CN110332869A - 露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，该方法基于现场混装乳化炸药车的机械化装药技术，设计并使用了装药参数可调的露天矿山边坡成型爆破用不耦合药包，接着进行爆破后的效果统计分析与反馈，从而进一步优化调整露天矿山边坡光面爆破时的不耦合装药参数和施工工艺措施，直至边坡光面爆破的效果优良，其能够适应矿山地质条件复杂多变的特点，可灵活调整光面爆破装药参数，不断优化提升光面爆破的效果，从而有效保障露天矿山边坡工程的长期稳定性，而且要求施工效率高、施工成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，属于工程爆破领域。
背景技术
露天矿山开采的过程中，需要大规模的边坡成型控制爆破作业，一般采用预裂爆破或光面爆破，以确保露天矿山边坡的安全、稳定、美观。
多年实践表明，光面爆破更有利于减少边坡岩体的损伤，更加有利于边坡的长期稳定，且边坡成型更平整美观。因此，水利水电、交通、铁路等工程的高陡边坡，一般优先采用光面爆破技术施工，但光面爆破的施工效率低、施工成本较高。与水利水电、交通、铁路等行业的边坡工程相比，露天矿山边坡工程的规模往往更大，单位平方米边坡工程的预算较少，但是最终边坡的安全稳定性同样至关重要。
光面爆破需要严格控制光爆炮孔的装药量，往往采用不耦合装药结构，即炮孔内装药段的装药直径小于炮孔直径，合理控制炮孔内的延米装药量指标。通常情况下，使用成品小直径炸药卷进行光面爆破施工，将炸药卷依次排列并绑扎在竹片等骨架材料上，通过导爆索串联和起爆各个炸药卷，爆破器材的加工和装药过程劳动强度大、效率低，无法满足大型露天矿山边坡成型爆破施工的经济性要求。
大型露天矿山开采，爆破作业频繁、爆破规模大，通过现场混装炸药车进行机械化装药爆破作业，具有装药效率高、劳动强度低的优势。大型露天矿山边坡工程施工，亦要求施工效率高、综合成本低的新型光面爆破施工技术，既能够保证矿山边坡的长期稳定，而且能够适应矿山地质条件复杂多变的特点。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，该方法基于现场混装乳化炸药车的机械化装药技术，设计并使用了装药参数可调的露天矿山边坡成型爆破用不耦合药包，接着进行爆破后的效果统计分析与反馈，从而进一步优化调整露天矿山边坡光面爆破时的不耦合装药参数和施工工艺措施，直至边坡光面爆破的效果优良，其能够适应矿山地质条件复杂多变的特点，可灵活调整光面爆破装药参数，不断优化提升光面爆破的效果，从而有效保障露天矿山边坡工程的长期稳定性，而且要求施工效率高、施工成本低。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，所述方法包括：
对光面爆破用的不耦合药包进行装药，得到光面爆破装药结构；
堵塞光面爆破装药结构的炮孔，将炮孔外的起爆雷管与起爆网路连接，对炮孔内的不耦合药包进行起爆；
爆破后进行松散岩体的清理，露出光面爆破的保留边坡；
对光面爆破边坡眼痕率进行分段统计分析，得到光面爆破效果指标不佳的主要特征；
根据光面爆破效果指标不佳的主要特征和对应的位置，找出导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素；
根据导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素，优化光面爆破装药结构的参数；
重复上述操作，直至光面爆破效果符合要求。
进一步的，所述对光面爆破边坡眼痕率进行分段统计分析，具体包括：
将光面爆破装药结构分为上部堵塞段、中部装药段和底部坡脚段，对上部堵塞段、中部装药段和底部坡脚段的眼痕率进行统计分析。
进一步的，所述导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素包括堵塞长度偏长、药量偏大坡面超爆损伤、药量偏小坡面欠爆凸起以及底部药量不足跟脚多。
进一步的，所述根据导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素，优化光面爆破装药结构的参数，具体包括：
