孔底空腔微差爆破的试验研究-矿业114网 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
孔底空腔微差爆破的试验研究
2011-08-05
针对某采石场由于开采初期大块率高、根底多而导致总成本偏高的原因进行了分析研究,提出了以改善爆破 效果为中心的技术措施。根据孔底空腔爆破的作用机理,结合微差爆破理论,在该采石场进行了孔底空腔微差爆破的对 比试验研究。对比试验为孔底不设空腔和设0. 5 m 空腔2 种,并且对2 种方法的爆破效果进行了对比。结果表明,孔底 空腔爆破对改善爆破效果、降低炸药单耗起到了明显的作用,从而有效地提高了经济效益。
第 30 卷 第 10 期 2008 年 10 月 武 汉 理 工 大 学 学 报 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol. 30 No. 10 Oct. 2008 孔 底 空 腔 微 差 爆 破 的 试 验 研 究 房 泽 法 ,徐 海 波 ,马涛 ,王进 武 汉 理 工 大 学 资 源 与 环 境 工 程 学 院 ,武 汉 430070) ( 摘 要 : 针 对 某 采 石 场 由 于 开 采 初 期 大 块 率 高 、根 底 多 而 导 致 总 成 本 偏 高 的 原 因 进 行 了 分 析 研 究 ,提 出 了 以 改 善 爆 破 效 果 为 中 心 的 技 术 措 施 。 根 据 孔 底 空 腔 爆 破 的 作 用 机 理 ,结 合 微 差 爆 破 理 论 ,在 该 采 石 场 进 行 了 孔 底 空 腔 微 差 爆 破 的 对 比 试 验 研 究 。 对 比 试 验 为 孔 底 不 设 空 腔 和 设 0. 5 m 空 腔 2 种 ,并 且 对 2 种 方 法 的 爆 破 效 果 进 行 了 对 比 。 结 果 表 明 ,孔 底 空 腔 爆 破 对 改 善 爆 破 效 果 、降 低 炸 药 单 耗 起 到 了 明 显 的 作 用 ,从 而 有 效 地 提 高 了 经 济 效 益 。 关 键 词 : 孔 底 空 腔 ; 微 差 爆 破 ; 装 药 结 构 ; 爆 破 效 果 中 图 分 类 号 : TD 235. 3 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :167124431(2008) 1020092203 Experimental Study on Millisecond Blasting for Base Air2deck FA N G Ze2f a , XU Hai2bo , MA Tao , WA N G Jin ( School of Resources and Environmental Engineering , Wuhan University of Technology , Wuhan 430070 ,China) Abstract :Based on the analysis and research on the cause of the higher total cost resulted from high blounder yield and fre2 quent rock toes in a certain quarry , a series of technical measures , which takes improving blasting effects as center , are put out. According to the mechanism of base air2decked blasting ,combined with millisecond blasting theory ,the contrast tests of millisec2 ond blasting for base air2decked were carried out in the quarry. The contrast tests were taken with two means : overdrilled blast2 holes and 0. 