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爆破振动检测浅谈降低露天矿山中深孔爆破成本的途径与实践

2019-10-11

爆破振动检测浅谈减少露天矿山中深孔爆破成本的途径与实践


1影响爆破成本的因素


影响露天矿山爆破成本因素有很多,爆破成本由人员工资、消耗、消耗、车费用四部分组成,其中人员工资与车费用只要合理定员、定量,加强管理就可以控制,费用是固定的。因此,对爆破成本影响大、直接的就是爆炸品的单耗和价格,单耗。单耗是影响露天矿山爆破的主要因素,而影响单耗的的主要因素有:①矿岩的物理力学性质;②爆区的地质构造和岩石结构;③爆破等。


1.1、矿岩的物理力学性质对单耗的影响


矿岩的物理力学性质主要有岩石的硬度、稳固性、结块性、氧化性、自燃性、含水性与碎胀性等。此处爆破振动检测主要研究的是矿岩的对爆破成本的影响。矿岩的是一种抵抗外力的性能。这种外力不是一种简单的外力,而是一种综合的外力,即锹、镐、机械破碎、爆炸等作用下的力。用f来表示,称为普氏系数。


它表示矿岩限抗压强度、凿岩速度、消耗量等值的平均值。用矿、岩的限抗压强度的百分比表示:


f=R/100


式中:R-矿、岩限抗压强度。


所以在其他条件的情况下,f的值越大,爆破所消耗的单耗量也相应越大。


1.2、爆区的地质构造和岩石结构对单耗的影响


爆炸破碎岩体的过程是一个完成的动力学过程,一般可分为两个阶段:一阶段是爆炸冲击波和应力波作用阶段,作用结果是在岩体中造成初破裂:二阶段是爆炸气体产物膨胀作用阶段,作用结果是使岩体中形成的裂隙起动、扩展、贯通,并转化为一定的能量使岩体进一步破碎和产生抛掷。在这一系列过程中,岩体的结构对应力波的传递起着重要的作用,即对岩石爆破的起着很大的影响。


爆破振动检测岩体的结构面在岩石爆破中的作用,爆破漏斗形状与弱面分布状态的关系,试验发现:炮孔排列方向与弱面平行时爆破好,而斜交时较差;弱面间距越大,应力波引起岩体内部层裂作用越弱;爆破作用阻力越大;当弱面间距中等或偏小时,岩体破碎受弱面的影响较大,此时若抵抗线>大允许碎块尺寸 >弱面间距,则单耗较小,且可减少二次破碎。图6中,W-小抵抗线—药包中心到自由面的距离,r-爆破漏斗半径—爆破漏斗的地缘半径,R-爆破作用半径—药包中心到爆破漏斗地缘圆周上任一点的距离,也称破裂半径,n-爆破作用指数—爆破漏斗半径r和小抵抗线W的比值,即n=r/W。


岩体结构类型可分成整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构、散体状结构。


其中整体状结构岩体可按理想均质弹性体考虑,应力波的传播不受影响。


块状岩体结构可视为均匀介质这种情况下,只要岩体尺寸远大于波长 ,应力波的传播规律服从均匀介质中波的传播一般规律,这类岩体的应力波衰减小。各层面层状结构是延伸的,但各层的声学特性相互不同,则以某一角度入射到岩体上去的应力波传播路径将发生弯曲,这类岩体中的应力波存在着的各向异性。垂直于层面方向的应力波传播速度比一类岩体低,衰减也大。


碎裂状结构岩体,对于这类岩体,如每个块体的尺寸远大于波长,那么在这块体内,可按均匀介质来考虑应力波的传播规律。爆破振动检测而块体与块体之间的夹层,及低速薄层介质,其应力波传播速度减少较多,衰减加快。


散体结构岩体度破碎,成碎块、岩粉、碎屑、鳞片状,有大量断层泥充填,呈松散堆积和压密状态。频率高、波长短的应力波在这类岩体中传播不仅存在折射,还出现多次反射和散射等现象。这样应力波无法按原有射线方向传播,衰减也加快,在这类岩体中应力波传播速度低,衰减大,此时爆破受切割岩体的各样弱面的形状位置、数量的影响大。当衰减越大时需要的单耗量就越大,才能有好的爆破。


节理对岩石爆破的影响,节理面的产状与炮孔网参数的相互关系对爆破质量有着重要的影响作用,对于含一组节理面的层状岩体爆破,当自由面平行于节理面或沿节理面方向倾斜时,爆破质量会大大改变。当炮孔的排列方向与节理面平行时,质量较好,而斜交时,爆破较差。节理面间距越大,应力波引起岩体内部层裂作用越弱,爆破作用阻力越大;当节理面间距中等或偏小时,岩体破碎受节理面的影响较大。


岩体的结构直接影响着应力波的传播和衰减。决定着爆破过程中单耗的多少,所以岩体的结构对岩石的爆破成本有很大影响,岩体的节理会影响应力波在岩体中的作用,爆破振动检测对岩体的破碎起很大的作用,直接关系着爆破的用量影响着爆破生产过程中的成本。


