浅孔爆破孔径(浅孔爆破参数设计) 底孔爆破技术及孔网参数优化研究李& nbsp汉阳家坝铁矿:& nbsp& nbsp根据杨家坝铁矿地下"难选铁矿床"的特点，开展了中深孔底部爆破技术、孔网参数优化及孔底爆破机理的试验研究。根据试验结果，该技术在该矿得到推广，取得了显著的经济效益和社会效益。 & nbsp& nbsp难选铁矿床:中深孔底部爆破落矿技术:参数优化:底部起爆机理:经济效益:1地下“难选铁矿床”概述 杨家坝铁矿:1.1矿床地质 开采技术条件:& nbsp；杨家坝铁矿是汉江钢铁厂目前唯一的矿源基地，位于勉、略交界处的略阳县杨家坝乡。 属于高中温、热液、贫磁铁矿。 矿床为东西走向的透镜体盲矿体，长1100米，最大厚度82米，平均厚度35米，倾角75度。地质储量7790万吨，矿石平均品位34.89%。岩石坚固系数f=6-14。 & nbsp& nbsp矿体上盘为碳质板岩，软弱破碎。 稳定性差；下盘是白云石，整体稳定性好，矿石本身比较坚硬。为磁铁矿，嵌布粒度粗，易分离，冶炼性能好。 & nbsp& nbsp矿体受厚白云岩南侧矿岩接触带F12走向逆断层控制，多向断层切割使矿体破碎严重。矿体中夹层较多，分布不均匀，主要为蛇纹石、透闪石和绿泥石。它们的层理发育良好，层理光滑，遇水易泥化，是我国典型的“难选铁矿床”之一。 & nbsp& nbsp该矿为高山矿床，采用平硐盲竖井开拓方法。主平硐位于815m水平。优化的采矿方法是无底柱分段崩落法。阶段高度60m，分段高度12m，接近距离10m从东路。西部12m，设计开采规模80万吨/年；实际产能70万吨/年。 & nbsp& nbsp采矿方法如图1所示。图1无底柱分段崩落采矿法剖面图1-上向扇形中深孔；2-采矿巷道；三段脉冲。_ _4-放矿溜槽；5阶段运输巷道沿矿脉；6-跨脉运输巷道【下一篇】1.2矿床开采中遇到的技术问题及孔底爆破落矿新工艺试验的建议:& nbsp由于历史原因，杨家坝铁矿几经涨停。 1972年开始建设，1975年选矿厂开工，历时九年未完工，1981年暂停建设；1986年恢复建设，无底柱分段崩落法在该矿的实际应用比国内其他矿山晚了一步，但有更多的经验和成果可供借鉴。 1992年第一期生产建设完成。 目前正在进行815-935m中段、120m高中段、15m高中段大结构参数采矿方法试验研究工作。 & nbsp& nbsp杨家坝铁矿开采中的不良地质条件可以用“碎、软、泥”三个字来概括 严重制约矿井生产，主要有以下几点:& nbsp；(1)回采巷道放顶作业不安全，产量不去杨家坝铁矿。施工初期，巷道多采用传统的木棚支护，由于故障严重，操作不安全，导致支护成本增加。 根据对东矿区1075m和1065m的调查，准备巷道的冒落率和冒落率分别为30%和60%。 & nbsp(2)切槽成型困难，矿石回收率低。由于采矿进路均与矿体垂直，切割工程大多布置在矿体上盘的矿岩接触带上，此处节理裂隙发育，上盘围岩为极不稳定的碳质板岩，难以形成切割槽和切割井。 即使临时形成，也很难维持，使开采工作处于被动局面，矿石回收率只有48%左右，严重浪费国家资源。 & nbsp(3)炮孔变形损坏严重，爆眉线完好率低。& nbsp生产恢复早期 地下中深孔爆破参数为:孔径60mm，孔底距2.2m，崩落步距3m。 根据对进场的392个中深孔的调查；炮孔的平均失败率为30.1%，采场附近的失败率高达64%。眉的损伤率高达70%，严重影响爆破效果。 & nbsp& nbsp因此，1988年，在陕西省科委和省冶金厅的大力支持下，我矿本着“以科技进步促进矿山发展”的宗旨，与马鞍山矿山研究院签订了采矿方法重点项目。 通过双方四年的密切合作，圆满完成了科研合同规定的任务。 