5 meter2long air2decked blasting at the bottom of the blastholes , and then their blasting effects were contrasted. The test results indicated that millisecond blasting for air2decked blasting at the bottom of the blastholes has taken an obvious ef2 fect for improving blasting effects and reducing explosive unit consumption , and therefore improved economic effect effectively. Key words :  base air2deck ; millisecond blasting ; loaded constitution ; blasting effects 在 矿 山 爆 破 中 ,为 了 获 得 最 佳 的 爆 破 效 果 ,使 成 本 最 小 化 ,工 程 师 们 经 常 会 研 究 和 试 验 不 同 的 爆 破 技 术 。 空 气 间 隔 (空 腔 ) 装 药 爆 破 又 称 为 轴 向 不 耦 合 装 药 爆 破 ,是 将 炮 孔 原 装 药 段 的 部 分 体 积 用 空 气 柱 取 而 代 之 的 [ 1 ,2 ] 一 种 爆 破 技 术 。 工 程 实 践 证 明 ,装 药 结 构 及 起 爆 方 式 的 改 进 可 有 效 地 提 高 炸 药 的 能 量 利 用 率 。 按 照 空 气 柱 在 炮 孔 内 的 位 置 不 同 ,空 气 间 隔 爆 破 大 致 可 以 分 为 底 部 留 空 气 柱 、药 包 中 间 留 空 气 柱 和 药 包 与 堵 塞 之 间 留 空 气 柱 等 3 种 爆 破 类 型 。 目 前 工 程 实 践 中 第 一 种 空 气 间 隔 爆 破 应 用 较 多 ,该 试 验 也 着 重 对 炮 孔 底 部 空 气 间 隔 装 药 爆 破 的 原 理 及 矿 山 应 用 进 行 分 析 和 研 究 。 1 孔 底 空 腔 爆 破 的 作 用 机 理 及 研 究 现 状 [3 ,4 ] 空 气 间 隔 装 药 技 术 在 爆 破 作 用 过 程 中 一 方 面 降 低 了 爆 压 的 峰 值 ,避 免 了 对 孔 壁 岩 石 的 过 度 破 碎 作 用 ;另 一 方 面 延 长 了 爆 压 作 用 时 间 ,以 获 得 更 大 的 爆 破 冲 量 ,从 而 提 高 了 爆 破 的 有 效 能 量 利 用 率 。 国 内 外 许 收 稿 日 期 :2008205219. 作 者 简 介 :房 泽 法 (19542) ,男 ,教 授 . E2mail :fangzefa @whut. edu. cn 第 30 卷 第 10 期 房 泽 法 ,等 :孔 底 空 腔 微 差 爆 破 的 试 验 研 究 93 [ 5 ] 1993 多 研 究 人 员 曾 经 对 空 气 间 隔 装 药 爆 破 技 术 的 理 论 和 实 践 作 过 研 究 。 印 度 中 央 采 矿 所 的 Pal Roy P 等 年 首 先 在 Jambad 和 Chasnalla 矿 山 采 用 木 间 隔 器 试 验 空 气 间 隔 爆 破 ,1994 年 在 Bermo 矿 山 进 行 了 推 广 试 验 ,并 取 得 了 较 好 的 爆 破 效 果 。 文 献 [627 ]中 介 绍 ,在 澳 大 利 亚 BHP 某 铜 矿 ,将 空 气 间 隔 置 于 柱 状 药 包 自 上 向 下 算 起 的 35 % — 45 %处 ,炸 药 用 量 减 少 20 % — 40 % ,堵 塞 段 减 少 1 — 2 m ,与 连 续 装 药 爆 破 效 果 相 同 ;我 国 莱 源 钢 厂 支 家 庄 铁 矿 ,在 孔 底 装 1 — 1. 2 m 的 竹 筒 ,实 现 了 无 超 深 爆 破 而 不 留 根 底 ,并 使 大 块 率 降 低 32 % ,节 省 炸 药 34 % ,电 铲 效 率 提 高 15 %;鞍 钢 东 鞍 山 铁 矿 也 采 用 类 似 的 方 法 ,在 超 钻 部 分 装 1. 