1.3、爆破对单耗的影响


根据各样工程目的和要求,采取不同的包布置形式和起爆方法,形成了许多各具特色的现代爆破,主要有微差爆破,光面爆破和预裂爆破,定向爆破,控制爆破,水下爆破,地下爆破等。此处我们只讨论与露天矿山开采相关的爆破。露天矿生产爆破方法有浅孔、深孔、硐室、药壶和外覆爆破法。其中深孔爆破是露天矿开采的主要爆破方法,使用广。在20世纪五六十年代期间,我国露天矿山的深孔爆破,多采用单排孔齐发爆破,爆区规模小,每次爆破量一般只有5-7万吨左右,而且常有根底出现,大块率高达4%-7%,由于二次爆破量大,爆堆条件差电铲能力不能发挥,大大升高了爆破成本。采用多孔微差爆破以后,每次爆破量达到20-30万吨,有事甚至到50万吨,大块率减少为1%-2%,电铲效率也大大升高了,与浅孔爆破相比,其劳动生产率可升高3-4倍,单位消耗量减少20%-40%,从而大幅度的了爆破成本。


微差爆破又称毫秒爆破,是40年代出现的爆破新。在内装入的缓燃剂,或连接在起爆网路上的延期装置,以实现延期的时间间隔,这种系列产品间隔时间,一般以13~25毫秒为一段。通过不同时差组成的爆破网络,起爆后,可以按设计要求顺序使各炮孔内的药包依次起爆,获得良好的爆破。微差爆破的特点是各药包的起爆时间相差微小,被爆破的岩块在移动过程中,形成其复杂的能量再分配,使岩石破碎均匀,缩短抛掷距离,减弱地震波和空气冲击波的强度,减小了抛掷作用,爆破振动检测并将空气冲击波和个别飞石变成了有用功,改变爆破质量,不致砸坏附近的设施,又能升高作业机械的使用效率,升高了能量的利用率,由于振动过程的延续时间很短,可将每组装药激起的地震波看作是孤立的,每次爆炸的量也相应减少了,不仅增加破碎率,减少了大块率,能减少爆破成本获得较大经济效益,在采矿和采石工程中应用。


2减少露天矿山中深孔爆破成本的措施分析


2.1、加强爆破地质勘察,减少爆破安全隐患


在露天矿山工程在设计和施工之前,按基本建设程序对矿山的岩土地质条件进行勘察,露天矿岩土勘察应包括:(1)地形;(2)岩性:(3)地质构造;(4)地质;(5)水文地质。


①地形的影响与应对措施


对露天深孔爆破而言,爆破区的地形条件主要包括台阶高度、台阶坡面角、台阶平整度、临空面个数和形态等。这些地形条件决定了孔深、7L距、底盘抵抗线,堵塞长度等爆破参数,是影响爆破范围的大小、爆破方量。抛掷方向和距离。堆积形状、爆破后的清方工作的重要因素。因此,进行爆破设计时考虑到地形影响。


应对措施:根据客观的地形条件,因地制宜地选择相应的钻孔形式。布7L方式、孔距与排距。


②岩性的影响与应对措施


岩性对爆破的影响主要是通过岩体的力学性质来体现的。当包在不均质岩体中爆破时。由于爆区岩体的各向力学性质不同,爆破气体容易从松软岩体部位而影响爆破,由于岩性不均匀,爆破振动检测如果使用同样的单耗,会出现过量装药或爆力不足。导致飞石或大块;当岩体坚硬完整时,钻孔超深不足时会产生根底。


应对措施:针对岩性的不均一性,使用相应的装药结构,选择合理的装填药量。以免药包中心通过岩体软弱部位:岩体坚硬完整的超深要大些,岩体软的超深可小些或不超。


③地质构造的影响与应对措施


影响爆破的地质构造主要是断层、层理与裂隙。由于岩体断层发育,破坏了岩体的连续性。当断层通过药包位置,爆破气体沿断层面泄漏,爆轰压力减弱,减少爆破威力,影响爆破,当断层带较宽,断层破碎物胶结不好时,爆破气体将从断层破碎带冲出,容易引起冲炮,造成安全事故。断层还能影响爆破的作用方向和爆破的影响范围。


层理面对爆破作用的影响取决于层理面的产状与药包小抵抗线方向的关系。药包的小抵抗线与层理面平行时,将减少爆破方量,爆破漏斗不是成喇叭口而是成方形坑,岩块抛掷距离将比预计的远;药包小抵抗线与层理面垂直时,将扩大爆破漏斗和爆破方量。岩体抛掷距离将缩小:药包小抵抗线与层理面斜交时,爆破的抛掷方向将受到影响,爆破方量多数是减少的。


裂隙对爆破的影响主要体现在裂隙的泄能作用上。裂隙能阻止爆破应力波的传播而使破坏区范围受到限制。通过药包的裂隙能使爆轰气体过早外泄,使爆轰压力过早下降,影响岩石的破碎和移动,还有导致产生飞石的危险。


应对措施:在布置钻孔时,适当调整孔网参数,以免通过断层面,根据岩层的层理面选择合理的布孔方式,爆破振动检测选取适当的孔距、排距及抵抗线等,选择合理的装药结构。


④地质的影响与应对措施


1)溶洞的存在,会导致小抵抗线的方向改变,从而影响爆破方向和爆破放量。


2)软弱夹层的存在,会使爆破气体从夹层冲出,容易造成冲炮,产生飞石,造成爆破事故。


3)一些溶蚀沟缝或岩溶中的充填粘土常常造成爆破漏气和吸收爆破能量而减少爆破威力,缩小爆破漏斗,减少爆破方量。


应对措施:在布置钻孔时,应事先查明爆区的地质情况,以便结合工程要求尽可能以免其影响。


⑤水文地质的影响与应对措施


水是不可压缩的介质,当地表水或裂隙水进入钻孔后,会侵占装药空间,导致装药量的减少和药柱高度不一样,进而影响爆破效果。


应对措施:装药前对含水炮孔进行抽水处理或选用适当的装药结构含水的影响或者选取防水性的。


达到目的的。

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