该矿初步掌握了地压活动规律，实施了简易光面爆破和锚喷网支护施工技术，优化了爆破孔网参数，实施了有效的矿山贫化管理，改进了开采顺序，产量由攻关前的11.75万吨提高到45万吨，矿石回收率由48%提高到75%。四年累计经济效益达1345.38万元。该科研成果经有关专家签字，达到 & nbsp& nbsp为了加强生产能力，在第一期技术研究的基础上，1993年进行了第二期研究项目“杨家坝铁矿高阶段大结构参数采矿技术研究”(该项目为陕西省“八五”科技攻关项目)。 为提高爆破效果，解决大块率高、眉线破坏严重、顶板悬空等技术难题，杨家坝铁矿与建筑科技大学共同承担了二期采矿技术重点研究内容之一的“孔底爆破技术应用及爆破参数优化试验研究”课题，并被列为杨矿二期技术研究的子项目。 & nbsp2.进行中深孔爆破“孔底起爆”落矿过程试验:& nbsp& nbsp无底柱分段崩落采矿法采用传统的扇形中深孔孔口爆破技术，存在大块率高、悬顶、损失贫化严重等缺点。高块率增加了爆破设备的消耗和二次破碎的人工成本。 降低了落矿和放矿生产效率。 由于采场进路频繁的二次破碎，使得原本通风不良的进路采场的空气体更加污浊，直接影响操作人员的健康。另外在处理悬顶时操作复杂，安全性差，增加了人力和物理的消耗。 可见，解决上述问题对于促进生产，提高经济效益具有重要意义。 根据孔口起爆落矿技术爆破效果的实测统计调查，孔口起爆的大块率为10.30%，二次破碎炸药单耗为0.11kg/t & nbsp& nbsp为了降低爆破大块率，降低炸药单耗，改善爆破效果，我们认为采用先进的孔底爆破技术代替传统的孔口爆破技术，是解决杨家坝铁矿无底柱分段崩落法技术难题的有效途径。 【下一篇】2.1孔底爆破落矿技术:& nbsp底部爆破落矿新技术起源于20世纪80年代末，最早在大冶建林山铁矿试验成功。 与传统的孔口爆破技术相比，其核心是用孔底爆破安全装置，即塑料外壳和非电管超导管爆破系统代替导爆索，将爆破药卷放置在爆破孔底部，使雷管的聚能孔指向孔口，也称反向爆破结构。 具体费用见图2。 & nbsp& nbsp1-井底启动的安全装置；2-非电雷管；3-2号岩石炸药；4-导爆管；5-粉状2号岩石炸药；4-填塞图2孔底起爆药结构示意图:2.2孔底起爆药及其安全性能:& nbsp它由高压聚乙烯塑料制成，每个部件的最小厚度为2mm，桶内装有粉状2号岩石炸药，密度为0.85-0.9g/cm3。塑料导爆管非电雷管通过固定环上的雷管孔插入筒内炸药中，固定环能保证炸药与筒内雷管紧密接触而不移动。 导爆管引出后，通过固定环上方的空放入筒体外侧的凹槽内，其上方的导爆管空弯曲度大于90度，以保证导爆管的稳定传输。最后盖上端盖，用黑胶布包裹，保证端盖与枪管结合牢固。 & nbsp& nbsp孔底安全起爆装置尾部呈倒凹状，便于传爆管将起爆药推到孔底。定位翼将起爆药保持在孔中，使其只能被推回，到位后不会从孔中掉落。 该装置于1989年12月通过了冶金部安全环保司主持的部级鉴定，并已批量生产。它具有良好的电阻，抗冲击性和耐摩擦性。 因此，将起爆药装入孔底和压缩空气装药的过程，绝不会因冲击和摩擦而导致雷管爆炸。此外，非电雷管本身具有不受杂电、静电威胁的性能，因此将其置于塑料外壳中，抗静电能力进一步提高。根据冶金部武汉安全环保研究所对压缩空气装药在野外的静能测量，当孔深≤20m时，其静能仅为0.5mJ，远小于导爆管的静电火花感度(0.5 MJ) & nbsp& nbsp根据Bracetor定律，该产品的抗静电性能指数为0.325J，国内近10个矿山推广10万发以上，未发生过早爆炸事故。我们已经测试和应用了20，000多轮，没有发生任何质量事故。可以说这款产品安全可靠，值得信赖。 & nbsp& nbsp1-桶；2-端盖；3-固定环4-凹槽；5缸壁；6-定位翼图3孔底安全起爆装置示意图[下一篇]2.3孔底爆破落矿技术:& nbsp& nbsp无底柱分段采矿法大多采用单排孔爆破落矿，其底部起爆网络如图4所示。 从图4中可以看出，这一操作过程首先在现场加工起爆药包，用输送管将起爆药包轻轻推入孔底，然后严格按照相关操作规程进行充气，从每个孔中收集导爆管，用黑色胶带将导爆管牢固均匀地绑在两个火雷管周围，即可起爆。 网络起爆顺序为:导火索-火雷管-导爆管-非电雷管-炸药。 & nbsp& nbsp& nbsp1-底部爆破装药；2-爆炸物；3-导爆管；4-火雷管图4孔底爆破网络图:2.3.1孔底爆破落矿工艺的优点:传统的孔口起爆技术是沿整个炮孔长度布设导爆管，以保证炸药的整个炮孔起爆。但是，孔底起爆和孔开口起爆的区别不仅仅是起爆点位置的变化，更重要的是爆破机理的巨大变化，从理论上讲；由于取消了导爆管，爆炸冲击波在炸药中传播，延长了爆轰气体产物对岩体的作用时间，爆破效果更好。 以一个10m长的孔为例，计算爆速为6500m/s，传播时间为15ms，而爆速为3300m/s，传播时间为3.0ms，是前者的两倍。 尖山铁矿已经试验过了；与孔起爆相比，二次炸药单耗降低了44.7%，这已为孔起爆的大量应用所证明。 2.3.2孔底爆破落矿过程& nbsp:& nbsp；只有比较才能鉴别，只有鉴别才能选择。 试验的指导思想是:在矿岩地质条件、爆破孔网参数、炸药种类、装药设备、施工工艺等条件相同的情况下，对孔内起爆和孔底起爆的爆破效果进行统计比较。 据统计，单排孔口起爆共6次，具体爆破效果见表1。 孔底爆破落矿新工艺经过10次试验，其爆破效果见表2。 【下】表1孔口起爆单排爆破试验效果统计表；爆破地点的爆破孔数量(一个)；爆破孔的总长度；1/m；设计矿石崩落量；井底到井底的距离；m矿石崩步(m)装药量Q/Kg一次炸药单耗(kg/t)二次炸药单耗(kg/t)散装产出率079.21.81950.230.0998.410.8无21007 M9 # 1089 . 57306902 . 21 . 81800 . 260 . 1038 . 79 . 9无3995 M15 # 75777 788509122990 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp平均值:0.2960 . 1110 . 39 . 26 & nbsp；& nbsp表2底部爆破单排爆破试验效果统计表、试验次数、爆破位置、爆破孔数(一个)、爆破孔总长度、1/m、设计矿崩、孔底至W /m爆破台阶底部的p/t距离(m)装药量、Q/Kg、一次爆破炸药单耗(kg/t)、二次爆破炸药单耗(kg/t)、大块率%延伸79。57306852 . 41 . 82600 . 370 . 0703 . 89 . 85无210/7995m/4 # 7422406702.1-2 . 51 . 8900 . 140 . 0876 . 215 . 95无312 55。56506402 . 51 . 62100 . 320 . 0754 . 111 . 5无513/7995m/4 # 628 . 56505002 . 61 . 61200 . 240 . 0846 . 017 . 5无615/。63.56505852 . 41 . 61500 . 250 . 0734 . 713 . 4无820/7995m/20 # 7446505202 . 41 . 61250 . 240 . 0805 . 