3 — 1. 5 m 空 腔 ,节 省 炸 药 16. 6 % ,大 块 率 降 低 50 % ,远 区 地 震 强 度 降 低 28 % — 36 %。 文 献 [8 ]对 本 钢 南 芬 露 天 铁 矿 的 深 孔 进 行 了 底 部 和 中 间 2 种 空 气 间 隔 装 药 结 构 的 试 验 ,2 种 试 验 装 药 结 构 对 改 善 爆 破 效 果 ,降 低 炸 药 单 耗 起 到 了 明 显 作 用 。 2 爆 破 试 验 研 究 2 . 1 工 程 概 况 广 东 珠 海 市 某 区 拟 建 一 座 电 厂 ,需 要 采 用 爆 破 的 方 法 对 电 厂 的 场 地 进 行 平 整 。 为 减 少 成 本 ,在 该 区 新 建 一 座 采 石 场 。 爆 破 区 域 100 — 500 m 范 围 内 为 居 民 区 和 游 艇 厂 ,爆 区 环 境 相 当 复 杂 。 爆 区 岩 石 为 花 岗 石 ,表 面 弱 风 化 ,普 氏 系 数 f 为 8 — 14 ,部 分 区 域 岩 体 裂 隙 发 育 ,可 爆 性 较 好 。 2 . 2 爆 破 参 数 采 用 潜 孔 钻 机 钻 孔 ,钻 孔 直 径 140 mm ,梅 花 形 布 孔 ,其 余 孔 网 参 数 见 表 1。 孔 # 内 装 <120 条 状 2 岩 石 乳 化 炸 药 ,孔 深 小 于 10 m 时 单 层 装 药 ,孔 深 不 大 于 18 m 时 分 2 层 装 药 ,孔 深 大 于 18 m 时 分 3 层 装 药 ,每 层 用 2 发 雷 管 ,采 用 正 向 装 药 起 爆 , 上 部 装 药 用 低 段 位 雷 管 ,下 部 用 高 段 位 雷 管 ,间 隔 层 采 用 1. 0 m 的 岩 渣 充 填 ,装 药 结 构 如 图 1 所 示 。 根 据 国 外 对 中 深 孔 现 场 试 验 研 究 成 果 ,要 获 得 最 佳 爆 破 块 度 ,其 合 理 的 微 差 时 间 间 隔 与 抵 抗 线 大 小 有 关 ,每 米 抵 抗 线 延 期 时 间 在 6 — 15 ms 之 间 。 该 次 台 阶 爆 破 ,最 小 抵 抗 线 为 4 — 5 m ,孔 外 用 2、3 段 非 电 雷 管 联 结 ,排 间 延 期 时 间 为 25 — 50 ms。 为 降 低 爆 破 振 动 ,每 次 爆 破 排 数 不 超 过 3 排 ,并 采 用 对 角 线 顺 序 起 爆 网 路 。 2 . 3 试 验 目 的 和 试 验 方 法 爆 破 初 期 采 场 大 块 率 高 ,2 次 破 碎 工 作 量 大 ;爆 破 后 底 板 根 底 多 ,影 响 铲 装 效 率 ,且 使 下 一 台 阶 钻 孔 困 难 ,造 成 矿 山 爆 、装 、运 总 体 成 本 偏 高 。 显 然 ,降 低 大 块 率 ,减 少 根 底 ,是 降 低 总 成 本 的 关 键 ,为 此 ,尝 试 对 炮 孔 底 部 有 无 空 气 间 隔 进 行 爆 破 对 比 试 验 。 爆 破 试 验 分 2 种 ,一 是 钻 孔 超 深 取 1. 5 m ,孔 底 不 设 空 腔 段 ;一 是 钻 孔 超 深 取 1. 0 m ,孔 底 采 用 空 气 间 隔 。 孔 底 空 气 间 隔 长 为 0. 5 m、采 用 两 端 堵 塞 的 <100PVC 管 放 入 孔 底 来 实 现 。 2 . 4 爆 破 效 果 对 比 一 共 作 了 6 次 3 组 对 比 性 爆 破 试 验 。 该 采 石 场 矿 仓 上 部 铺 设 600 mm 资 700 mm 格 筛 ,规 定 爆 落 的 岩 块 单 向 尺 寸 超 过 700 mm 即 为 大 块 。 爆 破 后 的 石 方 用 挖 掘 机 装 车 外 运 过 程 中 ,标 定 装 车 速 度 和 2 次 破 碎 工 作 [ 9 ] 量 ,以 检 查 大 块 率 。 计 算 方 法 采 用 体 积 法 ,即 用 2 次 爆 破 的 大 块 总 体 积 与 爆 破 总 体 积 之 比 来 确 定 大 块 率 , 公 式 为 : D0 = ( N V 0/ Q0) 资 100 %。 