南芬露天鐵礦50~80萬噸級大區多排毫秒延時深孔爆破技術
完成時間:1987年1月~1991年lO月
工程地點:本鋼南芬露天鐵礦
完成單位:長沙礦冶研究院、南芬露天鐵礦
項目主持人及參加人員:廖先葵、楊承澤、韓子榮、劉傳雄、張漢才、湯歷東、黃政華、孫湘林、吳曉夢、李明儉、宮永軍、王術德、姜玉富、金校元、梁宏、任方軍、董少南
撰稿人:廖先葵
l前言
在“七五”科技攻關期間,長沙礦冶研究院和南芬露天鐵礦合作,進行了8次大區爆破的生產試驗,每次爆破礦巖量為50~80萬t。實踐表明,大區爆破可以提高爆炸能利用率,顯著改善爆破破碎質量,并且可以應用異步分區起爆、大規模干擾降振技術,控制地震效應低于中小爆區爆破的地震水平。
2大區爆破的合理規模
按裝藥車臺數和預裝藥的時間計算,裝藥時間、裝藥車臺數n與爆破量的關系如下:
2t—t1≥Q·q·V-1·n-1 (1)
式中t—每班工作時間值;
t1—敷設和檢查網路及設置警戒時間,h;
Q—爆破量,m3;
q—炸藥單耗,t/m3;
V—裝藥車裝藥量,t/h。
如果提前一天裝藥,并代人礦山實際參數,南芬鐵礦的合理爆破規模為60萬t。
3爆破參數優化
利用節理礦巖爆破數模(I)和統計數模(Ⅱ),按采礦總成本最低的原則,對大(50~80萬t)、小(19萬t)爆區進行了參數優化,見圖l(C1為鉆孔成本,C2為爆破成本,C3為二爆成本,C4為爆破根底成本,C5為鏟裝成本,C6為運輸成本,C為采掘總成本,A點為最優點,即總成本最低時炸藥單耗為0.88kg/m3)。優化結果表明:
(1)大爆區和中小爆區相關,大塊率降低45%,根底率大大減少;
(2)礦石中大塊率為1%以下;
(3)大爆區中,斗容由7.6m3增到11.5m3,大塊率降低30.7%,孔網擴大15.5%。
還編制了選擇最優炸藥品種和裝藥結構的程序。電算所得的最優炸藥品種,在巖石與礦石中前排孔下部時為含乳化炸藥和銨油炸藥各50%的重銨油炸藥,中間各排均為含銨油炸藥35%的乳化炸藥,最后一排為粉狀炸藥。
4確定毫秒延時爆破的合理問隔時問
利用ZY.87型瞬態波形記錄器及電氣石壓電晶體探頭,測定孔內爆速及相對爆壓(見表1)。
爆破破碎過程可以歸納為兩個主要過程,即孔前方巖石受到沖擊壓縮前移和卸載回彈的過程,計算孔間合理間隔時間△t的半經驗式為:
式中 Qa—孔內平均炸藥量,kg;
re、rr—分別為炸藥及巖石密度,g/cm3;
Ve、Vr—分別為孔內炸藥爆速及巖石波速,m/s;
S—孔后部裂槽寬度,取為lOmm;
Va—內部巖塊平均速度,2~6mm/ms。
按式(2)計算結果為:孔徑250mm時,巖石中Qa=474kg,Ve=357l~4210m/s,△t=33~35ms;孔徑310mm時,巖石中Qa=690kg,Ve =4520~5580m/s,△t=50~52ms;孔徑310mm時,礦石中Qa=694kg,Ve =4520~5580m/s,△t=23~33ms。
5異步分區起爆與大規模干擾降振
實施要點為:
(1)對稱分區,將一個大爆區對稱地分為2、4、6、8個爆區。
(2)對稱位置上的炮孔數、藥量和巖性基本上相同。
(3)按合理異步分區的延時間隔△t1先后起爆各區,使整個爆區各段都能在爆區后方和外圍產生干擾而降振。8次大區爆破降振結果見表2。
通過一系列降振試驗得出:
△t1=k·△t (3)
式中k=a·(pc)b,a、b分別為系數和指數,均小于1。pc是礦巖波阻抗。
注:國冢自然科學基金資助項目,題目為“工程爆破大規模干擾降振機理的試驗研究”,1989.1~1991.9項目編號:58870137。
表2中的△是實際的分區起爆時間間隔△t實對于按式(2)、式(3)計算的△t1的偏差率,即
大規模干擾降振的試驗結果:
(1)△值小,且各段對稱性好,降振率為44.4%~59.0%,在礦巖中平均降振率達28.6%。
(2)非異步分區的按排及斜線起爆增振5%,而且距最后一排孔28m處振速高達94.2em/’s。
(3)在巖石中,大爆區最大一段藥量Qm平均為中小爆區的1.14倍,在礦石中為0.87倍,均獲得了如圖2所示的幅度大、疏密比較均勻的地震波形,而且高頻成分有所增加。圖2為1989年4月8日等5次大區爆破時距大爆區后沿253m處測得的地震波形。
(4)大爆區爆堆伸出距離為25.3m,高出臺階6.4m,松散系數為1.53,小爆區爆堆的伸出距離為28m,松散系數為1.4,即異步分區起爆有利于改善爆堆形狀。
50~80萬t大區毫秒延時爆破見圖3。(略)
6大區爆破試驗結果
1987~1990年,成功地進行了8次大區爆破,(見表3)總孔數2805個,炸藥總量1627.5t,爆破礦巖總量473.9萬t,其中最大的一次爆破量81.1萬t,孔數505個,炸藥量276t。
所有大爆區,包括最易留根底的爆區,均沒有根底;巖石及礦石中大塊率分別降低85%及8l%。
試驗結果表明,大區爆破與中小區爆破相比,大塊率降低81%~85%,根底大大減少。純裝載時間的電鏟工效,對于巖石,11.5m3電鏟提高工效19.6%,對于礦石,4m3電鏟提高工效67.7%,異步分區起爆,在分區起爆間隔時間合理時,比中小爆區可以降振21%~59%。
摘自《中國典型爆破工程與技術》