4118无921/71007m 6945170306170 & nbsp；& nbsp1535 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp平均值:0.250.0805.214.7无& nbsp& nbsp& nbsp从表1和表2的对比可以看出，底孔起爆的爆破效果明显优于孔口起爆。 具体对比结果见表3。 & nbsp3底孔起爆和孔口起爆的爆破效果比较；爆破效果指数表；爆破型；井底启动:开场白1。爆破炸药单耗为KGT-10.25。0.28 & nbsp绝对减少值/kgt-1:0.03 & nbsp；& nbsp相对值下限(%):-10.7 & nbsp；& nbsp2.爆破块输出率5.2 & nbsp10.3 & nbsp绝对减少值/kgt-1:5.1 & nbsp；& nbsp相对减少值为% %-50 & nbsp；& nbsp二次破碎炸药单耗0.08:0.11 & nbsp；绝对减少值:0.03 & nbsp& nbsp相对减少值:27.3 & nbsp& nbsp3.延米爆破量/TM-114.7:12.8 & nbsp；绝对增值:1.5 & nbsp& nbsp相对增值:+15% & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp从表3可以看出，与传统的孔口起爆爆破相比，新的孔底起爆爆破技术的大块率由原来的10.3%下降到5.2%，下降了50%；一次爆破炸药单耗由0.28g/t降至0.25kg/t，下降了10.3%。此外，眉线完成率提高了38-45%，基本消除了悬顶现象。降低了爆破器材成本，每年节省爆破器材费用51.5万元，大大提高了矿山的综合经济效益。 【下一篇】3底部爆破孔网参数优化试验:& nbsp& nbsp爆破孔网参数优化是一项复杂的系统工程，其影响因素众多。 由于现场条件的限制，我们只进行了非常有限的测试工作。 有些仍有待进一步探索。 3.1现有爆破孔网参数分析:& nbsp杨家坝铁矿现有爆破孔网参数为:孔径70mm，孔底距2.0-2.4m，崩落步距1.8m 根据国内经验公式；最小抵抗线W=(20-25)d合适，即w = 1.4-1.75m。 显然接近实际崩落步距，孔底距不超过大块标准尺寸的3倍，即L底=0.6×3=1.8m，但实际值与经验公式相差太大。 炮孔密度只有1.2左右。 根据大孔距小抵抗线爆破原理，确定了合理的孔网参数。 3.2孔底起爆微差爆破:对于无底柱分段崩落采矿法，根据“带球放矿”的要求，每次放矿1-2排为宜。一般每次放矿一排，步距1.8m，采用单排孔爆破。 为了进一步优化孔网参数，我们对一排孔进行了6次孔间微差试验。每爆破2排孔，采用排间微差爆破试验6次，爆破效果见表4和表5。 & nbsp表4孔底起爆单排孔间毫秒爆破效果统计试验次数和时间孔数(个)孔总长度(m)设计崩矿量(t)实际出矿量(t)孔底距离(m)崩矿步距(m)装药量(kg)起爆药单耗(kg/t)大块率(%)延米爆破量(23/6995m 10667306962 . 21 . 81800 . 255 . 210 . 50 & nbsp:3335337343204951 & nbsp& nbsp1035 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp平均值:0.237 . 613 . 1 & nbsp；& nbsp& nbsp表5孔底起爆多排孔间毫秒爆破效果统计试验次数和时间孔数(个)孔总长度(m)设计崩矿量(t)实际出矿量(t)孔底距(m)崩矿步距(m)装药量(kg)起爆药单耗(kg/t)大块率(%)延米爆破量(21/4995m 1511210608202 . 21 . 3×22850 . 354 . 27 . 