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露天礦不良爆破現象產生的原因與對策

2021-03-04 責任編輯:崔瑋娜

露天采礦中臺階采剝、掘溝等工程,一般采用深孔爆破法對礦巖實施破碎,根據作業空間,礦巖地質特性、采裝運輸設備條件等特點,選擇合理的布孔方式、爆破參數、裝藥結構、爆破網絡、起爆方法及起爆順序等來達到好的爆破效果。但在實際生產中,受諸多因素影響,常出現爆破后沖、根底、大塊、傘檐以及爆堆形狀不合要求等不良爆破現象,嚴重影響采、裝、運工作效率及施工安全,下面分別分析這些不良爆破現象產生的原因并提出解決辦法。

一、爆破上翻及后沖現象

在露天采掘臺階爆破施工中,后排孔后沖上翻是常常遇見的現象,尤其在多排孔爆破時,后沖在未爆臺階坡面上產生的巖體裂隙及后排孔上翻的礦巖堆積在未爆臺階頂面,均會給下一次爆破工作帶來很大的困難。產生爆破后沖上翻的主要原因是多排孔爆破時,前排孔底盤抵抗線過大,炮孔填塞高度過大,一次爆破排數過多,爆破參數及起爆方法選擇不當。

解決的方法是:

1、控制前排孔底盤抵抗線不得超過臺階高度,加強爆破前根底的清理,減少前排孔根部爆破阻力,起爆時前排孔為后排孔創造好的爆破自由面。

2、根據設計臺階高度,合理布孔,可采用間隔裝藥結構并減少后排孔裝藥量。如有可能,在采掘設備條件許可時適當增加臺階高度,從而促進后排孔起爆時的水平運動,而不是出現漏斗和后沖上翻現象。

3、采用多排孔微差爆破時,針對不同礦巖,選擇最優的排間微差間隔。對于大區間微差爆破,后排孔爆破條件顯然與前排孔不同,其夾制作用較大,并且前排孔爆破應力波和爆生氣體對后排孔的爆破影響也很大,如果排間微差間隔過短,前排孔不能在期望的時間內向臺階自由面移動,則后排孔會由于抵抗線過大出現后沖或上翻。前后排孔的起爆間隔按抵抗線計算應在12~16ms/m較為合理,而后排孔應逐段增加時間間隔,一般為10%較為理想,需根據具體情況在爆破實驗中探索,以取得良好的爆破效果。一般來講,臺階高度越短,臺階移動時間就越長,排間微差間隔的增加尤其必要。

4、采用傾斜深孔爆破方法,以減少后排孔底盤抵抗線。

二、爆破根底現象 爆破根底的產生,不僅嚴重影響施工質量,而且處理根底會增加單耗,安全風險也大。

根底產生的主要原因是:底盤抵抗線過大、超鉆深度不足、臺階坡面角太小、工作線沿巖層傾斜方向推進等。

為了克服爆破根底現象,主要可采取以下措施。

保證足夠的超鉆深度,鉆孔完成后采取有效的護孔措施,裝藥前認真測量孔深是否滿足設計要求,裝藥確保入底,以提高孔底爆破威力。超鉆深度一般按經驗值確定,礦巖越堅固或鉆孔直徑及孔網參數越大,取值越大;反之礦巖松軟、節理發育或孔徑及孔網參數越小取小值或不取超深,甚至超深負值。

三、爆破大塊

露天爆破后出現大塊是最常見的一類爆破不良現象,大塊率增加嚴重影響了礦山的鏟、裝效率及施工安全。

大塊的產生由多種原因造成,主要產生在以下區域:

①邊排孔和臺階坡面之間;

②炮孔充填物部分;

③軟硬巖交接面部分;

④堅硬礦巖。

爆破中應根據礦山鏟、裝、運設備選型及礦巖特性,采取技術措施控制大塊率。

1、臺階坡面的大塊 臺階坡面的大塊主要是臨近臺階坡面的一定范圍,巖體受前次爆破作用的破壞,產生大量巖體裂隙,甚至被切割成較大的塊體,造成爆炸應力波的反射作用消弱,致使后續爆破邊排孔爆破效應限制在靠近藥柱的范圍,難以抵達臺階坡面的塊體內部,爆破作用僅將塊體從原巖體崩落并產生有限的擠壓破碎。另外爆生氣體也可能通過前次爆破形成的裂隙泄露而產生大塊,應盡量減少后排孔的超爆現象。

臺階坡面大塊產生的另一個原因是抵抗線不均勻,由于臺階坡頂線不規則,導致前排孔底盤抵抗線偏差較大,局部臺階底部可能產生過大的抵抗線,或由于臺階坡面角過小,在臺階上部產生過小的抵抗線,很容易使爆生氣體通過抵抗弱的臺階上部泄露而產生大塊。在施工中要嚴格控制前排孔抵抗線基本均勻,或注意調整裝藥量,另外臺階坡面角應不小于75°,起爆前注意將根底清挖徹底。

