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在露天矿的正常生产中,穿孔作业是露天生产工艺的重要环节之一,它是露天开采的第一道工序。其主要任务是有效地破碎矿岩,为后续的采装工艺创造有利条件。金属矿山的矿岩坚硬,条件复杂,穿孔爆破往往成为露天开采的薄弱环节。一般说来,穿孔速度和炮孔质量对爆破、采装以及破碎等各项作业都有影响,根据矿岩性质不同,生产能力和穿孔费用差别很大。在中硬和坚硬矿岩中,穿孔费用约占矿岩开采成本的10%~20%,在软岩和煤矿中约占5%~8%。穿孔工作的好坏,对其后的爆破、采装等工作有很大影响,特别是矿岩坚硬、穿孔技术又不够完善时,它往往成为露天开采的薄弱环节。因此,如何进一步提高穿孔技术,改善穿孔质量,加速露天矿的建设具有很现实的意义。
穿孔作业的目的是为爆破工作提供放炸药的孔穴。穿孔作业质量的好坏,在一定程度上取决于穿孔方法与穿孔设备,并直接影响随后的爆破及采装工作。
目前露天矿使用的穿孔方法,分为机械穿孔和热力穿孔。机械穿孔适用于各种硬度的矿岩,是当前最普遍应用的方法;热力穿孔因成本太高和尚存在一些技术问题,只是在十分坚硬的铁燧石中应用。此外,化学和声波穿孔尚在研究之中。
露天矿穿孔设备按其穿孔深度分为深孔和浅孔凿岩设备。深孔穿孔设备主要是牙轮钻机和潜孔钻机。20世纪50年代,钢绳冲击式钻机在我国露天煤矿被广泛采用,但随着新型钻机的不断研发和应用,钢绳冲击式钻机由于操作笨重、效率低、成本高、对矿岩力学性质的适应性差,已经基本淘汰。在大部分露天矿山的穿孔作业中,已逐渐被潜孔钻机和牙轮钻机所取代。小型露天矿山的主要穿孔设备,以及大、中型露天矿的二次破碎、采场边坡清理、三角岩体清理、根底消除以及露天矿硐室工程等凿岩作业,则主要用手持式凿岩机和凿岩台车。其分类如下:
露天矿山穿孔设备的选择,主要取决于矿岩性质、开采规模和炮孔直径。各种钻机的合理孔径和使用范围如表1-1-1所示。
表1-1-1 各种钻机可钻孔径和使用条件
我国露天矿山各种穿孔设备数量和比重如表1-1-2所示。
表1-1-2 我国露天矿山各种穿孔设备数量和比重