CN114705094A - 一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石灰石露天矿中深孔爆破技术，具体涉及一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构，依据基准条件计算出炮孔的设计孔网参数；所述的基准条件为台阶高度12m、坡面倾角750、垂直孔孔径200mm、前排孔超深2.5m、后排孔超深2m、平均炸药单耗0.190kg/t、基准孔网参数35m2，其中孔网参数为排距×孔距，孔网三角形布孔；根据基准条件的计算方法为：设计孔网参数=[1+（平均炸药单耗‑设计炸药单耗）÷平均炸药单耗]×基准孔网参数，其中设计炸药单耗根据爆区的可爆性进行选择；根据计算获得的设计孔网参数确定炮孔的孔距和排距。
Description
技术领域
本发明涉及石灰石露天矿中深孔爆破技术，具体涉及一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构。
背景技术
露天采矿作业主要包括穿孔、爆破、铲装、运输四大工艺。爆破是其中非常重要的一环，爆破质量的好坏及穿爆工序成本的高低直接影响铲装、运输、破碎等设备效率和矿山总成本。目前，国内外大中型露天矿普遍采用中深孔爆破技术进行矿体和围岩的爆破作业。对熔剂石灰石露天矿而言，好的爆破效果必须同时满足炸药单耗经济合理、根底率与大块率较低、块矿率较高的四项要求。经过几十年的爆破实践证明，对于炮孔孔径与孔向固定、地质条件复杂、爆破难度较大的石灰石矿山，无论采用常规的连续装药结构、分段装药结构、孔底间隔装药结构，还是通过增大超深、缩小孔网参数、加大单孔装药量等爆破技术手段，均难以同时满足上述四项基本要求。
分析原有装药结构的弊端，主要为:在不改变孔网负担面积的条件下，加大超深、增加药柱高度并不能加大炮孔底部单位面积的装药量，不但起不到克服根底的作用，而且会使下一个台阶上部产生较厚的粉碎层，降低下台阶爆破时的块矿率；现有的连续装药结构的孔口填塞高度通常为6-7m，过高的填塞造成了爆堆上部大块多，而为了减少爆堆上部大块所采取的分段装药结构，其孔口的填塞高度不足，易造成冲炮；前排孔采用连续装药结构，药柱高度过高，造成底盘抵抗线与最小抵抗线的差值过大，爆炸气体首先从最下抵抗线方向溢出，不但不利于克服根底，而且还容易产生飞石；整个爆区的炸药爆炸能量主要集中于炮孔中下部，炮孔上部爆炸能量不足，造成爆堆下部过粉碎、上部大块较多的不利局面；矿岩可爆性、炸药单耗、孔网参数、装药结构间的不匹配，使爆破效果难以取得实质性突破。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构，提出了“前排孔采用主副药柱装药结构、后排孔采用主副药柱加气体间隔装药结构、中深孔之间增加辅助浅孔弱药量装药结构的标准化组合装药结构，在标准化装药结构模式下，基于炸药单耗调整孔网参数”的爆破技术方案，使爆区爆炸能量分布相对合理、爆轰波峰值压力降低，在综合炸药单耗不增加、爆破飞石可控的前提下，采用新型组合式装药结构爆破技术，能够使爆堆的大块率和根底率大幅度降低、块矿率大幅提升，进而有效提升了铲装、运输工序的生产效率和矿石综合利用率，降低了生产直耗费用，解决了现有技术中存在的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构，依据基准条件计算出炮孔的设计孔网参数；
所述的基准条件为台阶高度12m、坡面倾角750、垂直孔孔径200mm、前排孔超深2.5m、后排孔超深2m、平均炸药单耗0.190kg/t、基准孔网参数35m2，其中孔网参数为排距×孔距（5m×7m=35m2），孔网三角形布孔；
根据基准条件的计算方法为：设计孔网参数=[1+（平均炸药单耗-设计炸药单耗）÷平均炸药单耗]×基准孔网参数，其中设计炸药单耗根据爆区的可爆性进行选择，将爆区的可爆性划分为难、中、易三类，对应的炸药单耗分别为0.220-0.196kg/t、0.195-0.185kg/t、0.184-0.168kg/t，在进行爆破设计时，根据以往经验确定爆区的设计炸药单耗，在保持装药结构与单孔装药量、超深值固定的情况下即可确定设计炸药单耗；
根据计算获得的设计孔网参数确定炮孔的孔距和排距，按照设计炸药单耗较基准炸药单耗增加或减少的百分比，采用反比例减少或增加的方法设计出孔网参数，并确定孔距和排距。
