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1、露天矿山开采工艺与安全技术,东 北 大 学 张 绍 志,（2）孔距a 孔距是指同列炮孔相临炮孔间的距离。有时按钻孔直径的1530倍根据不同矿岩的机械物理性质不同的起爆方法来确定。一般情况下按底盘抵抗线与邻近系数的关系来计算。 a mw （121） 式中 a孔距，米； m邻近系数，一般取0.82； w底盘抵抗线，米。 临近系数m值的大小是根据矿岩性质、起爆方法、对爆破块度的要求等来确定。矿岩较坚硬难爆，应取小值，反之取大值。 在不影响爆破质量和其它要求的条件下，应在许可范围内尽量增大a值。在大区微差爆破时，在炮孔负担爆破面积不变的情况下，适当增大炮孔邻近系数，一般会改善爆破效果，降低大块率。但a
2、过大可能出现根底、隔墙。,返回目录,（3）排距b 采用两排以上的多排孔爆破时，两排孔之间的距离称为排距。 b （ 0.80.9 ） a （122） 当采用两排孔爆破，一般排距与第一排孔的底盘抵抗线相等。当多排齐发爆破时，排间距也可按（0.90.95）w选取。因其后排孔爆破时，受爆堆的夹制作用，适当减小抵抗线或增加装药量，以保证爆破质量。 （4）超深 为使爆破保证质量，不致在爆破处底盘坡底线处残留根底，根据矿岩机械物理性质、抵抗线的大小等因素，钻孔深度要比台阶高度适当加大，这一加大深度为超深。矿岩机械物理性质决定超深值的大小。一般为台阶高度的5%20%左右，如矿岩可碎性好，亦可进行无超深爆破。,
3、返回目录,2、装药量计算 浅孔爆破的单位炸药消耗量可按矿岩硬固性、可爆性程度不同而选取。一般变化于0.30.5千克米3左右。此数据是在一些矿山实际资料中大致选取。在生产实践中，要根据实际情况适当加以调整。 （1）单排孔爆破时装药量的计算 Q qaHW （123） 式中 Q 炮孔装药量，千克； q 单位炸药消耗量，千克米3； a 孔距，米； H 台阶高度，米； W 底盘抵抗线，米。,返回目录,（2）多排孔爆破时装药量计算 多排孔爆破时，第一排孔装药量按式123计算，从第二排起，因受前排矿岩夹制作用，装药量要适当增加，要可用下式计算： Q KqabH （124） 式中 b 炮孔排距，米； K 矿岩
4、阻力夹制系数，采用齐发爆破时，取 K 1.21.5 ，采用微差爆破时，取K 1.01.2 ，第二排孔取下限，以后各排根据实际情况适当增加。但不能因药量增加过大，影响足够的填塞长度，以防止上穿飞炮。,返回目录,3、填塞 炮孔充填长度通常不应小于药包中心至自由面的最小距离。充填长度与所要求的爆破效果、炮孔直径、底盘抵抗线、装药高度、爆破矿岩性质等有关。 填塞长度 Lt可按下式计算： Lt （ 820 ） d （125） 式中 d 炮孔直径，米。 一般情况下，当孔深在1.5米以下时，填塞长度不应小于孔深的一半，如孔深大于1.5米时，孔深长度不能小于0.75米。,返回目录,（二）深孔爆破 深孔爆破就是
5、用钻孔设备钻凿较深的钻孔，作为矿用炸药的装药空间的爆破方法。露天矿的深孔爆破主要以台阶的生产爆破为主。 深孔爆破的钻孔设备主要应用潜孔钻和牙轮钻。其钻孔可钻垂直深孔，也可钻倾斜炮孔。倾斜炮孔的装药较均匀，矿岩的爆破质量较好，为采装工作创造好的条件。 为减少地震效应和提高爆破质量，在一定条件下可采取大区微差爆破，炮孔中间隔装药或底部空气间隔装药等措施，以便降低爆破成本，取得较好的经济效益。 1、深孔爆破主要参数 爆破效果的好坏是以对爆破提出的各项要求指标全面衡量的结果，爆破效果好的爆破应该是在系统的综合指标体现上应较佳。而爆破质量与爆破安全，又直接受爆破参数的影响，选择合理的爆破参数至关重要。,
