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露天矿临近边坡的预裂爆破隔离技术

作者: 时间:2019-10-08 10:00
    预裂爆破就是沿边坡界线钻凿一排较密集的平行钻孔,每孔装入少量炸药,在正常采掘爆破之前先行起爆,从而获得一条有一定宽度并贯穿各钻孔的裂缝。由于有这条预裂缝将采掘区与边坡分隔开来,使采掘区正常爆破的地震波在裂缝面上将产生较强的反射,使得透过裂缝的地震波强度大大削弱,从而保护了边坡的稳定。     根据国内外矿山的预裂爆破经验,为了取得良好的预裂爆破效果,应注意下列几方面。     (1)预裂缝。对预裂缝的要求有:     1)预裂缝要连续且能达到一定的宽度,能够充分反射采掘区爆破的地震波,以便控制它们对边坡的破坏作用。通常要求这个宽度应不小于1 -2cm。     2)预裂面要比较平整,为了获得整齐而稳定的边坡面,一般要求预裂面的不平整度不超过±(15 - 20) cm。     3)在预裂面附近的岩体要求无明显爆破裂隙,最好的情况是在预裂壁面上能留下较完整的半个钻孔壁,一般要求孔痕率大于50% - 80%。     (2)基本参数。为了实现上述要求,关键是合理地确定孔径、孔距和装药量。     1)孔径和不耦合系数。所谓不耦合系数,就是钻孔直径与药柱直径的比值。在预裂爆破中,药柱外壁与孔壁之间环形间隙的作用,主要是降低爆轰波的初始压力、保护孔壁及防止其周围岩石出现过度粉碎;此外,还可以延长爆破作用时间,有利于预裂缝的发展。生产实践表明,不耦合系数一般要求大于2,才能获得较好的效果。     至于对预裂钻孔孔径的要求,一般宜取小一些。这既是为了提高穿孔速度,也是为了便于缩小孔距及每孔装药量,从而提高预裂爆破的效果。一般在露天矿中,通常用Φ100 - 200mm的潜孔钻机或Φ60 - 80mm的凿岩台车来穿凿预裂孔。  2)孔距。预裂爆破的孔距比较小,可根据选定的孔径按一定的比值选取孔距,一般可取钻孔直径的7 -12倍,即:     a=(7-12)d    (7-22) 式中a-钻孔间距,mm;        d-钻孔直径,mm。     孔径大时取小值,孔径小时取大值;完整坚硬的岩石取大值,软弱破碎的岩石取小值。应该注意,最佳的钻孔间距不只是一个,而是在一个合理范围内变动。图7-8所示是马鞍山矿山研究院在实验室提出的孔距一不耦合系数关系曲线。图中曲线1表示可实现预裂爆破的最大孔距,曲线2表示可实现预裂爆破的最小孔距,曲线1、2所夹部分就是较合理的孔距取值范围。
孔距与不耦合系数的关系 - 艾特贸易网 www.aitmy.com 图7-8 孔距与不耦合系数的关系     (3)药量。钻孔的装药量及其药量分布是影响预裂爆破质量的重要因素。目前在矿山预裂爆破设计中,钻孔的装药量计算主要是采用一些经验公式及参考某些已成工程的实际经验数据,进行分析对比。常见的公式有:     1)长江科学院提出的计算公式:         (7-23)     2)葛洲坝工程局提出的计算公式:          (7-24)     3)武汉水利电力学院提出的计算公式:         (7-25) 式中q-线装药密度,等于钻孔正常装药量(不包括底部增加的药量)除以装药段长度(不包括堵塞长度),kg/m3;     σ压-岩石抗压强度,kg/cm2;     a-钻孔间距,m;     d-钻孔直径,m。     用土述公式计算出来的药量,是预裂孔正常的线装药密度。在钻孔的底部由于受到夹制作用,必须加大装药量才能达到预期的效果。钻孔越深,岩石越坚硬,夹制作用越明显。底部需增加装药量的范围,自孔底起为0.5 -1.5m。在实际生产工作中,底部装药的增量多半以该孔线装药密度的倍数来衡量,当孔深5 - 10m时,增加2-3倍;当孔深超过10m时,增加3-5倍;坚硬的岩石取大值,松软的岩石取小值。     预裂爆破的基本参数除了取决于矿岩的物理力学性质外,还与所保护边坡的重要程度有关。一般是临近运输干线等地段的边坡参数宜取小些,对于不太重要的地段参数可取大些。表7-7所示是马鞍山矿山研究院推荐的预裂爆破参数。     (4)装药和起爆。预裂爆破用的炸药应该是爆速低、传爆性能好的炸药,国外用专门的预裂炸药,如瑞典的占利特炸药、纳比特炸药等,而我国一般是用岩石炸药或铵油炸药。 在预裂钻孔内填装炸药时,药卷最好是均匀连续地布置在钻孔的中心线上,使周围形成环形空隙,其效果最理想。国外的专用预裂炸药都有翼状套筒定位,国内没有专门的预裂爆破药卷,很难达到这样的要求,在实际施工中通常都需要在现场加工制备。一般是采用两种方法,一是将炸药装填在一定直径的硬塑料管内连续装药,为了能顺利引爆和传爆,在整个管内贯穿一根导爆索;另一种方法是采用间隔装药,即根据计算的线装药密度,将药卷按一定的距离绑扎在导爆索上,形成一断续的炸药串。为了将炸药串置于炮孔中心,通常是用竹皮或木板在侧壁隔垫,使药串不与被保护的孔壁直接接触。在我国的预裂隙爆破中,孔口的不装药部分应用砂子或岩粉堵塞,堵塞长度一般为0.6-2.0m。 表7-7预裂爆破的参数
    普通预裂爆破     重要预裂爆破
孔径 /mm 炸药 孔距/m 线装药密度 /kg·m-1 孔径 /mm 炸药 孔距/m 线装药密度 /kg·m-1
80 2号岩石或 铵油炸药 0.7~1.5 0.4 -1.0 32 2号岩石或 铵油炸药 0 3 -0. 5 0. 15 -0. 25
100 1.0~1.8 0.7 -1.4 42 0.4 -0 6 0. 15 -0.3
           