进一步炮孔包括前排孔、后排孔和辅助浅孔，所述的前排孔设有一列，后排孔设有两列，辅助浅孔设置有多个，前排孔和两列后排孔之间的间距为设计孔网参数确定的排距，后排孔每两个炮孔之间的间距为设计孔网参数确定的孔距，前排孔每两个炮孔之间的间距为设计孔网参数确定的孔距减小0.5m，辅助浅孔布设于前排孔和两列后排孔之间，辅助浅孔设置在相邻三个炮孔的重心位置，为有效克服底盘抵抗线，需要将前排孔的孔距减小0.5m。
进一步所述的前排孔采用主副药柱装药结构，前排孔孔深为14.5m，其中超深为2.5m，前排孔距离坡面顶部2.5m，前排孔距离坡面底部5.7m，前排孔下部为高度7.7m的主药柱,主药柱上部为高度4.9m的主填塞段，在主填塞段顶部为高度0.35m的副药柱，副药柱上部至孔口为高度1.65m副填塞段。
进一步所述的后排孔采用主副药柱加气体间隔装药结构，后排孔孔深为14m，其中超深为2m，后排孔下部为高度7m主药柱,主药柱上部为高度1m的气体间隔段，气体间隔段上部为高度4m的主填塞段，主填塞段顶部为高度0.35m的副药柱，副药柱上部至孔口为高度1.65m副填塞段。
进一步所述的辅助浅孔采用弱药量装药结构，辅助浅孔孔深为2m，辅助浅孔药柱高度0.35m,药柱上部至孔口为高度1.65m的填塞段。
本发明的有益效果是：
1.本发明设计前排孔采用主副药柱分段装药结构，主药柱的装药量占比达95%，大于原分段装药86%的占比，抛掷爆破和克服底盘抵抗线的作用更加有效。主填塞段高度达5m,远大于原有2m的填塞高度，不但能够有效避免冲炮现象发生，而且能够缓解主药柱的爆炸气体沿最小抵抗线过早逸散降低爆力问题。辅助药柱位于炮孔顶部，松动式爆破不但能够起到破碎炮孔上部大块的作用，而且能够避免飞石危害。
2.本发明设计后排孔采用主副药柱加气体间隔装药结构，主药柱的装药量占比达91%，大于原有分段装药86%的占比，抛掷爆破和克服抵抗线的作用更加有效。气体间隔不但能够起到降低爆轰气体峰值压力避免炮孔周围矿石过粉碎，而且起到增强爆力等作用。主填塞段高度达4m,能够有效避免冲炮现象发生。辅助药柱位于炮孔顶部，松动式爆破不但能够起到破碎炮孔上部大块的作用，而且能够避免飞石危害。
3.本发明设计在相邻三个中深孔的重心位置（中线交点）穿凿1个浅孔，浅孔底部集中装药量不超过10kg，弱装药量不但起到松动爆破、分割相邻炮孔间大块的作用，而且能够避免飞石危害。
4.本发明在中深孔爆破设计时采用标准化的装药结构模式，并根据以往积累的爆区可爆性难易程度，选取设计炸药单耗值，在装药结构不变的情况下，只需套用计算公式由设计炸药单耗计算出所对应的设计孔网参数，并确定孔距和排距，爆破后，再根据爆破效果优化炸药单耗和孔网参数，最终形成标准化的炸药单耗和孔网参数，使爆破设计及试验优化变得简单、实用。
5.本发明在中深孔爆破采用由前排孔主副药柱分段装药结构、后排孔主副药柱加气体间隔分段装药结构和辅助浅孔弱药量装药结构组成的标准化装药结构，使炸药爆炸能量分布趋于合理，解决了爆破根底和大块多、块矿率低的难题；在标准化组合装药结构模式，形成了孔网参数与炸药单耗的关系式，使中深孔爆破设计要素转变为炸药单耗和孔网参数的设计。
附图说明
图1是本发明组合装药结构剖面结构示意图；
图2是本发明组合装药结构炮孔布置平面图。
图中：1.前排孔，2.后排孔，3.辅助浅孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
实施例一：
根据基准条件为台阶高度12m、坡面倾角750、垂直孔孔径200mm、前排孔超深2.5m、后排孔超深2m、平均炸药单耗0.190kg/t、基准孔网参数35m2，其中孔网参数为排距×孔距（5m×7m=35m2），孔网三角形布孔，利用公式“设计孔网参数=[1+（平均炸药单耗-设计炸药单耗）÷平均炸药单耗]×基准孔网参数”，其中设计炸药单耗选取0.190kg/t，得到设计孔网参数35m2（5m×7m=35m2），得到以下炮孔参数：
前排孔1采用主副药柱装药结构，前排孔1孔深为14.5m，其中超深为2.5m，前排孔1孔距7-0.5=6.5m，前排孔1距离坡面顶部2.5m，前排孔1距离坡面底部5.7m，前排孔1下部为高度7.7m的主药柱,主药柱装药量210kg，主药柱上部为高度4.9m的主填塞段，在主填塞段顶部为高度0.35m的副药柱，副药柱装药量10kg，副药柱上部至孔口为高度1.65m副填塞段；
