状药包爆破 方式为特征的新的采矿方法。 实质:在上部凿岩巷道内按一定孔距和排距钻凿大直径深 孔到下部切割巷道,崩矿时自顶部平台装入长度不大于炮 孔直径6倍的药包,然后沿采场全长和全宽按分层自下而 上崩落一定厚度矿石,逐层将整个采高采完。 下部切割巷道为出矿巷道。 特点:垂直炮孔的两端是敞开的,要求采用特殊装置,将 药包停留在预定位置上,所以装药就成为直接影响爆破效 果的关键作业。可见,当球状药包埋置在采场顶底板之间 向下部自由空间爆破,即倒置漏斗爆破,就成为VCR法球 状药包爆破技术的主要特点。 38 球状药包倒爆破漏斗 1-崩落矿石堆;2-线-最佳埋深;h-冒落高度 一次分段爆破崩矿示意图 1-顶部平台;2-矿柱;3-运输巷 道;4-出矿巷道 39 光面爆破 光面控制爆破是在予爆破区域的边缘线或边界线上、 或出入沟的两侧边界线上穿凿一排较密集的炮孔,控 制该排炮孔的抵抗线与孔装药量,以使其爆破后沿炮 孔中心连线形成破裂带,而获得较平整的破裂面。 为了达到光面爆破的效果,光面孔的孔间距应小于其 抵抗线倍的抵抗线,装药不耦合系数应 与预裂爆破相同或略小些, 线装药密度应与预裂爆破 相同或略大些,选择适宜的装药量以控制炸药爆轰对 孔壁的压力,达到不破坏炮孔周围的岩石。 一般光面炮孔是在主炮孔爆破后或清碴后再一次起爆。 40

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