32 & nbsp26/7995m 1694106010002 . 41 . 3×22200 . 228 . 410 . 59 & nbsp:收盘& nbsp；计9563974005886:& nbsp；1755年& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp平均值:0.2966 . 89 . 26 & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp从表4和表5与孔底起爆的单排孔爆破效果对比可以看出，第一次爆破的单位炸药消耗量为0.25kg/t，前者分别为0.23 kg/t和0.29kg/t，这说明单排孔间微差爆破法仅降低了8%，而多排孔间微差爆破提高了18%，而爆破大块率为5.2。 与同时爆破相比，线性爆破量有所减少。因此，我们认为单排孔同步爆破是无底柱分段崩落法的最佳方法。 【下一篇】3.3集束扇形孔爆破试验:& nbsp所谓束孔，就是孔间距很小(即200mm)且相互平行的两对或三对孔，称为平行束孔。 详见图3。 孔底经过9次试验，爆破效果见表6。 & nbsp表6底部爆破束状孔试验爆破效果统计序号:爆破时间、爆破位置、爆破孔数量、爆破孔长度、L(m)、设计崩矿量、P(t)、实际崩矿量、P1(t)、装药量(kg)、爆破方式的爆破效果备注单次炸药消耗量、二次破碎、单次爆破块率(%)、延米爆破量(t/m)、 悬顶9/86 # 11110.97107201.8165孔间毫秒爆破0.2290 . 0624 . 56 . 5 & nbsp:33/86 # 11110.97106801.8180孔间毫秒爆破0.2650 . 0515 . 46 . 1 & nbsp:46/86 # 11110.97107001.8210孔间毫秒爆破 米94840.663905860:1695 & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp平均值:& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp0.3900.0534 . 47 . 1 & nbsp:& nbsp；& nbsp& nbsp从表3可以看出，与单排孔同时爆破相比，爆破大块率降低了15.4%，但一次爆破炸药单耗提高了20%，最近爆破量增加了一倍多。 产生上述结果的原因如下:平行集束扇形孔与一般扇形孔相比有两个特点。一是强化了侧孔爆破效果，可以防止隔墙和悬顶的发生，提高整体爆破效果；其次，增加了炮孔的密度系数，有利于降低大块率。 小官庄铁矿的生产实践表明，束状扇形孔在不悬顶的情况下发生坍塌，比普通扇形孔降低了20%。以上说明我们的实验是成功的，有效的。 图5显示了梁形扇形孔。 & nbsp& nbsp& nbsp图5光束扇炮压示意图:[下]3.4孔底起爆在无掏槽一次爆破中的扩展应用:& nbsp& nbsp一次爆破天井拉槽技术是汉江钢铁厂杨家坝铁矿的一大创新。我们先后四次采用孔底爆破落矿新工艺，均获得成功，取得了良好的爆破效果。详情见表7。 & nbsp表7不切井不开槽底部爆破一次成功爆破效果统计序号(96年)爆破地点爆破孔数(个)爆破孔深度(m)设计崩矿量(t)实际矿石效果量(t)装药量(kg)一次爆破单位装药量(kg/t)大块率备注爆破效果(%)悬顶123/8995 m50 27/8995m 585132400153917301.124无& nbsp317/9971m434032000241810750.44无& nbsp25/9971m413812002476.510210.41无& nbsp平均值:& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp0.735无& nbsp& nbsp& nbsp从表7可以看出，没有出现切井、拉槽、大块、悬顶现象。 