125 1.2 -2.1 0.9 -1.7 50 O.5 -0.8 0.2 -0. 35
           
150 1.5 -2.5 1.1 -2.0 80 O.6 -1.O 0 25 -0.5
      100 0.7 -1.2 0.3 -0.7
    在预裂爆破中,为了能使各钻孔中的炸药同时起爆,保证爆破能量的充分利用,一般都是采用导爆索起爆。     (5)施工技术。为了获得整齐的预裂壁面,必须确保钻孔的精度,国内外预裂爆破的实践表明,孔底的钻孔偏差不应超过15 - 20cm。对于沿预裂面方向的偏差,可以放松一些要求;但是对于垂直预裂面方向的偏差要严格控制,只有这样才能保证壁面的平整。     预裂钻孔的下部,通常距孔底约0. 7m处仍有裂隙。若底部也需要保护,可适当减小孔深。为了防止主爆孔爆破地震波从预裂线端部绕过,通常要求预裂线端部比主爆区伸长(50 -100)d(d为钻孔直径)。     为了更好地保护边坡,临近预裂线的几排主爆孔应适当缩小孔距、排距和装药量。假若预裂孔和主爆孔一次起爆,预裂孔至少应超前主爆孔100ms以上起爆。     总之,预裂爆破是保护露天矿边坡的有效措施,特别是对于稳固性差或意义重大的边坡,更要精心使用预裂爆破。当然,相对于正常的采掘爆破来说,预裂爆破的穿孔、爆破工作量大,费用也高,这也是预裂爆破的最大缺点。