后排孔2采用主副药柱加气体间隔装药结构，后排孔2孔深为14m，其中超深为2m，后排孔2孔距7m，后排孔2下部为高度7m主药柱,主药柱装药量195kg，主药柱上部为高度1m的气体间隔段，气体间隔段上部为高度4m的主填塞段，主填塞段顶部为高度0.35m的副药柱，副药柱装药量10kg，副药柱上部至孔口为高度1.65m副填塞段。
辅助浅孔3采用弱药量装药结构，辅助浅孔3布设于相邻三个中深孔的重心位置（中线交点），辅助浅孔孔深为2m，辅助浅孔药柱高度0.35m,孔底集中装药10kg，药柱上部至孔口为高度1.65m的填塞段。
实施例二：
根据基准条件为台阶高度12m、坡面倾角750、垂直孔孔径200mm、前排孔超深2.5m、后排孔超深2m、平均炸药单耗0.190kg/t、基准孔网参数35m2，其中孔网参数为排距×孔距（5m×7m=35m2），孔网三角形布孔，利用公式“设计孔网参数=[1+（平均炸药单耗-设计炸药单耗）÷平均炸药单耗]×基准孔网参数”，其中设计炸药单耗选取采场最难爆区域适宜的炸药单耗为0.220kg/t，求得该区域的设计孔网参数29.47m2，可以设计后排孔2的孔距为6.55m、排距为4.5m ，根据以往爆破经验，为有效克服底盘抵抗线，需要将前排孔的孔距减小0.5m，因此设计前排孔的孔距为6.05m，各炮孔其余参数与实施例一一致。
经试验论证，采用本发明的组合装药结构后，在保持平均炸药单耗不变的条件下，爆堆大块率由原来的55个/万吨降低至37个/万吨以内，根底率由原1.32个/万吨减低至0.85个/万吨以内；电铲铲装效率提高18%，大车油耗降低5.8%；成品矿块矿率提高了2个百分点以上，测算采矿直耗费用降低5%以上。
Claims (5)
1.一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构，其特征在于：依据基准条件计算出炮孔的设计孔网参数；
所述的基准条件为台阶高度12m、坡面倾角750、垂直孔孔径200mm、前排孔超深2.5m、后排孔超深2m、平均炸药单耗0.190kg/t、基准孔网参数35m2，其中孔网参数为排距×孔距，孔网三角形布孔；
根据基准条件的计算方法为：设计孔网参数=[1+（平均炸药单耗-设计炸药单耗）÷平均炸药单耗]×基准孔网参数，其中设计炸药单耗根据爆区的可爆性进行选择；
根据计算获得的设计孔网参数确定炮孔的孔距和排距。
2.根据权利要求1所述的一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构，其特征在于：炮孔包括前排孔（1）、后排孔（2）和辅助浅孔（3），所述的前排孔（1）设有一列，后排孔（2）设有两列，辅助浅孔（3）设置有多个，前排孔（1）和两列后排孔（2）之间的间距为设计孔网参数确定的排距，后排孔（2）每两个炮孔之间的间距为设计孔网参数确定的孔距，前排孔（1）每两个炮孔之间的间距为设计孔网参数确定的孔距减小0.5m，辅助浅孔（3）布设于前排孔（1）和两列后排孔（2）之间，辅助浅孔（3）设置在相邻三个炮孔的重心位置。
3.根据权利要求2所述的一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构，其特征在于：所述的前排孔（1）采用主副药柱装药结构，前排孔（1）孔深为14.5m，其中超深为2.5m，前排孔（1）距离坡面顶部2.5m，前排孔（1）距离坡面底部5.7m，前排孔（1）下部为高度7.7m的主药柱,主药柱上部为高度4.9m的主填塞段，在主填塞段顶部为高度0.35m的副药柱，副药柱上部至孔口为高度1.65m副填塞段。
4.根据权利要求2所述的一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构，其特征在于：所述的后排孔（2）采用主副药柱加气体间隔装药结构，后排孔（2）孔深为14m，其中超深为2m，后排孔（2）下部为高度7m主药柱,主药柱上部为高度1m的气体间隔段，气体间隔段上部为高度4m的主填塞段，主填塞段顶部为高度0.35m的副药柱，副药柱上部至孔口为高度1.65m副填塞段。
5.根据权利要求2所述的一种改善石灰石露天矿中深孔爆破效果的组合装药结构，其特征在于：所述的辅助浅孔（3）采用弱药量装药结构，辅助浅孔（3）孔深为2m，辅助浅孔（3）药柱高度0.35m,药柱上部至孔口为高度1.65m的填塞段。
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