CN102607353B - 一种露天台阶孔间微差控制爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种露天台阶孔间微差控制爆破方法，涉及采矿技术领域，为解决既能获得较好的破碎度，减轻爆破震动危害，又能够有效实施大规模爆破的问题而发明。所述露天台阶孔间微差控制爆破方法，包括：对同一排炮孔中的各个炮孔，按照每米孔距1-5ms的延迟时间进行孔间微差累加，实施孔间微差间隔起爆；对排间的各炮孔，按照每米排距10-30ms的延迟时间进行孔间微差累加，实施排间微差间隔起爆；并且对于至少一个炮孔，内部采用多个起爆弹或间隔装药的方式设置，并实施孔内微差间隔起爆。本发明的系统方法适用于露天矿的开采，以及大型的土石方工程、水电工程、市政工程及大型的地下厂房开挖施工等。

Description

一种露天台阶孔间微差控制爆破方法

技术领域

本发明涉及采矿工程技术领域，尤其涉及一种露天台阶孔间微差控制爆破方法。

背景技术

台阶爆破，也叫梯段爆破，指在事先设计好的台阶上进行钻孔作业，装入柱状药包进行的爆破方式。它是现代爆破工程应用最广的爆破方式，露天矿开采、铁路公路路堑工程、水电工程、沟槽基坑开挖、地下峒室开挖等规模开挖都离不开台阶爆破。

微差爆破又叫毫秒爆破(millisecondblasting)，是利用毫秒雷管或其他毫秒延期起爆装置，实现装药按顺序起爆的方法。由于前后相邻段药包爆炸时间间隔极短，致使各药包造成的能量场相互发生影响而产生一系列良好的效果。

现有技术中的露天台阶爆破，大多使用高精度导报管雷管的地表管串联孔内大延时的逐孔起爆技术和普通的导爆管雷管实施的排间微差起爆。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有的露天台阶爆破存在如下缺点：

高精度导爆管雷管的延期时间是固定的，孔间的间隔时间调整非常有限，通常出现多个炮孔同时起爆，不仅导致地震波增大，一定程度上造成了对边坡和周围环境的危害，而且破碎效果较差，大块率较高。尤其在多排孔爆破时，这种现象就更为明显，这样就限制了爆破的排数，从而使爆破规模受到一定的限制。数码电子雷管应用刚刚起爆，还没有形成系统爆破方法。

发明内容

本发明提供一种露天台阶孔间微差控制爆破方法，既能获得较好的破碎度、提高铲装效率，降低采矿成本，又能够有效实施大规模爆破，爆破规模不受炸药总量的限制。

为达到上述目的，本发明的实施例露天台阶孔间微差控制爆破方法采用如下技术方案：

对开设在台阶上的炮孔采用数码电子雷管进行孔间微差间隔起爆；其中

对同一排炮孔中的各个炮孔，按照每米孔距1-5ms的延迟时间进行孔间微差累加，实施孔间微差间隔起爆；

对排间的各炮孔，按照每米孔距10-30ms的延迟时间进行排间微差累加，实施孔间微差间隔起爆；并且

对于至少一个炮孔，内部采用多个起爆弹或间隔装药的方式设置，并根据如下方式确定相互的间隔起爆时间：

T＝L/S

其中，T为炮孔内相互的间隔起爆时间，L为炮孔内多个起爆弹或药包间的间隔距离，S为炮孔内所装炸药的爆速。

本发明露天台阶孔间微差控制爆破方法中，由于采用数码电子雷管实施孔间微差爆破的控制，孔间间隔时间可以根据需要进行设定和调整，使各炮孔起爆时间相互错开，避免产生震动峰值，此外还可根据设计的间隔时间进行爆破，实测相邻两孔的地震波形，在地震波的波形振幅不叠加，不超过主振幅的条件下，可以继续缩短或增加时间，不导致振幅叠加的最小时间是最优的时间，且频率高，炸药能量利用率高，爆破效果好，降低爆破震动危害，降低采矿成本，有利于增加爆破的炮孔数，从而利于实施大规模爆；并且本发明中对水平方向上每排炮孔中的各个炮孔，按照每米孔距1-5ms的延迟时间进行孔间微差间隔起爆，纵向方向上多排炮孔爆破时，每排孔的时间设计按照10-30ms/s累加组合，对于垂直于水平面方向上的炮孔内，采用多个起爆弹或间隔装药时，依据炸药爆速选择相互的间隔时间，由于实现了水平方向时间累加，纵向方向上的时间累加，垂直方向上的时间间隔，实现大规模的孔间微差间隔起爆成为可能，在有效降低爆破震动危害的同时，又利于合理利用相邻炮孔炸药爆炸能量的叠加，以获得较好的破碎效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的实施例露天台阶孔间微差控制爆破方法的流程图；