2、臺階頂部的大塊 采用炮孔底部集中裝藥爆破時,孔口充填部分爆破作用相對較弱,這種裝藥結構在空間分布的不均勻性導致臺階頂部產生較多大塊。臺階頂部產生大塊的另外一個原因是,臺階頂部一定深度內受上一層臺階爆破的影響和破壞,形成裂隙切割頂部巖體,尤其是在超深不一致時危害更大,可造成爆生氣體泄漏或爆炸應力波消弱在臺階頂部而產生較多大塊。

為減少這類大塊可采取以下措施:

①采用小孔徑爆破,小孔徑相對應是小的抵抗線、孔間排距和充填高度,此種方法限制了大塊的尺寸,同時炸藥能量分布相對更加均勻,大塊產率低,但會明顯提高鉆孔爆破成本,可根據礦山采掘運輸設備選型情況合理運用。

②采用分段裝藥法,在炮孔填塞部分安置輔助短藥柱,這種藥柱的作用是輔助主藥柱破碎大量的孔口巖石,但藥量不應太大,以免造成過大的空氣沖擊波、爆破飛石或切斷爆破網絡。該裝藥結構的實質是使炮孔內炸藥能量重新分布。另外需注意的是,使用這種裝藥結構短藥柱和主藥柱需同時起爆,如果主藥柱先于短藥柱起爆,短藥柱可能會隨充填物沖出孔外,如果主藥柱滯后于短藥柱起爆,短藥柱會引起孔口裂隙,使主藥柱無效釋放爆破能量。起爆時應使孔內導爆索同時引爆主輔藥柱,這樣使孔口即臺階頂部巖體在大爆破時同時被破碎。如果以上措施仍然有大塊存在,就必須在正常布孔中設置輔助孔,目的是使炸藥能量均勻布在臺階頂部巖石中。應用上述方法可有效控制臺階頂部及孔口充填區的大塊產率。

3、軟硬巖交界面的大塊 在同一爆區硬巖和軟巖的分界部分,爆堆表層可明顯看到大塊條帶,在爆破介質明顯發生變化的部分,容易產生較多大塊。這是因為硬軟巖分界面相當于自由面,對應力波起到卸載作用,加上巖石軟硬程度的變化,使其碰撞破碎效應減弱,因而產生較多大塊。在這些區域,可根據軟硬巖層的位置,合理調整鉆孔深度或增加輔助孔來改善爆破效果。

4、難爆礦巖的大塊 難爆礦巖是指巖體致密、堅硬,這類巖體在爆破過程中爆生氣體難以侵入易形成大塊。其次是爆轟氣體從難爆礦巖裂隙中泄露,體積較大的塊狀巖得不到有效破率而形成大塊,?稍诒汛髩K中看見黃褐色的原生面,而不是礦巖爆破后產生的新鮮斷面,后者引起的大塊很難從爆破技術上克服。而且臺階坡面、頂面,爆破后沖現象、軟硬巖交界面、爆破參數不當、起爆器材拒爆、跳段等產生大塊的不良現象在難爆礦巖區域表現得尤為突出,使得大塊率急劇增加,嚴重影響礦山的鏟裝效率,是露天礦爆破中遇到的最大難題。

在露天礦臺階爆破中,當兩個相鄰炮孔藥包齊發時,沿藥包連心線方向應力加強,連心線中點兩側則出現應力降低區,爆轟氣體過早的在連心線處釋放,結果導致大塊率增加。而露天礦長期的爆破實踐表明,在不改變孔負擔爆破面積的前提下,可通過調整起爆順序來減少抵抗線,同時增加孔距即通過增大炮孔密集參數以達到改善爆破效果的目的。

小抵抗線大孔距爆破原理是:

①大孔距爆破使炮孔之間裂隙不過早貫通,爆生氣體產物在相鄰炮孔間停留時間延長,徑向裂隙和環向裂隙得以充分擴展;②小抵抗線可增強入射波、反射波的作用,增加裂隙發展;③可增大破碎角,為下一排孔形成弧形自由面,近似形成等抵抗線自由面,使沿抵抗線方向的應力均勻傳播,從而減少大塊。小抵抗線大孔距爆破是在一定的布孔參數基礎上,通過改變起爆順序來實現的,而三角形布孔能在巖體內提供最優的能量分布,同時起爆順序的調整程度較高。從國內爆破技術資料看,露天礦爆破最佳的密集參數一般在3.5~5.0之間,國外多選擇在3.5~4.5?傊,對于難爆礦巖,可采用在小抵抗線大孔距爆破原理和炸藥能量均布原理基礎上,優化布孔和起爆參數,提高炸藥單耗來降低大塊率。

除上述原因外,爆破參數選擇不當,爆破器材質量不過關引起的拒爆、跳段現象也是產生大塊的原因,可通過優化爆破參數、改進爆破器材質量等加以解決。

 


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