(本溪鋼鐵(集團(tuán))礦業(yè)有限責(zé)任公司歪頭山鐵礦,遼寧 本溪 117000)
伴隨著人們生活水平的提高,對(duì)資源的消耗也在增加,在不加以控制的情況下,任由其發(fā)展,地表資源終將會(huì)枯竭,礦產(chǎn)資源的采集就會(huì)由露天變?yōu)樯畈縖1]。所以,如何提高露天礦的開(kāi)采速度,增加利用率成為我們首先需要研究的問(wèn)題。
目前我國(guó)露天礦的挖掘爆破技術(shù)逐漸向大孔徑、深孔方向發(fā)展,這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以提高單循環(huán)進(jìn)度,同時(shí)有效的減少前期準(zhǔn)備工作的時(shí)間。然而大孔徑深孔爆破技術(shù)沒(méi)有得以發(fā)展的原因是在爆破時(shí)效率很低,單循環(huán)的模式還是無(wú)法滿足人們的生產(chǎn)所需,特別是在爆破巖石等級(jí)過(guò)高的堅(jiān)硬巖石時(shí),其問(wèn)題的就更加明顯。
在露天礦大孔徑深孔爆破中裝藥量與爆破的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征有著密切的聯(lián)系,當(dāng)藥量達(dá)到最大段時(shí)對(duì)其影響產(chǎn)生的更加明顯[2]。
在爆破設(shè)計(jì)時(shí)控制最大段藥量,可以有效的降低爆破振動(dòng)的峰值質(zhì)點(diǎn)速度。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)爆破振動(dòng)衰減有著規(guī)律性的變化,裝藥量的參數(shù)能夠影響爆破振動(dòng)幅度。在進(jìn)一步的研究中,改變最大段藥量,并且在其他條件不變時(shí),對(duì)爆破的振動(dòng)效果進(jìn)行對(duì)比測(cè)試,發(fā)現(xiàn)降震率隨最大段藥量的減小而降低,并且提高爆破振動(dòng)的降幅。具體數(shù)值根據(jù)公式(1)進(jìn)行計(jì)算。
在公式中,W表示抵抗線,d表示炮孔的直徑,△表示炸藥密度,τ表示深孔裝藥系數(shù),τ的取值為0.6~0.9之間,m表示密集系數(shù),m的取值范圍在0.9~1.2之間,q表示最大段藥量。
通過(guò)計(jì)算得知,當(dāng)巖石等級(jí)為堅(jiān)硬巖石時(shí),W=(20~30)d,中 等 堅(jiān) 硬W=(30~40)d,低 等 堅(jiān) 硬W=(40~50)d。
露天礦大孔徑深孔爆破技術(shù)已經(jīng)得到十分廣泛的應(yīng)用,大孔徑深孔爆破設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步是孔網(wǎng)參數(shù)的選擇,適合的爆破參數(shù)可以在達(dá)到爆破效果的同時(shí)使其減少經(jīng)濟(jì)成本,因此針對(duì)孔網(wǎng)的參數(shù)進(jìn)行如下分析。
在對(duì)露天礦中的巖石進(jìn)行鉆孔施工時(shí),由于受到露天礦復(fù)雜的環(huán)境因素影響,很難準(zhǔn)確的對(duì)礦山進(jìn)行爆破,所以露天礦大孔徑深孔爆破在預(yù)判時(shí)要比一般礦山爆破減小10%~26%的孔間距和最小抵抗線[3]。
在露天礦包施工的過(guò)程中,通常情況下,只選擇超深在5m以下的深度。為了使爆破施工工藝和爆破效果能夠更好的滿足施工要求,通常情況下,需要一次性將炮孔鉆到爆破指定的深度。
為了達(dá)到施工前期盼的預(yù)期,并且沒(méi)有剩余物的殘留,需要在施工前將炮孔鉆到適當(dāng)?shù)某钗恢肹4]。選擇鉆孔超深位置要合適,不能過(guò)大也不能過(guò)小。因?yàn)楫?dāng)鉆孔超深過(guò)大時(shí),就會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)成本增加的問(wèn)題,并且產(chǎn)生的報(bào)廢產(chǎn)物也會(huì)增加;鉆孔超深過(guò)小時(shí),爆破的底部高度會(huì)明顯升高,導(dǎo)致二次爆破的產(chǎn)生。并且露天礦的鉆孔爆破比常見(jiàn)的普通礦山爆破施工更加困難,根據(jù)困難程度也要在爆破施工時(shí)選取較大的鉆孔超深值,經(jīng)過(guò)研究找出每一巖石硬度對(duì)應(yīng)的鉆孔超深表1。
表1 大孔徑深孔爆破的孔網(wǎng)參數(shù)
在露天礦大孔徑深孔爆破時(shí),一般會(huì)選取雷管炸藥作為爆破的起爆方式,雷管放置的點(diǎn)稱為起爆點(diǎn),起爆點(diǎn)在炮孔的位置不同,可以分為三種起爆方式。第一種,正向起爆,是將起爆藥包放置在炮孔口,更準(zhǔn)確的說(shuō)是在第二個(gè)卷筒狀的炸藥位置,并且雷管的聚能穴要對(duì)準(zhǔn)孔底;第二種,中部起爆,是將起爆藥包放在炮孔的中部位置;第三種,反向起爆,是將起爆藥包放在炮孔底的第二個(gè)藥包處,并將雷管聚能穴對(duì)準(zhǔn)孔口。起到起爆作用的藥包擺放的位置不同,會(huì)導(dǎo)致藥包在爆炸時(shí)產(chǎn)生的爆轟波的傳播方向、應(yīng)力波方向以及巖石被破壞時(shí)飛濺的方向產(chǎn)生不同的改變[5]。在存放炸藥最多的地方爆破時(shí),通常要將引爆體放置在炸藥包的幾何中心位置,在炸藥包數(shù)量很大的時(shí)候需要增加起爆點(diǎn)的數(shù)目。通過(guò)研究還可以發(fā)現(xiàn)起爆方向的規(guī)律,即反向起爆要比正向起爆的炮孔的利用率更高,巖石的破損更小,降低炸藥消耗量。
在本文的研究中,涉及到了很多參數(shù),例如礦山深度、巖石硬度等,在實(shí)際的作業(yè)中,這些參數(shù)會(huì)受到周圍環(huán)境的影響,使得參數(shù)與真實(shí)數(shù)值不接近,所以本文研究的結(jié)果只能通過(guò)非量化的手段來(lái)探究規(guī)律,為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)提供參考。并且現(xiàn)有的材料十分有限,對(duì)于礦山的特性都不是十分了解。孔網(wǎng)參數(shù)的確定和裝藥量的設(shè)置以及起爆方式的分析可以為工程提供一定的數(shù)據(jù)參考,但最終工程質(zhì)量因素確定還需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆炸試驗(yàn)和爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。