逐孔起爆的技術(shù)

逐孔起爆的技術(shù)1概述1.1礦山爆破的現(xiàn)狀與存在問題礦山爆破是一項(xiàng)受諸多因素影響，內(nèi)在規(guī)律十分復(fù)雜的綜合作用過程。對于這一作用規(guī)律的把握和捕捉，對改善爆破效果、降低生產(chǎn)成本無疑有著重大意義。在我國露天礦山生產(chǎn)爆破中，除了少數(shù)特殊要求的工程和部位外，幾十年來一直采用排間微差爆破方式，盡管該項(xiàng)爆破技術(shù)應(yīng)用較廣，但仍存在下述問題。（1）同段起爆藥量相對較大。產(chǎn)生的地震波大，影響周邊環(huán)境。（2）排間微差、同段起爆間炸藥能量得不到充分利用。首先孔間連通貫穿，然后推墻作用，使墻體沿自由面法線方向傾倒或碎裂，爆后巖石塊度不均勻，大塊較多、根底較多，二次破碎量大，鏟裝效率低。（3）排間微差爆破有害效應(yīng)得不到有效控制。排間微差爆破時(shí)地表采用導(dǎo)爆索連接，雖然方便，但爆破產(chǎn)生的沖擊波及噪聲都較大。存在問題

為解決礦山爆破中存在的問題，近年來，逐孔爆破技術(shù)越來越多的應(yīng)用于礦山的生產(chǎn)實(shí)踐，從反饋信息來看，逐孔爆破技術(shù)對降低礦山爆破震動(dòng)、提高爆破效果作用顯著。目前,逐孔起爆技術(shù)在國外已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用,而國內(nèi)只有極少數(shù)規(guī)模較大的露天礦山利用高精度、高強(qiáng)度導(dǎo)爆管雷管實(shí)現(xiàn)了逐孔起爆。

1.2解決問題的新思路2逐孔起爆的基本理論逐孔起爆定義與特點(diǎn)定義：逐孔起爆技術(shù)是指爆區(qū)內(nèi)處于同一排的炮孔按照設(shè)計(jì)好的延期時(shí)間從起爆點(diǎn)依此起爆，同時(shí)爆區(qū)排間炮孔按另一延期時(shí)間依次向后排傳爆，從而使爆區(qū)內(nèi)相鄰起爆炮孔的起爆時(shí)間錯(cuò)開，起爆順序呈分散的螺旋狀。逐孔起爆技術(shù)的特點(diǎn)：先爆炮孔為后爆炮孔多創(chuàng)造一個(gè)自由面；爆炸應(yīng)力波靠自由面充分反射,巖石加強(qiáng)破碎；相鄰爆炮孔相互碰撞,擠壓,增強(qiáng)巖石二次破碎；同段起爆藥量小,控制爆破震動(dòng)。2.2逐孔起爆技術(shù)爆破器材逐孔起爆技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是以新型爆破器材—高強(qiáng)度和高精度導(dǎo)爆管雷管為依托的，爆破器材的高強(qiáng)度、高精度，保證了起爆網(wǎng)絡(luò)的完美可靠傳爆。逐孔起爆技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是孔間和排間、地表和孔內(nèi)延時(shí)的精確性，如果雷管延期精度低于1%~2%，那么整個(gè)爆區(qū)的爆破效果就得不到保證。目前在國內(nèi)市場上用以實(shí)現(xiàn)逐孔起爆技術(shù)的“雙高”非電導(dǎo)爆管雷管產(chǎn)品有西安慶華、阜新圣諾、北方諾信、貴州久聯(lián)、湖北衛(wèi)東以及威海711廠與奧瑞凱公司合資廠等四家化工廠提供，且產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)參差不齊。