若存在堵塞长度偏长，则提高不耦合药包中装药软管的顶部绑扎位置，以增加不耦合药包的长度；
若存在药量偏大坡面超爆损伤，则加大不耦合药包中乳胶基质的发泡程度，以减小乳化炸药的密度；
若存在药量偏小坡面欠爆凸起，则降低不耦合药包中乳胶基质的发泡程度，以增大乳化炸药密度；
若存在底部药量不足跟脚多，则增大不耦合药包中装药软管的乳胶基质输入量，以使从装药软管底部溢出的乳化炸药增多。
进一步的，对光面爆破用的不耦合药包进行装药，得到光面爆破装药结构，具体包括：
提供光面爆破用的装药软管；
将起爆雷管的雷管脚线从装药软管的一端装入并送到装药软管的另一端，与起爆体连接，使起爆点所在的一端作为装药软管的底部，远离起爆点的一端作为装药软管的顶部，通过绑扎件绑扎装药软管的底部，使装药软管的底部留有排出孔；
将现场混装乳化炸药的装药器伸入装药软管中，控制装药速度和装药压力，向装药软管内定量输入乳胶基质，乳胶基质从装药软管顶部向底部挤压，使乳胶基质下部药面接近装药软管的底部绑扎件，乳胶基质上部药面不充满，装药完成后通过绑扎件绑扎装药软管的顶部，得到不耦合药包；
将不耦合药包送到炮孔底部，乳胶基质在炮孔内敏化和发泡，密度降低、体积膨胀，逐渐变成起爆感度合适的乳化炸药，此时实现不耦合药包的自适应调整，包括装药软管内的乳化炸药上部药面上涨，以填充装药软管不充满的部分，同时通过排出孔将乳化炸药挤出装药软管的底部，填充装药软管与炮孔底部之间的间隙，以强化炮孔底部装药，得到光面爆破装药结构。
进一步的，所述提供光面爆破用的装药软管，具体包括：
根据光面爆破的线装药密度要求，选定或订制加工某一直径的装药软管；
根据光面爆破的装药长度，截取比装药长度长0.2～0.5米的装药软管。
进一步的，所述装药软管的直径由q＝1/4πd2ρ0计算得到；其中，d为装药软管的直径，q为光面爆破的线装药密度，ρ0为现场混装乳化炸药装药密度的上限值。
进一步的，所述现场混装乳化炸药装药密度的上限值为1.3g/cm3。
进一步的，所述装药软管是外层为纤维编织层、内层为聚氯乙烯内衬的软管；或所述装药软管是限制变形的纤维增强约束的薄壁聚氯乙烯软管。
进一步的，所述起爆体为起爆具或起爆药包。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明方法基于现场混装乳化炸药车的机械化装药技术，设计并使用了装药参数可调的露天矿山边坡成型爆破用不耦合药包进行施工作业，通过爆破效果统计分析与反馈，进一步优化调整露天矿山边坡光面爆破时的不耦合装药参数和施工工艺措施，直至边坡光面爆破效果优良，特别适用于大型露天矿山边坡光面爆破的施工，提高了机械化装药作业程度，大大降低了劳动强度，同时降低了光面爆破施工成本。
2、本发明设计了露天矿山边坡光面爆破用的不耦合药包，其装药软管内填充有乳胶基质，装药软管的顶部和底部分别通过绑扎件绑扎，其中底部的绑扎件使装药软管的底部留有排出孔，利用了乳胶基质的敏化发泡机理，能够逐渐变成起爆感度合适的乳化炸药，并实现不耦合药包的自适应调整，包括装药软管内的乳化炸药上部药面上涨，以填充装药软管不充满的部分，同时通过排出孔将乳化炸药挤出装药软管的底部，填充装药软管与炮孔底部之间的间隙，以强化炮孔底部装药，特别适用于大型露天矿山边坡的光面爆破施工，提高了机械化装药作业程度，大大降低了劳动强度、提高了施工效率，降低了施工成本。
3、本发明利用露天矿山边坡光面爆破用的不耦合药包进行施工，该不耦合药包通过炮孔内装药软管的结构设计和现场混装乳化炸药需要发泡敏化的特点，实现不耦合药包的参数可调，包括炮孔内的装药高度、炮孔内的线装药密度、炮孔底部的强化装药量三个装药参数，以适应工程地质复杂多变和爆破参数频繁优化调整的需求，确保边坡工程的施工质量。
附图说明
图1为本发明实施例1的不耦合药包的自适应调整机理图。
图2为图1中A处放大图。
图3为本发明实施例2的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法的流程图。