图2所示为本发明实施例中炮孔布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例一种露天台阶孔间微差控制爆破方法进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图1、及图2所示，本发明实施例露天台阶孔间微差控制爆破方法，包括步骤：

S10、在设计的平整台阶上钻设多排炮孔；

S11、在所述炮孔中装入炸药，以及将数码电子雷管按设定的雷管编号装入对应的炮孔中；

S12、将所述数码电子雷管联网，通过所述数码电子雷管，设置各炮孔之间药包起爆的间隔时间；

S13。对开设在台阶上的多排炮孔采用所述数码电子雷管进行微差间隔起爆；其中，对水平方向上的同一排炮孔中的各个炮孔，按照每米孔距1-5ms，记为1-5ms/m，的延迟时间进行孔间微差累加，实施孔间微差间隔起爆，对纵向方向上的排间的各炮孔，又称为纵向方向的同一列炮孔中的各炮孔，按照每米排距10-30ms的延迟时间进行排间微差累加，实施排间微差间隔起爆；对垂直于水平面方向上的至少一个炮孔，内部采用多个起爆弹或间隔装药进行孔内微差间隔起爆，并根据如下方式确定相互的间隔起爆时间：

T＝L/S

其中，T为炮孔内相互的间隔起爆时间，L为炮孔内多个起爆弹或药包间的间隔距离，S为炮孔内所装炸药的爆速，比如所装炸药的爆速为2.0-5.5m/ms。

参看图2所示，水平方向，即平行于X方向的若干炮孔形成排炮孔，纵向方向，即平行于Y方向的若干炮孔形成列炮孔，X和Y所形成的面为水平面，Z方向垂直于X和Y所形成的水平面。

所述的数码电子雷管或称数码雷管，内置有微型电子芯片，具有延期精度高，延期时间可灵活设定等特点，其本身没有延期时间，根据工程的需要设定延期时间；具有两线制双向组网通信、孔内在线编程能力，可实现宽范围、小间隔延期数据的孔内延期时间设定，起爆精确性好。雷管状态可在线检测、延期时间可在线校准、使用安全、网路设计简单、操作使用方便，其相对的延期时间误差低于1％。

本发明露天台阶孔间微差控制爆破方法中，由于采用数码电子雷管实施孔间微差爆破的控制，孔间间隔时间可以根据需要进行设定和调整，使各炮孔起爆时间相互错开，避免产生震动峰值，此外还可根据设计的间隔时间进行爆破，实测相邻两孔的地震波形，在地震波的波形振幅不叠加，不超过主振幅的条件下，可以继续缩短或增加时间，不导致振幅叠加的最小时间是最优的时间，且频率高，炸药能量利用率高，爆破效果好，降低爆破震动危害，降低采矿成本，有利于增加爆破的炮孔数，从而利于实施大规模爆；并且本发明中对水平方向上每排炮孔中的各个炮孔，按照每米孔距1-5ms的延迟时间进行孔间微差间隔起爆，纵向方向上多排炮孔爆破时，每排孔的时间设计按照10-30ms/s累加组合，对于垂直于水平面方向上的炮孔内，采用多个起爆弹或间隔装药时，依据炸药爆速如2.0-5.5m/ms选择相互的间隔时间，在有效降低爆破震动危害的同时，又利于合理利用相邻炮孔炸药爆炸能量的叠加，以获得较好的破碎效果。

为了达到较为理想的爆破效果，根据本发明的一实施例，在对开设在台阶上的炮孔采用数码电子雷管进行孔间微差间隔起爆之前，包括：根据设计的间隔时间进行爆破，实测相邻两孔的地震波形，在地震波的波形振幅不叠加，不超过主振幅的条件下，缩短或增加所述孔间微差间隔起爆的延迟时间。例如，设计炮孔间间隔时间是6ms，测量的两个炮孔爆破振动峰值不叠加，当设计5ms时振动峰值叠加，确定孔间间隔时间为6ms。不导致振幅叠加的最小时间是最优的时间，根据该最优的时间获得的爆破震动频率高，炸药能量利用率高，爆破效果好。

在一实施例中，对每排炮孔中的各个炮孔，采用数码电子雷管按照大于或等于1ms/m、小于2ms/m的延迟时间进行孔间微差累加，实施孔间微差间隔起爆，这样能进一步降低爆破震动危害，获得更好的破碎效果。

在一实施例中，所述对开设在台阶上的多排炮孔采用数码电子雷管进行微差间隔起爆包括：对各排炮孔，采用数码电子雷管按照每米排距大于15ms、小于或等于30ms的延迟时间进行孔间微差累加，实施排间间隔起爆。如采用数码电子雷管按照每米排距17、18ms或20ms的延迟时间进行孔间微差累加，实施排间微差间隔起爆。对垂直于水平面方向上的炮孔内，采用多个起爆弹或间隔装药时，依据炸药爆速2.5-5.5m/ms选择相互的间隔时间。