雷管延期時(shí)間精確,是實(shí)現(xiàn)逐孔起爆的基本保證375417409392409442409442365465417409409409442425365375417400367409367425392442409417442425孔內(nèi)采用非高精度雷管孔內(nèi)名義延期時(shí)間表400ms0假設(shè)地表管精度尚可17ms/42ms788787753710668659544535424507771737711685659600458426434400451864779811752743668594577526起爆后巖石移動(dòng)方向紊亂450450500500550600650700750800788787753710668659544535424507771737711685659600458426434400451864779811752743668594577526等時(shí)線也不均勻4254504754755005005255255505505755756000孔內(nèi)采用高精度雷管時(shí),等時(shí)線均勻一致400ms17/42ms0孔內(nèi)采用高精度雷管時(shí),巖石移動(dòng)方向均勻一致2.3逐孔起爆技術(shù)的作用原理逐孔起爆技術(shù)是微差爆破的發(fā)展。雖然微差爆破在國內(nèi)外已研究、應(yīng)用了五十多年，但是由于起爆間隔時(shí)間只有幾毫秒至幾十毫秒，且?guī)r體性質(zhì)又復(fù)雜多變，炸藥的爆炸能在巖體中的傳遞與分布難以定量計(jì)算，因此爆破微差原理尚無統(tǒng)一定論，大多只是假設(shè)和推斷。下面根據(jù)較為公認(rèn)的四種觀點(diǎn)分別在下面對微差爆破和逐孔起爆的作用原理進(jìn)行比較。微差爆破原理(1)自由面和最小抵抗線原理與巖石相互碰撞作用。在第一炮(先爆)產(chǎn)生的應(yīng)力波和爆轟氣體作用下，自由面處的巖體夾制性和阻力最小，形成徑向裂隙和環(huán)向裂隙都比別的位置密集，最小抵抗線方向的破碎范圍最大，塊度最小，巖塊獲得的動(dòng)能最大。（1）第二炮能充分利用第一炮形成的新自由面來破碎巖體；（2）相應(yīng)縮短了第二炮最小抵抗線，減弱了巖體夾制性；（3）由于最小抵抗線方向的改變，使分離巖塊在運(yùn)動(dòng)中劇烈碰撞的機(jī)會(huì)增多。(2)爆轟氣體的預(yù)應(yīng)力作用。先爆藥包的爆轟氣體使巖體處于準(zhǔn)靜壓應(yīng)力狀態(tài)，并對應(yīng)力波所形成的裂隙起著膨脹和楔子作用，后爆藥包起爆，利用了巖體內(nèi)較大的預(yù)應(yīng)力場以及爆轟氣體尚未消失前(裂隙尚未達(dá)到自由面)在巖體內(nèi)的準(zhǔn)靜壓應(yīng)力場來加強(qiáng)巖石的破碎作用。(3)應(yīng)力波的迭加作用。先爆藥包在巖體內(nèi)形成的減力場，在其應(yīng)力作用尚未消失之前，第二炮立即起爆，造成應(yīng)力波迭加，有利于巖石的破碎。而且，在先爆藥包的應(yīng)立場作用下巖體內(nèi)原生裂隙及孔隙縮小，密度增大，加快應(yīng)力波的傳播速度，即使巖石質(zhì)點(diǎn)速度增加，又導(dǎo)致巖石處于應(yīng)力狀態(tài)的時(shí)間增長。應(yīng)力波的相互作用加劇，減少了不可逆的能量損失，從而改善了爆破效果。(4)地震波主震相的錯(cuò)開和地震波的干擾作用。合理地微差間隔時(shí)間，使先后起爆所產(chǎn)生的地震能量在時(shí)間上和空間上錯(cuò)開，特別是錯(cuò)開地震波的主震相，從而大大降低了地震效應(yīng)。此外先后兩組地震波的干擾作用，也會(huì)降低地震效應(yīng)。只要合理的選取微差間隔時(shí)間，即可使地震效應(yīng)有不同程度的降低?？傮w來說，微差爆破比普通爆破可降震30%-70%。2.3.2逐孔起爆技術(shù)的作用原理(l)應(yīng)力波疊加作用。高速攝影資料表明，當(dāng)?shù)妆P抵抗線小于10m時(shí)，從起爆到臺階坡面出現(xiàn)裂縫，歷時(shí)約10一25ms，臺階頂部鼓起歷時(shí)約80一150ms，此時(shí)爆生高壓氣體逸出，鼓包開始破裂。