6、返回目录,图124 工作面炮孔的位置 a炮孔布置平面图 b炮孔布置剖面图 H台阶高度；坡面角；炮孔倾角；D孔径；a孔距；Wp底盘抵抗线； b行距；lz填塞长度；lB装药长度,返回目录,（1）底盘抵抗线 底盘抵抗线的选取主要依据台阶高度、矿岩性质、炮孔直径及钻机的安全条件等全面衡量。底盘抵抗线选取过大，易出大块、根底；选取过小，不仅增加钻孔工作量，而且过多消耗炸药，在经济上是不合理的。当前底盘抵抗线还没有完善的优化计算方法，主要靠经验选取。按设备的安全条件： W H ctg+C （126） 式中W 底盘抵抗线，米； H 台阶高度，米； 台阶坡面角，度； C 炮孔中心至台阶坡顶线的安全距离，C 2
7、 3 米。 按经验公式： W （25 45 ） d （127） 或 W （ 0.60.8 ） H （128） 式中 d 炮孔直径，米； H 台阶高度，米。,返回目录,压碴爆破须考虑碴体增加的抵抗线，并在前二式计算中扣除。 扣除值： , 米 （129 ） 式中 Wy 碴体厚度折算附抵抗线值，米 碴体平均厚度，米； K 碴体松散系数 K 1.3 1.5。 （2） 孔距a 与排距 b 孔距 a ： a m w （130） 式中 m 邻近系数，取1.0 2； w 底盘抵抗线，米。 排距 b ： b （0.8 0.95 ） w (131),返回目录,（3）超深 超深的作用是增加炮孔底部的装药量，以克服底
8、盘抵抗线的阻力，主要是为防止出现根底。超深一定要适度。过小易出现根底，过大又使台阶底部破碎严重，影响下个台阶的穿孔效率，且浪费炮孔及炸药。 超深一般控制在底盘抵抗线的5%30%。 （4）炮孔充填长度Lt 充填长度指孔内药柱顶面至孔口不装药的距离。利用它来充填、塞惰性材料，防止孔内爆炸气态产物在岩体未破裂前从孔口溢出，以提高炸药能量利用率。 炮孔连续装药，充填长度计算公式： Lt （ 20 25 ） d (132) （5）单位炸药消耗量q 单位炸药消耗量指每立方米或每吨矿岩平均所需的炸药量。根据我国一些大型露天矿的统计指标看，一般变化在0.30.6公斤米3之间，一些难爆矿石可达0.81.0公斤米
9、3左右。,返回目录,（6）微差间隔时间 指在微差爆破条件下，相邻两段炮孔先后起爆的间隔时间，它是影响爆破作用的时间因素，在很大程度上决定着微差爆破的效果。 关于微差间隔时间的经验计算公式很多，但无一不受其试验条件的限制，直接应用尚有困难，故此文不予介绍。目前，我国露天矿一般多排孔微差爆破的间隔时间在2550毫秒。 2、装药量计算 每个炮孔的装药量，我国露天矿山普遍采用体积公式计算，单排孔爆破时的装药量计算： Q q W a H (133),返回目录,多排孔爆破时的装药量计算： 第一排孔按上式计算，从第二排孔起可用下式计算： Q K q a b H (134) 式中 Q 每个炮孔的装药量，公斤；
10、 K 矿岩阻力夹制系数，采用齐发爆破量K 1.2 1.5 ,采用微差爆破时K 1.0 1.2 。 3、装药结构 钻孔的装置结构，普遍普遍采用连续柱状装药形式。为防止深部装药量过分集中，而上部装药不足而产生大块，在一定条件下，可采取分段装药，以均匀孔内炸药分布，从而达到提高爆破质量、降低爆破成本之目的。 在中硬以下矿岩中，为增加炸药在炮孔中爆炸能的作用时间，也可在孔中采取底部空气装药，以便改善矿岩的爆破块度和降低炸药单耗。,返回目录,4、起爆顺序 布孔方式有正方形布孔、矩形布孔和三角形布孔，起爆方式如下： （1）平行顺序起爆 将平行于台阶坡顶线布置的炮孔按行顺序起爆。其优点是：爆破前冲力大，能克
