于新業(yè)/中煤龍化哈爾濱礦業(yè)有限公司

淺析露天礦巖分離爆破采礦技術

于新業(yè)/中煤龍化哈爾濱礦業(yè)有限公司

近年來，我國采礦業(yè)得以較快的發(fā)展，采礦技術也有所提高。在利用常規(guī)爆破技術進行采礦時，常常會導致礦石和巖石混雜在一起，所以提出了露天礦巖分離爆破采礦技術，其是利用等時線法來對爆破中的巖石移動方向進行分析，從而對炮孔起爆時序、及合理的延時時間等進行確定，而其所使用的爆破雷管為數碼電子雷管，這對于巖石爆破時移動方向的控制及礦巖分堆效果的實現(xiàn)起到了極為重要的作用。文中對礦巖分離的基礎原理進行了分析，并進一步對礦巖分離技術在工程中的應用進行了具體的闡述。

礦巖分離；爆破技術；等時線；數碼電子雷管；應用

長期以來在露天爆破采礦中，多采用松動爆破技術，這樣在爆區(qū)內礦巖整體則會向一個方向推動，從而導致礦石和巖石混合在一起，不能有效的進行分離。這種情況在礦石和巖石的過渡區(qū)則表現(xiàn)更為明顯，所以這種辦法不利于礦石品位的提升，同時也給資源帶來了較大的浪費。而礦巖分離爆破采礦技術的出現(xiàn)有效的解決了這個問題，其充分的利用藥包在爆破中產生的推動力，從而將礦石和巖石按照設計的方向推離開來。利用礦巖分離爆破技術，應用數碼電子雷管，其可以在礦石和巖石的過渡區(qū)域進行分層爆破，其是先將上部巖石向前推動后，再對過渡區(qū)下部的巖石中的藥包進行起爆，從而將楔入到巖石中的那部分礦石能夠有效的拋擲出來，不僅實現(xiàn)了礦石和巖石的有效分離，而且對提高裝載運輸效率及礦石回采率都起到了極好的作用，對于過渡區(qū)內礦石品位的提高具有積極意義。但對于礦石和巖石呈現(xiàn)復雜分布的情況下，這種礦巖分離爆破作業(yè)采礦技術則不適用，只有在礦石和巖石分布較為清晰的情況下，才可以應用電子雷管，利用等時線分析來對礦巖爆破移動的方向進行控制，實現(xiàn)礦石和巖石的分離。

一、礦巖分離的基本原理

1.瞬間自由面控制巖石移動方向。炮孔周圍巖石的運動方向主要受自由面影響，自由面的存在是工程爆破礦巖所必須具備的條件。最小抵抗線方向是巖石運動速度最高、爆破作用最集中的方向，是爆破的主導方向。毫秒延時爆破的特點在于單孔單響、逐孔起爆，先期起爆的藥包在周圍巖石中已造成了某種程度的破壞，形成了一定寬度的裂隙和附加自由面，對后起爆的炮孔來說，相當于增加了新的自由面，即瞬間自由面。后起爆炮孔的最小抵抗線和爆破作用方向都受瞬間自由面的影響而改變。因此，通過控制炮孔起爆時序，改變起爆過程中爆破區(qū)域內的瞬間自由面的變化，就可以實現(xiàn)巖石運動方向的控制，從而實現(xiàn)礦石和巖石的分離。毫秒延時爆破過程中，瞬間自由面的形成受爆區(qū)內同時起爆的炮孔內藥包影響，因此根據爆破延時時間的變化趨勢（即等時線），就可以大致勾勒出瞬間自由面在不同時刻的形態(tài)。通過分析炮孔位置與瞬間自由面的相對位置，就可以對炮孔相鄰區(qū)域內巖石的移動方向做出判斷。單憑手工來分析等時線是很困難的，在爆破工程實踐的過程中，借鑒計算機等值線圖繪制方法開發(fā)的等時線輔助分析軟件，并成功地嵌入北方邦杰科技發(fā)展公司開發(fā)的EBtronic-Plus設計軟件中。利用該軟件可以實現(xiàn)爆破網路的快捷設計，判斷爆區(qū)巖石移動方向。指導爆破方案設計。