其中，1-炮孔，2-不耦合药包，3-装药软管，4-起爆体，5-乳胶基质，6-第一绑扎件，7-第二绑扎件，8-排出孔，9-雷管脚线，10-上涨箭头，11-间隙，12-乳化炸药溢出流线。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本实施例提供了一种不耦合药包，其应用于露天矿山边坡光面爆破中，不耦合药包是指在炮径向间隔装药的药包，如图1和图2所示，不耦合药包2包括装药软管3，装药软管3置于炮孔1内，装药软管3的直径小于炮孔1的直径，即装药软管3与炮孔1孔壁之间留有间隙，装药软管3内的底部设有起爆体4，且装药软管3内填充有乳胶基质5，装药软管3的顶部通过第一绑扎件6绑扎，底部通过第二绑扎件7绑扎，其中第二绑扎件7使装药软管3的底部留有排出孔8；炮孔1外的起爆雷管与起爆网路连接，并通过雷管脚线9与起爆体4连接。
进一步地，装药软管3可以是外层为纤维编织层、内层为聚氯乙烯内衬的软管，也可以是限制变形的纤维增强约束的薄壁聚氯乙烯软管；装药软管3的直径由q＝1/4πd2ρ0计算得到；其中，d为装药软管的直径，q为光面爆破的线装药密度，ρ0为现场混装乳化炸药装药密度的上限值，本实施例取1.3g/cm3；装药软管的长度大于光面爆破的装药长度0.2～0.5m；起爆体4为起爆具或起爆药包；第一绑扎件5和第二绑扎件6均为绳子。
在本实施例中，在向装药软管3输入乳胶基质5时，通过排出孔8排出空气有利于乳胶基质5在装药软管3内输送和流动；装药完成时，乳胶基质5上部药面不充满，在将不耦合药包2送到炮孔1底部后，乳胶基质5在炮孔1内敏化和发泡，密度降低、体积膨胀，逐渐变成起爆感度合适的乳化炸药，此时实现不耦合药包2的自适应调整，包括装药软管3内的乳化炸药上部药面上涨，图1中可以看到上涨箭头10，以填充装药软管3不充满的部分，同时通过排出孔8将乳化炸药挤出装药软管3的底部，填充装药软管3与炮孔1底部之间的间隙11，图2中可以看到乳化炸药溢出流线12，以强化炮孔1底部装药。
本实施例的现场混装乳化炸药不耦合药包装药过程包括以下步骤：
1)根据光面爆破的线装药密度要求，选定或订制加工某一直径的装药软管，装药软管的直径根据下式计算得到：
q＝1/4πd2ρ0
其中，d为装药软管的直径，q为光面爆破的线装药密度，ρ0为现场混装乳化炸药装药密度的上限值，本实施例取1.3g/cm3。
2)根据光面爆破的装药长度，截取比装药长度约长0.2～0.5米的装药软管，该装药软管即为光面爆破用的装药软管。
3)用小直径的聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)管将起爆雷管的雷管脚线从装药软管的一端装入并送到装药软管的另一端，与起爆体连接，使起爆点所在的一端作为装药软管的底部，远离起爆点的一端作为装药软管的顶部，通过绑扎件绑扎装药软管的底部，使装药软管的底部留有排出孔。
4)将现场混装乳化炸药的装药器伸入装药软管中，控制合理的装药速度和装药压力，向装药软管内定量输入乳胶基质，乳胶基质从装药软管顶部向底部挤压，装药软管底部的排出孔排出空气有利于乳胶基质在装药软管内输送和流动，使乳胶基质下部药面接近装药软管的底部绑扎件，乳胶基质上部药面不充满。
5)装药完成后通过绑扎件在装药软管合理的位置绑扎顶部，装药软管的顶部绑扎件与底部绑扎件之间的距离为爆破方案设计的装药长度，得到不耦合药包。
6)现场通过炮棍将不耦合药包送到炮孔底部，乳胶基质在炮孔内敏化和发泡，密度降低、体积膨胀，逐渐变成起爆感度合适的乳化炸药，此时实现不耦合药包的自适应调整，包括装药软管内的乳化炸药上部药面上涨，以填充装药软管不充满的部分，同时通过排出孔将乳化炸药挤出装药软管的底部，填充装药软管与炮孔底部之间的间隙，以强化炮孔底部装药，得到光面爆破装药结构。
因此，本实施例的不耦合药包可以实现现场加工和装药爆破过程的一体化，具有施工效率高、成本低的优势。
实施例2：
如图3所示，本实施例提供了一种露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、对光面爆破用的不耦合药包进行装药，得到光面爆破装药结构，该步骤具体内容可以参见上述实施例1。
步骤二、堵塞光面爆破装药结构的炮孔，将炮孔外的起爆雷管与起爆网路连接，在爆破警戒后对炮孔内的不耦合药包进行起爆，堵塞时要确保炮孔内的不耦合药包不会遭到破坏。
步骤三、爆破后进行松散岩体的清理，露出光面爆破的保留边坡。