11、服较大的底盘抵抗线；爆破崩落线明显。缺点是后冲及爆破地震效应较大等。 若控制爆破震动效应，可将同排孔分段起爆；为了减少边界孔在爆破时所受到夹制作用，避免侧冲过大，可将前一排两侧孔与后排孔同时起爆，如图125。,图125 改善边孔夹制性的按行顺序起爆方法 1、2、3、4、5起爆顺序,返回目录,（2）斜线起爆 分段炮孔的连线与台阶坡顶线是斜线的方式，统称为斜线起爆。,返回目录,图126 斜线起爆的基本形式 112起爆顺序 a对角线；b、c 在掘沟中的楔形掏槽和带光面爆破式的变异； d台阶工作面采用的楔形和梯形掏槽,返回目录,图126（a）为对角起爆形式，常在台阶有侧边自由面的条件下采用。在这种形式
12、中，前段爆破能为后段爆破创造较宽的自由面，如图中ABCDEF的连线。图中（a）、（b）、（c）为楔形掏槽形式，分别在掘沟和工作面条件下应用。当堑沟采用一次成帮，则可将靠近边帮孔加密一倍，实行光面爆破。如图（c）。一般实行斜线起爆均用正方形和矩形布置炮孔。 斜线起爆主要优点为爆破时可提高邻近系数，矿岩爆块在爆破中碰撞挤压作用大，可改善爆破质量。由于分段多，可降低爆破震动，侧、后冲小。缺点是后排孔爆破夹制作用大，崩落线不明显。 （3）间隔孔起爆 间隔孔起爆将同一排炮孔按奇、偶数分组顺序起爆，主要形式如图127。,返回目录,图127 间隔孔起爆的基本形式 18起爆顺序 图为波浪形方式，前段爆破为后段
13、创造了较大的自由面，因而改善了爆破质量。同时塌落与后冲均都小。 该方案除掘沟外，其它条件均可应用。但爆区长，且需控制爆破震动的情况除外。,返回目录,（4）直线掏槽起爆 该方式是利用沿一直线布置的密集炮孔首先起爆，来开创新的自由面。基本形式如图128。,图128 直线掏槽起爆方案的基本形式 15起爆顺序 a为一般性式；b分区多段起爆形式 图中（a）为一般形式，分段少而简单，但爆破震动大。图（b）为分区分段起爆，目的为减震。它们一般在掘沟中使用。其缺点是穿孔量大，炸药单耗大，延米爆破量低。,返回目录,5、临近边坡的预裂、光面爆破 临近边坡的预裂爆破，就是沿边坡界限钻凿一排较密的平行钻孔，每孔装入少
14、量炸药，在采掘带未爆破前先行起爆，从而获得一条有一定宽度并贯穿各钻孔的裂缝，以在临近边坡的采掘带爆破时起到减震作用，并对边坡起到保护作用，如图129。,图129 预裂爆破的钻孔布置 图130 用光面爆破清理边坡 1预裂孔；2缓冲孔；3主爆孔 1光面孔；2、3辅助孔,返回目录,临近边坡的光面爆破，就是沿边坡的边界线钻凿一排较密的平行钻孔，孔中内加入少量炸药，与予裂爆破相反，在临近边坡的采掘带爆破后再行起爆，从而沿密集钻孔形成平整的岩缝。 （三）硐室爆破 硐室爆破是将比较多或大量炸药，装在爆破硐室巷道内进行爆破的方法。因其爆破量大，也叫硐室大爆破。露天矿仅在基本建设时期和在特定条件下使用。采石场在
15、有条件且在采矿需求量很大时采用。 硐室爆破可分松动爆破和抛掷爆破两大类。松动爆破分弱松动和强松动爆破，抛掷爆破又分抛扬、抛坍和定向抛掷爆破。,返回目录,1、爆破漏斗、爆破指数n与标准爆炸单耗 在抵抗线为w的岩石中的球形药包爆破后形成漏斗状的爆坑（如图131），称为爆破漏斗。爆破半径R与抵抗线W的比值称为爆破作用指数n，R/W 1 时的爆破指数为标准爆破作用指数。,图1 31 爆破漏斗结构示意图,返回目录,爆破地段标准炸药单耗K的选取： 标准炸药单耗K可按地质相同的类似矿山指标选取。当爆破规模较大时，需就地进行爆破漏斗试验来确定。 漏斗试验法确定K值，通常取d 100 150 毫米的炮孔，最小抵抗线13米。预先按类似矿山的资料选取一个炸药单耗K，按n1时的爆破量计算装药量。爆破后，实测爆破漏斗直径平均值R实，按R实 / W计算实际的n实 ，然后按下式可求得： K K/ （0.4 + 0.6 n实3 ） 爆破漏斗试验在相同条件下至少进行三次，n值误差不得大于10%，然后求平均值。 2、药包布置方式 药包布置方式必须注意岩石的地质结构特性和可爆性及爆