2.礦巖分離爆破設計的方法。EBtronicPlus是與隆芯1號數碼電子雷管相匹配的、目前技術領先的爆破輔助設計軟件，其主要功能包括爆破網路圖繪制、雷管的延時時間設置、設備數據交互、等時線生成、判斷運動方向及爆破起爆時序演示等。利用等時線進行礦巖分離爆破設計的基本方法是通過修改炮孔間的延時。使得巖石區(qū)域和礦石區(qū)域內各自的炮孔起爆后，礦石、巖石分別向區(qū)域中心移動，分別聚堆，從而實現(xiàn)礦石和巖石的爆破分離。聚堆方向的選擇需要根據現(xiàn)場實際臨空面條件的不同而進行分別對待。

3.礦巖分離爆破對爆破器材的新要求。礦巖分離爆破技術對爆破器材提出了更高的要求。傳統(tǒng)導爆管雷管固定的段別無法實現(xiàn)這么復雜的網路連接，國產導爆管雷管標稱誤差較大也無法滿足設計、施工的需要。起爆時間上的誤差會嚴重影響巖石的移動方向，特別是在出現(xiàn)竄炮或者盲炮后，爆后爆堆的形態(tài)將無法預料，不但不能實現(xiàn)預期目標，甚至有可能造成巖石和礦石混雜情況加重。電子雷管的延時精度更加準確，延時時間更加靈活。以目前國內領先的隆芯1號電子雷管為例，其延時誤差不超過lms，可以在l～16000ms隨意設置，極大地提高了爆破的可靠性和設計的靈活性。通過控制器與數碼電子雷管之間的雙向溝通，可以實現(xiàn)網路在線檢測，保證了起爆網路的可靠性。

二、礦巖分離在工程中的實際應用

我國某鐵礦廠在2010年利用數碼電子雷管對礦區(qū)內的一處礦巖進行了生產爆破試驗，試驗是在礦區(qū)內一個特殊的工作面進行的，其是在兩個鐵礦層中間夾有一條巖石帶，如果按照通常的情況來進行爆破，那么礦石和巖石則會充分的混合在一起，不能有效的對其進行分離，因此選用了礦巖分離爆破技術。參照爆破分堆方向選擇的原則，將該爆破區(qū)域內的工作面分為四個部分，分別是A、B、C、D。A區(qū)為待爆區(qū)域的前方，爆破時使其向前松動；而后三個部分則向自己的區(qū)域中心松動隆起。而由于B、D間巖石呈狹長的帶狀區(qū)域分布，對其可以進行原地松動。而且具體設計時，則可以先將區(qū)域中心松動隆起的區(qū)域作為爆破的起始點，然后再根據具體情況來對孔間和排間延時進行合理設計，同時還要對爆破方案進行不斷的修改，確保其移動方向都能夠按照事先設計的要求進行。爆破完成后，有效的將巖石和礦石區(qū)域分割開來，確保了裝載的工作效率，爆破取得了預期的效果。但在爆破時還要注意一點，在后部起隆爆破時，會帶來較強的振動，對于巖石條件較好情況下時，不會給后部邊坡帶來破壞，但對于爆破地層較為松軟的情況，則要采用預裂爆破，這樣在振動過大時可以有效的減輕由此給邊坡帶來的損壞。

三、結束語

我國利用礦巖爆破分離技術在實踐中的應用還處于起步階段，還需要對關鍵技術進行深入的研究，并在實踐中不斷積累經驗。在爆破中為了更好的實現(xiàn)對巖石移動的方向的控制，則需要利用等時線來進行分析，利用毫秒延時爆破中瞬間自由面的形成來有效的實現(xiàn)礦石和巖石的分別堆放。對炮孔起爆時序與合理的延時時間可以借助爆破輔助設計軟件來實現(xiàn)對巖石運動方向的控制，確保礦巖分離爆破技術能夠在應用中順利實施，從而有效的推動我國礦巖分離爆破技術的發(fā)展。

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