步骤四、对光面爆破边坡眼痕率进行分段统计分析，得到光面爆破效果指标不佳的主要特征。
本步骤中，对光面爆破边坡眼痕率进行分段统计分析，具体为：
将光面爆破装药结构分为上部堵塞段、中部装药段和底部坡脚段，对上部堵塞段、中部装药段和底部坡脚段的眼痕率进行统计分析。
光面爆破效果指标不佳的主要特征是指：上部堵塞段眼痕率低、中部装药段眼痕率低和底部坡脚段眼痕率低等。
步骤五、根据光面爆破效果指标不佳的主要特征和对应的位置，找出导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素。
若上部堵塞段眼痕率低，即对应的位置是上部堵塞段，其关键影响因素是堵塞长度偏长。
若中部装药段眼痕率低，即对应的位置是中部装药段，其关键影响因素是药量偏大坡面超爆损伤，或药量偏小坡面欠爆凸起。
若底部坡脚段眼痕率低，即对应的位置是底部坡脚段，其关键影响因素是底部药量不足跟脚多。
步骤六、根据导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素，优化光面爆破装药结构的参数。
本步骤中，优化光面爆破装药结构的参数，采取针对性的措施并在施工中落实，如下：
若存在堵塞长度偏长，则提高不耦合药包中装药软管的顶部绑扎位置，以增加不耦合药包的长度。
若存在药量偏大坡面超爆损伤，则加大不耦合药包中乳胶基质的发泡程度，如发泡剂的浓度、用量等，以减小乳化炸药的密度，实现装药强度的降低。
若存在药量偏小坡面欠爆凸起，则降低不耦合药包中乳胶基质的发泡程度，如发泡剂的浓度、用量等，以增大乳化炸药密度，实现装药强度的提高。
若存在底部药量不足跟脚多，则增大不耦合药包中装药软管的乳胶基质输入量，以使从装药软管底部溢出的乳化炸药增多，从而实现进一步加强炮孔底部强化装药。
步骤七、重复上述步骤一至步骤六，直至光面爆破效果符合要求。
关于光面爆破方案优化，具体需要工程地质情况和实际爆破效果的分析反馈信息，选择通过顶部绑扎位置调整装药长度，通过乳胶基质的发泡程度调整线装药密度，通过调整充入的乳胶基质量调整底部强化装药量等措施和手段，不断优化调整大型露天矿山边坡成型爆破参数、改善爆破效果，具有自适应性和可调节性。
关于不耦合药包及光面爆破方案优化方法，优先使用上述措施优化调整爆破参数，但当上述参数调整空间受限时，还可以通过调整光面爆破炮孔间距进行进一步优化调整。
综上所述，本发明基于现场混装乳化炸药车的机械化装药技术，设计并使用了装药参数可调的露天矿山边坡成型爆破用不耦合药包进行施工作业，通过爆破效果统计分析与反馈，进一步优化调整露天矿山边坡光面爆破时的不耦合装药参数和施工工艺措施，直至边坡光面爆破效果优良，特别适用于大型露天矿山边坡光面爆破的施工，提高了机械化装药作业程度，大大降低了劳动强度，同时降低了光面爆破施工成本。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利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专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其构思加以等同替换或者改变，都属于本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述方法包括：
对光面爆破用的不耦合药包进行装药，得到光面爆破装药结构；
堵塞光面爆破装药结构的炮孔，将炮孔外的起爆雷管与起爆网路连接，对炮孔内的不耦合药包进行起爆；
爆破后进行松散岩体的清理，露出光面爆破的保留边坡；
对光面爆破边坡眼痕率进行分段统计分析，得到光面爆破效果指标不佳的主要特征；
根据光面爆破效果指标不佳的主要特征和对应的位置，找出导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素；
根据导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素，优化光面爆破装药结构的参数；
重复上述操作，直至光面爆破效果符合要求。