在另一实施例中，当有自由面时，靠近自由面的一排炮孔，孔距8米，即控制排的各炮孔的微差爆破时间选择8-16ms。排间延期时间的选择，根据10-20ms/m的松散度确定排间延期时间，排间4米时，选40-80ms，5米时选50-100ms，6米时选60-120ms，7米时选70-140ms，8米时选80-160ms，同时在进行爆破模拟时将爆区内的延期时间相同或间隔时间很小的炮孔延期错开，错开的原则是尽量保持等时线平行，以保持良好的爆堆形状。

对排间的各炮孔，采用数码电子雷管按照每米排距10-30ms的延迟时间进行排间微差累加，实施排间微差间隔起爆，能够保证爆堆松散，容易挖掘，铲装效率高。岩石硬时取上述范围中的小值，便于破碎，岩石软时取取上述范围中的大值，便于松散。

在一实施例中，所述对开设在台阶上的多排炮孔采用数码电子雷管进行微差间隔起爆包括：在岩石中硬以下，且较发育的情况下，对各排炮孔采用数码电子雷管按照20-25ms/m的延迟时间进行排间微差间隔起爆；或者

采用抛掷爆破时，对各排炮孔采用数码电子雷管按照25-30ms/m的延迟时间进行排间微差间隔起爆。其中的抛掷爆破指的是现有技术中炸药爆炸时，被爆破岩体的一部分沿最小抵抗线方向抛出一定距离的爆破方法。

这样能够获得好的爆破效果，得到好的松散度，能够使挖掘和矿石破碎更容易，降低了设备的磨损和损坏，降低破碎机的能耗，增加铲装设备的满斗率，增加了矿山的生产效率，降低二次爆破量。

在一实施例中，所述对开设在台阶上的多排炮孔采用数码电子雷管进行微差间隔起爆包括：当一次爆破的炮孔的排数在3排以上时，最后一排的延时应选择延时加长，最后一排炮孔的起爆时间按照25-30ms/m的延迟时间进行延迟，以实现沉降沟明显后冲小的目的。

在本发明一实施例中，以降振为目的时，整个爆区任意两孔的孔间微差间隔时间小于25ms，这样使爆破震动频率会大于40HZ，小于10ms，爆破振动频率大于100HZ，小于8ms，爆破振动频率大于125HZ，6ms时，爆破振动频率等于167HZ，小于6ms时，爆破振动峰值叠加，会增加振动，从而会减轻对爆区附近结构建筑物的冲击或震动破坏。法律法规规定的空气冲击波和地震波是有固定限度的，过高的空气冲击波和地震波会造成结构损害，并会引起周围居民的抱怨，通常大多数的结构建筑物有几个自然振动频率，都在40赫兹以下，大多数在5-10HZ，而使爆破震动频率大于40HZ，则会减轻对爆区附近结构建筑物的冲击或震动破坏。

进一步地，所述对开设在台阶上的多排炮孔采用数码电子雷管进行微差间隔起爆包括：按照等时线平行的原则进行延期时间的设计，当炮孔的炮孔不规则时，按照等时线平行的原则进行调整，调整不规则的炮孔的延期时间，保证等时线趋于平行或基本平行。

当炮孔不规则时，按照等时线平行的原则，调整不规则炮孔的延期时间，采用布设假设孔等方式，保证等时线平行，对零星不规则的炮孔同样按照等时线平行的原则进行延期时间设计；等时线平行了，爆堆形状规则，松散度好，铲装效率高。

其中，所述对开设在台阶上的多排炮孔采用数码电子雷管进行微差间隔起爆包括：所述数码电子雷管的起爆点设在靠近自由面的薄弱面，优选靠近台阶自由面端部的位置，铲装设备开始铲装作业的位置，并使每个炮孔起爆后岩石移动方向指向起爆点方向。便于铲装设备从起爆点处按照一个方向铲装。

控制爆破震动危害的最基本的手段是采用孔间微差逐孔顺序点火，进而限制单段起爆药量，错开爆破震动峰值。在本发明实施例中，以降震为目的时，任意相近的两孔的间隔时间大于6ms-30ms，优选8ms-15ms。试验证明，相近两孔的间隔时间低于6ms应力波会叠加，会加重危害。因此相近两孔的间隔时间大于6ms是避免震动波峰值叠加的一种技术手段，相近两孔的间隔时间应大于6ms。

上述各实施例露天台阶孔间微差控制爆破方法，主要适用于爆区主炮孔的爆破，对位于爆区主炮孔和预裂孔之间的辅助孔(用于硬岩)、缓冲孔的爆破也可采用上述实施例中所述的孔间和排间微差间隔起爆。