在逐孔爆破時(shí)，后爆藥包較先爆藥包延遲數(shù)十毫秒起爆，這樣后爆藥包在相鄰先爆藥包的應(yīng)力震動(dòng)作用下處于預(yù)應(yīng)力的狀態(tài)中(即應(yīng)力波尚未消失)起爆的，兩組深孔爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波相互疊加，可以加強(qiáng)破碎效果。(2)增強(qiáng)自由面作用。在先爆深孔破裂漏斗形成后，對后爆深孔來說相當(dāng)于新增加了自由面，逐孔微差爆破后爆破孔的自由面由排間微差爆破的兩個(gè)自由面增至三個(gè)自由面，后爆炮孔的最小抵抗線和爆破作用方向都有所改變，增多了入射壓力波和反射拉伸波的反射，增強(qiáng)了巖石的破碎作用，并減少夾制角。(3)增加巖塊相互碰撞作用。先爆的炮孔起爆后，爆破漏斗內(nèi)的破碎巖石起飛尚未回落時(shí)，后爆的炮孔在先爆炮孔的“巖塊幕中”起爆，后爆藥包的爆生氣體不易逸散到大氣中，從而又增加了補(bǔ)充破碎機(jī)會(huì)。逐孔爆破由于所相鄰的兩孔都有微差時(shí)間，較排間微差爆破提供的補(bǔ)充破碎機(jī)會(huì)多，因而在碰撞破碎過程中，巖石中的動(dòng)能降低，導(dǎo)致拋距減少，爆堆相對集中。單個(gè)炮孔起爆時(shí)巖石破碎情況多個(gè)炮孔同時(shí)起爆的情況炮孔間延期時(shí)間過長的情況炮孔間延期時(shí)間合理時(shí)的情況(4)減小爆破震動(dòng)。由于逐孔爆破顯著減少了同時(shí)起爆的藥量，根據(jù)爆破震動(dòng)薩道夫斯基公式在其它參數(shù)不變的情況下,最大單響藥量的減小能夠降低爆破振動(dòng)是顯而易見的。

υ——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度(cm/s);K——與介質(zhì)性質(zhì)、爆破方式有關(guān)的系數(shù);Q——最大單響藥量(kg);R——爆心距(m);α——和地質(zhì)地形等有關(guān)的衰減指數(shù)。逐孔起爆技術(shù)起爆工藝起爆方式是實(shí)現(xiàn)逐孔起爆技術(shù)的關(guān)健，分為兩種:地表延期網(wǎng)路和孔內(nèi)延期網(wǎng)路。逐孔起爆技術(shù)是通過孔內(nèi)和地表延期時(shí)間的組合來共同完成的。地表起爆網(wǎng)絡(luò)是由相對作業(yè)面爆破設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)爆破效果要求選取的炮孔排、列，并針對炮孔排、列分別計(jì)算得到的不同延期時(shí)間使用與之對應(yīng)的高精度導(dǎo)爆管雷管組合實(shí)現(xiàn)。孔內(nèi)延期采用地表延期時(shí)間4倍以上的高精度導(dǎo)爆管雷管連接起爆藥具實(shí)現(xiàn)。延期體正在燃燒的雷管600ms孔內(nèi)延期100ms地表管0100200300400500600ms起爆點(diǎn)延期體正在燃燒的雷管延期體未被引燃的雷管逐孔起爆網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與連接確定爆區(qū)的排與列確定排內(nèi)孔間延期時(shí)間及排間延期時(shí)間確定起爆點(diǎn)點(diǎn)燃陣面過程-選擇“起爆點(diǎn)"-畫出“等時(shí)線"-選擇地表管-畫上箭頭-計(jì)算時(shí)間以有兩個(gè)自由面情況為例有兩個(gè)自由面有兩個(gè)自由面有兩個(gè)自由面有兩個(gè)自由面規(guī)整地形爆區(qū)的網(wǎng)絡(luò)連接確定起爆點(diǎn)后,關(guān)鍵的工作就是確定控制排和列,選擇的依據(jù)是看控制排和列之間的夾角,以90度為參考標(biāo)準(zhǔn),將控制排和列之間夾角<90度的連接方式稱為前傾連接,夾角>90度的連接方式稱為后傾連接。