2.根据权利要求1所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述对光面爆破边坡眼痕率进行分段统计分析，具体包括：
将光面爆破装药结构分为上部堵塞段、中部装药段和底部坡脚段，对上部堵塞段、中部装药段和底部坡脚段的眼痕率进行统计分析。
3.根据权利要求1所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素包括堵塞长度偏长、药量偏大坡面超爆损伤、药量偏小坡面欠爆凸起以及底部药量不足跟脚多。
4.根据权利要求3所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述根据导致光面爆破效果指标不佳的关键影响因素，优化光面爆破装药结构的参数，具体包括：
若存在堵塞长度偏长，则提高不耦合药包中装药软管的顶部绑扎位置，以增加不耦合药包的长度；
若存在药量偏大坡面超爆损伤，则加大不耦合药包中乳胶基质的发泡程度，以减小乳化炸药的密度；
若存在药量偏小坡面欠爆凸起，则降低不耦合药包中乳胶基质的发泡程度，以增大乳化炸药密度；
若存在底部药量不足跟脚多，则增大不耦合药包中装药软管的乳胶基质输入量，以使从装药软管底部溢出的乳化炸药增多。
5.根据权利要求1-4任一项所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，对光面爆破用的不耦合药包进行装药，得到光面爆破装药结构，具体包括：
提供光面爆破用的装药软管；
将起爆雷管的雷管脚线从装药软管的一端装入并送到装药软管的另一端，与起爆体连接，使起爆点所在的一端作为装药软管的底部，远离起爆点的一端作为装药软管的顶部，通过绑扎件绑扎装药软管的底部，使装药软管的底部留有排出孔；
将现场混装乳化炸药的装药器伸入装药软管中，控制装药速度和装药压力，向装药软管内定量输入乳胶基质，乳胶基质从装药软管顶部向底部挤压，使乳胶基质下部药面接近装药软管的底部绑扎件，乳胶基质上部药面不充满，装药完成后通过绑扎件绑扎装药软管的顶部，得到不耦合药包；
将不耦合药包送到炮孔底部，乳胶基质在炮孔内敏化和发泡，密度降低、体积膨胀，逐渐变成起爆感度合适的乳化炸药，此时实现不耦合药包的自适应调整，包括装药软管内的乳化炸药上部药面上涨，以填充装药软管不充满的部分，同时通过排出孔将乳化炸药挤出装药软管的底部，填充装药软管与炮孔底部之间的间隙，以强化炮孔底部装药，得到光面爆破装药结构。
6.根据权利要求5所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述提供光面爆破用的装药软管，具体包括：
根据光面爆破的线装药密度要求，选定或订制加工某一直径的装药软管；
根据光面爆破的装药长度，截取比装药长度长0.2～0.5米的装药软管。
7.根据权利要求6所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述装药软管的直径由q＝1/4πd2ρ0计算得到；其中，d为装药软管的直径，q为光面爆破的线装药密度，ρ0为现场混装乳化炸药装药密度的上限值。
8.根据权利要求7所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述现场混装乳化炸药装药密度的上限值为1.3g/cm3。
9.根据权利要求5所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述装药软管是外层为纤维编织层、内层为聚氯乙烯内衬的软管；或所述装药软管是限制变形的纤维增强约束的薄壁聚氯乙烯软管。
10.根据权利要求5所述的露天矿山边坡光面爆破效果的优化方法，其特征在于，所述起爆体为起爆具或起爆药包。
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|---|---|---|---|---|
| CN111426246A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-17 | 南阳市神威爆破工程有限公司 | 一种矿体边坡爆破优化方法 |
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