地下矿采矿掘进爆破的特点和爆破新技术的应用

地下矿采矿是一个系统工程,包括开拓、采准和采矿(如图1、地下矿采矿模型),每个环节都需要爆破。所以,如何安全高效的爆破,是每个采矿人研究的课题。经过多年的总结,地下矿采矿和掘进爆破的特点是处在地下,空间密闭、狭小,采切比决定着经济效益,采矿工艺决定着爆破的方式;只能利用某个狭小的爆破面顺序爆破,雷管不能串段,雷管延期精度要求高;采矿环境复杂,施工困难,人的劳动强度大,效率低;装药机械化程度低;对回收率、贫化率、大块、进尺率等指标的要求高。这些特点和要求,决定着地下矿与露天矿爆破的不同。

     地下矿爆破处在密闭空间内,受冲击波影响,网路必须是全点燃阵面;点燃阵面是指在工程爆破中,当地表延时起爆网路正常引爆、爆轰波依次从炮孔的地表网路向前传播时,由炸药正在爆轰和孔内雷管延期体正在燃烧而尚未引爆的所有孔内雷管所形成的空间几何平面。全点燃阵面就是地表网路全部响完,孔内雷管才起爆。

地下矿采矿掘进爆破的特点和爆破新技术的应用

图1、地采模型

  要想实现安全、高效的爆破,首先需要有精心的设计和精确的爆破器材,其次还需要有精确的施工。精心设计主要表现在成熟的理论和爆破设计软件,澳瑞凯公司目前有shotplus爆破设计软件,能非常好的完成爆破设计和对爆破进行计算模拟。精确的爆破器材是实现设计意图的前提,随着高精度导爆管雷管和数码雷管的应用,实现了逐孔起爆技术,实现了爆破危害的控制,爆破效果的改善和爆破后续准备的可控。散装泵送系统和MMU的应用,实现了精确化的机械施工。下面举几个地下掘进和采矿的案例供大家参考。

案例1:散装泵送炸药在隧道轮廓爆破的应用

  通常,在隧道开挖爆破中,希望能形成稳固的隧道轮廓,采取的办法是进行光面爆破,光面爆破的要素就是起爆的同时性和不耦合装药,如何实现机械化装药,而且是不耦合的。

澳瑞凯利用装药管的退管快慢来实现,如下公式:

单孔装药量Q = c/v[kg/m]

c—–不断注入的速度 [kg/s]

                      v—–控制收缩速度  [m/s]  

当然,如何控制退管速度非常关键,下图是控制装药管退管速度的设备:

地下矿采矿掘进爆破的特点和爆破新技术的应用
地下矿采矿掘进爆破的特点和爆破新技术的应用

利用这个原理和设备实现装药设计就简单快捷了。图3、周边孔通过控制退管速度实现不耦合装

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案例2、散装泵送系统在地下矿掘进中的应用

  随着地下矿机械化的应用,掘进面越来越大,如何安全高效的装药和提高爆破进尺是提高采矿效率的关键。

散装泵送系统的特点就是机械化施工装运,耦合装药,炸药密度可调,安全环保。加上长延时(LP)隧道专用掘进雷管的配合,实现提高爆破进尺的目的。如下图是某矿应用澳瑞凯散装系统设备和材料:

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图5、散装炸药车组合

地下矿采矿掘进爆破的特点和爆破新技术的应用

图6、乳胶质基经过20-30分钟发泡形成炸药

地下矿采矿掘进爆破的特点和爆破新技术的应用

图7、现场网路连接情况

  爆破进尺,设计3.8-3.9米炮孔,爆破进尺在3.4-3.5米。

应用这个系统装药爆破,实现了凿岩设备利用率的提高,劳动效率提高,爆破进尺提高,实现了安全高效的采矿掘进爆破。

案例3、孔内分段爆破—-降低爆破振动

  随着矿山开采活动的扩张,许多矿山处在村庄的附近,对爆破振动特别敏感。某矿山新开拓的采矿区域位于村庄下部,爆破振动对村庄影响非常大,为了减少爆破振动,采用逐孔逐个药包爆破。

方案的目的是降低爆破振动,改善爆破效果。

理论依据:爆破振动与地质和爆破最大单段药量有关,其中爆破地质条件无法改变,为了降低爆破振动,那么降低单段最大药量是一种较好的选择。

孔内分段:澳瑞凯毫秒延期雷管从1-43段,是用在孔内起爆的雷管,它是一种高精度导爆管雷管,延期时间精确,确保段与段之间不会串段。延期时间的精确是孔内逐孔分段起爆的保障。

表1、段别和延期时间

段别 #123456
延期时间 (ms)255075100125150
段别 #789101112
延期时间 (ms)175200225250275300
段别 #131415161718
延期时间 (ms)325350375400425450
段别 #192021222324
延期时间 (ms)475500600650700800
段别 #252627282930
延期时间 (ms)90010251125122514001675
段别 #313233343536
延期时间 (ms)195022752650305034503900
段别 #373839404142
延期时间 (ms)435048505350590065507250
段别 #43
延期时间 (ms)8050

利用爆破专用软件shutplus做的方案设计及模拟

地下矿采矿掘进爆破的特点和爆破新技术的应用

图8、炮孔布置及延期时间

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图9、等时线模拟

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图10、单个药包单响计算(显示是单个药包单响)

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图11、立体图

爆破效果:

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图12、同一位置爆破振动监测值

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图13、块度均匀

  安全高效的爆破是每个爆破同仁共同追求的目标,每个地下矿地质、采矿工艺各不相同,采矿难度不一,都需要对应的工艺和设备进行采矿。随着爆破器材的更新和装药设备的进步,依据新的爆破器材和设备,新的爆破工艺也日新月异,实现着不同矿山采矿同仁的设计构想。

来源:网络

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