通常采用后傾連接方式,這樣先爆炮孔可以為后爆炮孔創(chuàng)造出更多的自由面,同時(shí)可以保持等時(shí)線均勻一致,保證拋擲方向達(dá)到預(yù)期的效果后傾連接前傾連接利用虛擬炮孔處理的不規(guī)則爆區(qū)連接當(dāng)遇到不規(guī)則爆區(qū)的時(shí)候,可用虛擬炮孔的方法把它補(bǔ)成規(guī)則的形狀,先正常連線,然后根據(jù)延遲時(shí)間再選定不同段別雷管,不規(guī)則爆區(qū)容易后翻對后續(xù)的布孔工作不利,為了避免后翻現(xiàn)象的發(fā)生,通常最后一排的連接選延遲時(shí)間大點(diǎn)的雷管,可有效地減小爆堆的后移距離。具體做法是根據(jù)已有的孔距和排距補(bǔ)成規(guī)則的爆區(qū),這樣連線可以改變每個(gè)炮孔的起爆時(shí)間,利用虛擬炮孔保持時(shí)間的均勻,先爆炮孔可以為后爆炮孔創(chuàng)造出更多的自由面,可以使巖石的移動(dòng)方向均勻一致,爆破后的爆堆更利于電鏟的采裝。要求拋擲方向利用多個(gè)虛擬孔2.5.3V型起爆方式當(dāng)爆區(qū)只有一個(gè)自由面時(shí)多采用V型起爆,一般情況下,起爆點(diǎn)選在控制排的中間位置,從而盡可能地多利用自由面。同時(shí)在起爆點(diǎn)后方留出走廊,保持兩邊的對稱注意平行!!!2.5.4水槽開挖-中心起爆如果想對一個(gè)沒有自由面或只有一個(gè)很小自由面的長條區(qū)域進(jìn)行穿孔爆破,如果按正常的矩形布孔選擇爆區(qū)的最前排或最后排做控制排,由于沒有自由面爆破質(zhì)量通常比較差,根底和大塊較多,標(biāo)高難以控制,極大地影響了鏟裝效率。對于類似的爆破可采用以下的布孔和連線接方式,可以有效地解決上述問題。從上圖中各炮孔的起爆時(shí)間可以看出,炮孔起爆時(shí)圍巖的夾制作用較正常布孔和連接時(shí)大幅降低,使圍巖能夠充分的破碎,并較好地控制了爆堆的松散度和均勻度,同時(shí)很好地控制后沖和側(cè)沖的破壞便于爆區(qū)連接,如果是臨近邊幫爆破非常有利于邊幫巖石的穩(wěn)定。礦巖交界處的爆區(qū)

露天開采提倡資源科學(xué)合理地利用,穿孔爆破時(shí)礦巖應(yīng)該分穿、分爆,盡量降低礦石的貧化率,但對于有礦巖交界的爆區(qū),通過合理選擇起爆點(diǎn)和精確的地表延期設(shè)計(jì),可使礦石和巖石部位沿相反的方向拋擲,可達(dá)到降低礦石貧化率的目的,經(jīng)濟(jì)效益可觀。增減排情況逐孔起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要保證達(dá)到每一個(gè)炮孔在起爆網(wǎng)絡(luò)孔內(nèi)、地表網(wǎng)絡(luò)延時(shí)累加后分配的被起爆的時(shí)刻的唯一性和遵循“最小抵抗線”定理下的有序性。所以，增減排原則就是在進(jìn)行起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)設(shè)計(jì)中所設(shè)定的雁行列因?yàn)榭讛?shù)的不一致，不能夠直接與控制排直接連接時(shí)，需要單獨(dú)成列與前列相應(yīng)的孔連接，并保持連線與控制排平行的連接。如圖所示，如果不能保持圖中后排孔數(shù)少的列的平行連接，就不能保證這些炮孔的有序被傳爆，會(huì)發(fā)生“跳段”現(xiàn)象，直接破壞爆破效果，甚至?xí)?dǎo)致盲炮的發(fā)生。最后排時(shí)間延長情況為了滿足露天礦臨近邊坡等特殊要求地段最大限度的降震或者需要更加規(guī)整、被盡可能少的沖擊的爆破后續(xù)工作面的要求，提出了最后排時(shí)間延長的原則，即如下圖所示，在最后一排適當(dāng)加大延期時(shí)間，就是選擇延期時(shí)間更長的地表延時(shí)雷管作為整個(gè)起爆網(wǎng)絡(luò)每列最后一個(gè)孔的連接，經(jīng)過現(xiàn)場大量的實(shí)踐