因为没有自由面，一口井是一次爆破完成的，所以一次爆破炸药单耗高是合理的。 & nbsp井底起爆机制的初步探讨:& nbsp底部起爆的爆破效果优于孔口起爆，如破碎质量好、眉线损伤小、消除悬顶、爆破冲击波强度低等。 爆破机理如下:& nbsp由于爆轰气体产物和爆炸应力波的共同作用，炸药使矿石和岩石介质破碎。 4.1引爆产品的效果:& nbsp；孔口起爆时，由于爆轰气体产物立即逸出孔口，其能量的很大一部分释放在空气体中，产生强大的空气体冲击波，大大降低了对介质做功的能量，对介质的压力小，消失快，即爆轰气体的静态作用强度小，时间短；然而，洞底却不是这样。由于炸药在起爆点前的阻挡作用，爆轰气体产物以其全部能量作用于介质。另外，爆轰气体从孔底到孔口的较长时间内是在一个封闭的空范围内膨胀的，所以对介质的静态作用较强，需要较长的时间。 两者相比，后者远远优于前者。 4.2从爆炸应力波的作用分析:& nbsp孔底起爆时，爆炸应力波从孔底向孔口传播并产生叠加，因此高应力区指向孔口；爆炸应力波传播到孔口时，产生应力反射，呈现高拉应力，使岩体充分破碎，块率降低。孔口起爆时，爆炸应力波从孔口向孔底传播，高应力区指向孔底，孔口处于低应力区。当低应力传播到孔口时，产生的反射拉力较小，不利于介质的破碎，产生大块和悬顶。 4.3从爆炸应力场强度分析:& nbsp根据Xi建筑科技大学制作的扇形炮孔动态光弹性模型实验结果可知:& nbsp(1)当孔底起爆时，应力条纹的传播速度是孔口起爆速度的两倍。 在同一介质中，传播速度快的应力波强度高。 说明算术条纹模糊。 & nbsp& nbsp(2)孔底周围应力条纹的作用时间:& nbsp；& nbsp孔底起爆时，孔底周围密集应力带的作用时间是孔口起爆时间的2.45倍，因此前者有利于提高孔底周围介质的破碎质量。 & nbsp& nbsp总之，从爆破机理的研究和分析可知，扇形炮孔孔口爆破必然导致大块率高，爆破空气体爆破强度大，眉线破坏严重，容易挂顶。相反，孔底爆破必然会降低大块率，对爆破机理的分析和理论认识只是初步的，这必将促进孔底爆破技术的进一步应用和推广。 & nbsp结论5 & nbsp& nbsp& nbsp(1)用先进的炮孔爆破技术代替传统的炮孔爆破技术，是解决杨家坝矿大块率高、眉线破坏严重、顶板悬顶等问题的有效途径。工程实践表明，试验和应用是成功的，取得了显著的综合经济效益。 & nbsp& nbsp(2)该矿小型试验和推广应用证明，与原孔起爆相比，孔底起爆大块率降低50%，总炸药单耗降低15.3%，眉线破坏程度降低38-45%，杜绝了悬顶事件。 仅节约爆破器材一项，全年就可节约56万元以上，试验得出的技术经济指标均超过科研合同要求。特别是在汉江钢铁厂杨家坝铁矿开展了岩石爆破分级试验研究，填补了陕西省冶金矿山岩石爆破分级研究的空白。 该课题研究成果达到国内领先水平。 & nbsp& nbsp(3)我们对爆破孔网参数优化的试验研究是初步的，有些还需要进一步探索和完善。 对于无底柱大分段崩落法，采用单排同时爆破，爆破效果最佳。从理论上讲，平行束状扇形孔的爆破效果优于普通扇形孔，但由于钻孔技术要求高，其全面推广还需进一步探索。 & nbsp参考文献1。汉江钢铁二厂杨家坝铁矿关键开采技术鉴定资料。Xi冶金建筑学院、白银有色金属公司孔底爆破落矿过程孔网参数优化试验鉴定资料。
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