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多排孔微差挤压爆破,是在工作面残留有爆渣情况下的多排孔微差爆破。渣堆的存在是为挤压创造的必要条件,一方面能延长爆破的有效作用时间、改善炸药能的利用率和破碎效果,另一方面能控制爆堆宽度,避免矿岩飞散。
根据我国一些矿山使用多排孔微差挤压爆破的经验,应注意下列几个问题。
(1)渣堆厚度及松散系数。首先,渣堆厚度决定了挤压爆破时刚性支撑的强弱,从最大限度利用爆炸能出发,可按式(7-21)求得:
(7-21)
式中B―渣堆厚度,m;
Kc―矿岩松散系数;
Wd―底盘抵抗线,m;
ε―爆炸能利用系数,一般取0. 04 -0.20;
q―单位炸药消耗量,kg/m3;
E―岩体弹性模量,kg/m2;
E0 ―炸药的热能,kJ・m/ kg;
σ―岩体挤压强度,k/m2。
在露天矿中,对于较弱的岩体,一般B= 10 - 15m;对于较硬的岩体,一般B=20 -25m。
其次,渣堆厚度也决定了爆破后的爆堆宽度。随着渣堆厚度的增加,爆堆前冲距离减少,表7-5所示是渣堆厚度对爆堆宽度的影响。为了保护台阶工作面线路,可参照表7-5中的数据选取渣堆厚度。
表7-5渣堆厚度对爆堆宽度的影响
岩石坚固性系数 |
单位炸药消耗量 /kg.m-3 |
下述渣堆厚度时爆堆前移距离/m |
||||||
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
||
17 -20 |
0.70 -0.95 |
31 |
27 |
20 |
15 |
10 |
5 |
0 |
13 -17 |
0.50 -0.80 |
27 |
21 |
13 |
5 |
0 |
|
|
8 -13 |
0.30 -0.60 |
15 |
11 |
0 |
|
|
|
|
此外,挤压爆破的应力波在岩体与渣堆界面上,一部分反射成拉伸波继续破坏岩体,一部分呈透过波传人渣堆而被吸收。因此,在保证渣堆挤压作用的前提下,要提高反射波的比例以保证渣堆适当松散。根据一些矿山经验,当渣堆松散系数大于1. 15时,爆破效果良好;当小于1.15时,应力波透过太多,使第一排钻孔处常常出现“硬墙”。
应该指出,上述有关渣堆松散系数和厚度的要求并不是绝对的。当渣堆密实又厚时,只要增大炸药量,也能够保证挤压爆破的效果,例如,某镁矿就曾在100m的厚渣堆下成功地进行了燥破。
(2)单位炸药消耗量和药量分配。多排孔微差挤压爆破的单位炸药消耗量,比清渣多排孔微差爆破要大20% - 30%。如果单耗过大,则爆效难以保证。关键在于第一排钻孔,由于它紧贴渣堆,会产生较大的透过波损失,而且还要推压渣堆为后续的爆破创造空间,因而需要适当增大第一排钻孔的药量或使用高威力炸药,缩小抵抗线和孔间距,增加超深值;对于最后一排钻孔的爆破,它涉及下一循环爆破的渣堆松散系数,为了使这部分渣堆松散,最后一排钻孔也要适当增大药量。为此,需要注意下述几方面:1)缩小钻孔间距或排距约10%;2)增加装药量10% -20%或使用高威力炸药;3)延长微差爆破间隔时间15% -20%。
(3)孔网参数。多排孔微差挤压爆破孔网参数的选取,与多排孔微差爆破的原则相似,其主要差别是第一排孔和最后一排孔的参数宜小一些。
(4)微差爆破间隔时间。由于挤压爆破要推压前面的渣堆,因而它的起爆间隔时间宜比清渣微差爆破长些。如果间隔时间过短、推压作用不够,则爆破受到限制;如果间隔时间过长,则推压出来的空间被破碎的矿岩充填,起不到应有的作用。实践表明,多排孔挤压爆破的微差爆破间隔时间应以较常规爆破时增大30% - 60%力宜,当岩石坚硬且岩渣堆较密时应取上限。在我国露天矿山中,通常取50 - 100ms。
(5)爆破排数和起爆顺序。多排孔微差挤压爆破的排数,以一次爆破3-7排为宜,不宜采用单排,但采用更多的排数也会增大药耗,爆效也难以保证。各排的起爆顺序与多排孔清渣爆破相类似。表7-6列举了我国几个露天矿多排孔微差挤压爆破的参数,供使用时参考。
表7-6我国几个露天矿多排孔微差挤压爆破的参数
参数名称 |
齐大山铁矿 |
眼前山铁矿 |
大孤山铁矿 |
大连石灰石矿 |
珲春金铜矿 |
岩石硬度系数 |
10 -18 |
16-18 |
12 -16 |
6-8 |
8 -12 |
台阶高度/m |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
钻孔深度/m |
15 |
14-15 |
14 -15 |
14 -15 |
14 |
钻孔直径/mm |
250 |
250 |
250 |
250 |
150 |
底盘抵抗线/m |
6-9 |
10-14 |
7-8 |
7.5 -9 |
6-7 |
钻孔间距/m |
5 -6 |
5.5 |
5-5.5 |
10 -12 |
4.5 -5 |
钻孔排距/m |
5-5.5 |
5.5 |
5 -5.5 |
6-7 |
3.5 -4 |
炸药单量/kg.m-3 |
0.7 -1.O |
O.77 |
0.55 -0.57 |
0.12 |
0.56 -0.60 |
渣堆厚度/m |
10 -12 |
6-22 |
15 -20 |
10 -15 |
>6 |
微差间隔时间/ms |
50 |
50 |
50 |
25 |
50 |
相对多排孔微差爆破而言,多排孔微差挤压爆破的优点是:
(1)矿岩破碎效果更好,这主要是由于前面有渣堆阻挡,包含第一排孔在内的各排钻孔都可以增加装药量,并在渣堆的挤压下充分破碎;
(2)爆堆更集中,特别是对于采用铁路运输的露天矿,爆破前可以不用拆轨,从而提高采装、运输设备的效率。
多排孔微差挤压爆破也存在着如下缺点:
(1)炸药消耗量大;
(2)工作平台要求更宽,以便容纳渣堆;
(3)爆堆高度较大,特别是当渣堆厚度大而妨碍爆堆向前发展时,将可能影响挖掘机作业的安全。