式 中 , D0 为 单 次 台 阶 爆 破 的 大 块 率 , %; N 为 单 次 台 阶 爆 破 的 大 块 个 数 ; 3 3 V 0 为 单 次 爆 破 大 块 的 平 均 体 积 ,m ; Q0 为 单 次 台 阶 爆 破 的 总 体 积 ,m 。 单 次 爆 破 大 块 的 平 均 体 积 采 用 当 量 体 积 确 定 ,即 用 多 向 卡 点 法 测 得 各 方 向 的 尺 寸 ,然 后 取 其 平 均 值 作 为 3 3 大 块 的 当 量 尺 寸 ,算 法 为 : V 0 = kd 。 式 中 , V 0 为 单 次 爆 破 大 块 的 当 量 体 积 ,m ; d 为 单 体 大 块 的 当 量 边 长 , m ; k 为 与 大 块 形 状 有 关 的 修 正 系 数 ,当 大 块 为 准 立 方 体 时 k = 1. 0 ;当 大 块 形 状 为 拟 球 体 时 k = 0. 6 — 1. 0 。 单 次 台 阶 爆 破 的 总 体 积 由 单 次 爆 破 的 布 孔 参 数 及 台 阶 高 度 决 定 。 因 单 个 大 块 的 体 积 接 近 于 原 岩 的 实 际 体 积 ,故 爆 破 总 体 积 的 计 算 亦 采 用 原 岩 体 积 。 挖 运 结 束 ,观 察 台 阶 下 部 留 根 底 情 况 ,并 且 用 L T 系 列 电 子 经 纬 仪 测 量 爆 破 后 的 底 盘 标 高 ,对 比 基 准 面 标 高 之 后 即 可 得 到 爆 后 底 盘 标 高 变 化 值 。 无 空 腔 装 药 爆 破 和 孔 底 空 腔 爆 破 的 爆 破 效 果 对 比 ,如 表 1 所 示 。   9 4 武 汉 理 工 大 学 学 报 2008 年 10 月 表 1 无 空 腔 装 药 爆 破 和 孔 底 空 腔 爆 破 的 爆 破 效 果 对 比 试 验 号 1 2 3 4 5 6 岩 石 风 化 程 度 台 阶 高 度 / m 平 均 孔 深 / m 超 深 / m 未 风 化 6. 8 未 风 化 12. 5 14. 0 1. 2 未 风 化 20. 5 22. 0 1. 5 弱 风 化 20. 0 21. 0 1. 0 微 风 化 25. 7 26. 7 1. 0 未 风 化 27. 5 28. 5 1. 0 7. 8 1. 0 底 盘 抵 抗 线 / m 孔 距 资 排 距 / (m 资 m) 堵 塞 长 度 / m 4. 5 5. 0 6. 5 6. 5 8. 0 6. 5 4 资 4 3 — 3. 5 0. 6 4. 5 资 4 3. 0 5 资 4 3 — 4 0. 6 5. 5 资 5 3. 5 — 4 0. 514 0. 5 5. 5 资 5 3. 5 — 4 0. 48 0. 5 5. 5 资 5 3. 5 - 3 ) 炸 药 单 耗 / (kg房m 空 腔 长 度 / m 根 底 0. 64 0 0. 485 0. 5 0 0 无 根 底 少 10. 2 0 根 底 较 多 9. 8 无 无 无 大 块 率 / % 12. 5 - 0. 2 5. 5 5. 0 6. 2 爆 后 底 盘 标 高 变 化 / m 0. 3 - 0. 6 - 0. 6 - 0. 5   从 表 1 中 的 试 验 结 果 可 以 得 出 以 下 结 论 :1) 对 于 花 岗 岩 采 石 场 的 爆 破 ,孔 底 无 空 腔 孔 内 外 微 差 爆 破 时 的 钻 孔 超 深 值 ,对 于 10 m 以 下 台 阶 ,可 取 0. 5 — 1. 0 m ;对 于 10 m 以 上 台 阶 ,可 取 1. 0 — 1. 5 m。 采 用 孔 底 空 腔 装 药 孔 内 外 微 差 爆 破 技 术 ,台 阶 超 深 只 需 取 0. 5 m 左 右 即 可 达 到 设 计 要 求 标 高 。 即 孔 底 空 腔 装 药 减 少 了 钻 孔 量 ,提 高 了 延 米 爆 破 方 量 。 2) 孔 底 空 腔 爆 破 对 改 善 爆 破 效 果 、降 低 炸 药 单 耗 起 到 了 明 显 的 作 用 。 较 之 无 空 腔 装 药 爆 破 ,前 者 爆 后 无 根 底 ,而 且 大 块 率 明 显 降 低 。 同 时 ,由 于 提 高 了 药 柱 高 度 ,减 少 了 底 部 装 药 ,使 能 量 达 到 了 有 效 、合 理 的 利 用 ,从 而 明 显 降 低 了 炸 药 单 耗 ,节 省 了 爆 破 成 本 。 