本发明实施例露天台阶孔间微差控制爆破方法，使得爆破规模能够扩大，这样可以有效减少每次爆破形成的最后一排和侧面的后冲破坏或形成散岩，爆破后冲和侧冲一旦形成岩石裂隙，就会形成表面孤石和伞岩，在下次爆破时必然产生大块。因而爆破区域扩大后，形成表面孤石和伞岩的机会就会减少，相对于规模的爆破，大块率降低5-10％。

本发明所述的大规模孔间微差爆破技术同样适合小规模的爆破，如不足100个炮孔，大规模的爆破可以达到1000孔以上，假设按照1ms间隔，理论上现有的产品可以达到16000个炮孔。因而只要限定最大一段药量是单孔药量，或者是可以接受水平的最大一段药量，采用数码电子雷管、只要爆破场地适合，就可以组织大规模的爆破，能够维持爆破振动速度在可接受的水平，扩大爆区规模，降低大块率、降低采矿成本、降低爆破成本、提高铲装效率、提高施工效率、降低管理成本，同时可以降低设备的损耗。

本发明上述实施例中的“排间”是指相邻排之间。

现有技术中采用数码电子雷管的大规模露天矿孔间微差间隔起爆没有系统化的方法，本发明首次提出了一种对水平方向、纵向、垂直水平面方向三维的孔间微差爆破方法。采用数码电子雷管进行大规模孔间微差爆破，能够利用数码电子雷管时间可调的特性，将三维空间的最大一段起爆药量限定到最低的限度，在炮孔排数一定的前提下，爆破震动峰值不增加或维持一个定值，从而可以扩大爆区规模，进而进一步降低爆破成本，减少设备移动次数，降低大块率，降低管理成本，提高铲装效率，降低采矿成本。

本发明所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，同样适合大型的土石方工程、水电工程、市政工程、大型地下厂房峒室工程等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，包括：

对开设在台阶上的炮孔采用数码电子雷管进行孔间微差间隔起爆；其中

对同一排炮孔中的各个炮孔，采用数码电子雷管按照每米孔距大于或等于1ms、小于2ms的延迟时间进行孔间微差累加，实施孔间微差间隔起爆；

对排间的各炮孔，按照每米排距10-30ms的延迟时间进行排间微差累加，实施排间微差间隔起爆；并且

对于至少一个炮孔，内部采用多个起爆弹或间隔装药的方式设置，并根据如下方式确定相互的间隔起爆时间：

T=L/S

其中，T为炮孔内相互的间隔起爆时间，L为炮孔内多个起爆弹或药包间的间隔距离，S为炮孔内所装炸药的爆速。

2.根据权利要求1所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，在对开设在台阶上的炮孔采用数码电子雷管进行孔间微差间隔起爆之前，包括：根据设计的间隔时间进行爆破，实测相邻两孔的地震波形，在地震波的波形振幅不叠加，不超过主振幅的条件下，缩短或增加所述孔间微差间隔起爆的延迟时间。

3.根据权利要求1或2所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，对排间的各炮孔，按照每米排距大于15ms、小于或等于30ms的延迟时间进行排间微差累加，实施排间微差间隔起爆。

4.根据权利要求3所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，

对排间的炮孔采用数码电子雷管按照每米排距15-25ms的延迟时间进行排间微差间隔起爆；或者

采用抛掷爆破时，对排间的炮孔采用数码电子雷管按照每米排距25-30ms的延迟时间进行排间微差间隔起爆。

5.根据权利要求3所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，当一次爆破的炮孔的排数在3排以上时，最后一排炮孔的起爆时间按照每米孔距25-30ms的延迟时间进行延迟。

6.根据权利要求1所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，所述对开设在台阶上的炮孔采用数码电子雷管进行孔间微差间隔起爆包括：

按照等时线平行的原则进行延期时间的设计，当炮孔的炮孔不规则时，按照等时线平行的原则进行调整，调整不规则的炮孔的延期时间，保证等时线基本平行。

7.根据权利要求1所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，所述数码电子雷管的起爆点设在靠近自由面的薄弱面，铲装设备开始铲装作业的位置，并使每个炮孔起爆后岩石移动方向指向起爆点方向。

8.根据权利要求1、2、6或7所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，当以降低爆破振动为目的时，整个爆区任意相近两孔的孔间微差间隔时间为6ms-30ms。

9.根据权利要求1、2、6或7所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，当以降低爆破振动为目的时，整个爆区任意相近两孔的孔间微差间隔时间为8ms-15ms。

10.根据权利要求1、2、6或7所述的露天台阶孔间微差控制爆破方法，其特征在于，当整个爆区任意两孔的孔间微差间隔时间小于6ms时，按照等时线平行的原则分配时间，使得两孔的起爆时间不一致。