3) 岩 石 的 风 化 程 度 和 底 盘 抵 抗 线 对 底 盘 平 整 度 、根 底 情 况 、大 块 率 等 爆 破 效 果 均 有 影 响 ,对 于 岩 石 风 化 严 重 或 底 盘 抵 抗 线 较 小 的 台 阶 ,可 适 当 减 小 钻 孔 超 深 ;反 之 ,则 需 加 大 超 深 。 孔 底 空 腔 装 药 爆 破 降 低 了 孔 内 爆 破 峰 值 压 力 ,延 长 了 爆 轰 气 体 在 炮 孔 内 的 作 用 时 间 ;减 少 大 块 率 ,使 爆 落 的 岩 石 破 碎 块 度 更 加 均 匀 ;减 少 台 阶 爆 破 中 留 根 底 现 象 ;提 高 了 延 米 爆 破 方 量 。 总 之 ,孔 底 空 腔 装 药 爆 破 可 以 改 善 爆 破 效 果 ,降 低 爆 破 成 本 。 3 结 语 将 孔 底 空 腔 爆 破 结 合 微 差 爆 破 理 论 应 用 于 某 采 石 场 ,一 方 面 可 以 减 少 台 阶 爆 破 中 的 留 根 底 现 象 ,降 低 大 块 率 ,使 爆 破 块 度 更 均 匀 ;另 一 方 面 降 低 了 炸 药 单 耗 ,同 时 由 于 减 少 了 钻 孔 量 ,提 高 了 延 米 爆 破 方 量 ,从 而 节 省 了 爆 破 成 本 。 虽 然 底 部 空 腔 爆 破 在 花 岗 岩 采 石 场 取 得 了 一 定 的 经 济 效 益 ,但 空 腔 爆 破 破 岩 机 理 的 研 究 、最 佳 的 空 气 柱 长 度 和 最 佳 空 腔 数 量 的 量 化 确 定 还 需 要 在 实 践 中 进 一 步 地 探 索 和 总 结 。 参 考 文 献 [ [ [ [ [ 1 ] 于 亚 伦 . 工 程 爆 破 理 论 与 技 术 [ M]. 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 ,2004. 2 ] 周 游 , 程 康 , 陈 世 华 . 空 气 间 隔 装 药 技 术 在 水 布 垭 地 下 厂 房 开 挖 中 的 应 用 [J ]. 爆 破 ,2005 ,22(2) :56257. 3 ] 朱 红 兵 , 卢 文 波 , 吴 亮 . 空 气 间 隔 装 药 爆 破 机 理 研 究 [J ]. 岩 土 力 学 ,2007 ,(5) :9872991. 4 ] 莫 克 森 N T , 米 德 D , 理 查 森 S B , 等 . 空 气 隔 层 爆 破 技 术 的 研 究 [J ]. 国 外 金 属 矿 山 ,1993 ,(11) :50257. 5 ] Pal Roy P , Singh R B. Air2decking Principle and Its Applications n Production and Pre2split Blasting[J ]. Foreign Metal Min2 ing Magazine , 2002 ,(1) :46251. [ [ [ [ 6 ] 郑 炳 旭 , 王 永 庆 , 李 萍 丰 . 建 设 工 程 台 阶 爆 破 [ M]. 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 ,2005. 7 ] 刘 殿 中 , 杨 仕 春 . 工 程 爆 破 实 用 手 册 [ M]. 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 ,2003. 8 ] 刘 振 东 , 高 毓 山 , 谭 永 后 . 底 部 间 隔 装 药 结 构 在 南 芬 露 天 矿 的 试 验 研 究 [J ]. 矿 业 快 报 ,2002 ,4(7) :45248. 9 ] Persson P A , Holmberg R , Lee J . Rock Blasting and Explosives Engineering[ M]. Boca Raton : CRC Press , 1994.
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  5
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号