第九章 地下采矿爆破

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装药量(kg) 5.3 9.1 14.3 15.0 15.0 15.0 14.3 9.1 5.3 102.4
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图 9-8 扇形深孔爆破的炮孔布置示意图
第 3 节 现场混装乳化炸药技术
的堵塞长度为 l堵 =0.7W ,较长的堵塞长度为 l堵 =W ,长短间隔,边孔的堵塞长度
应取小值。
(6) 炸药单耗 k 。深孔爆破易出大块,故单耗可进一步分为一次单耗 k (崩
矿爆破的单耗)和二次单耗 k1(破碎大块的二次爆破单耗)。单耗主要取决于矿岩的
可爆性和炸药性能,可参照表 9—3 选取。
(7) 每排扇形孔的装药量 Q排 。按下式计算
根据下式计算:
W = D 0.785τΔ km1
(9—8)
上式与公式(6—8)相同,只是爆破条件不同,式中的某些系数有所改变:
式中:τ ──装药系数,取τ = 0.65 ~ 0.85;
m1 ──炮孔密集系数,对于扇形深孔,其孔底 m1
=
a1 W
=1.0~1.3。
(3) 孔距 a 。即同排各扇形孔的间距,如图 9—5 所示,可分为孔底距 a1(较 浅炮孔的孔底至相邻较深炮孔的垂直距离)和孔口距 a2 (堵塞较长的炮孔装药端面 至相邻孔的垂直距离)。设计中一般采用孔底距 a1 计算装量,以便保证在孔底不利
程潮铁矿
85~90 2.0~2.2 2.0~2.2
1.0
梅山铁矿
60
1.6
1.2~1.5 0.75~0.90
向山硫铁矿
100
2.8
2.2~2.5 0.78~0.90
大庙硫铁矿
57
1.5
2.5~1.8 1.0~1.2
镜铁山铁矿
51
1.4~1.5 1.8~2.0 1.20~1.34
符山铁矿
60
1.5
1.5~1.8 1.0~1.2
应取较小值。
(3) 炸药单耗 k 。可参考表 9—1 初选 k 值,然后根据矿山具体条件合理确 定 k 值,如果矿体薄、炮孔深, k 值应适当加大。
地下采场浅孔爆破的炸药单耗
表 9—1
岩石坚固性系数 f 0.8~2 3~4 5
6
8 10 12 14 16 20
炸药单耗 k (kg/m3) 0.4 0.43 0.46 0.50 0.53 0.56 0.60 0.64 0.67 0.70
根据矿床赋存条件和采矿方法要求,扇形深孔分为垂直扇形深孔和水平孔扇形 深孔。
矿山常采用垂直扇形深孔爆破,在同一凿岩巷道的垂直扇形深孔一般按多排布 置(见图 9—3)。
水平扇形深孔一般按多层布置,钻爆作业在凿岩天井(用于接杆式凿岩)或凿 岩硐室(用于潜孔式凿岩)中进行。凿岩硐室应错开布置,以免因上、下层硐室之 间的垂距过小而影响岩体稳定性和作业安全性。表 9-2 列出水平扇形深孔的布孔方 案及使用条件说明。某矿水平扇形深孔爆破的炮孔布置如图 9—4 所示。
不易控制矿体边
接杆和潜孔式凿 岩均可
易控制矿体边 界;工作面多
掘进工作量大
接杆和潜孔凿 岩,应用较广
易控制矿体边 界;工作面多
掘进工作量大
潜孔凿岩
掘进工作量少
单孔过长,大块 率高
潜孔凿岩
掘进工作量少
难控制矿体边 界;总孔深大
接杆式凿岩,矿 体稳固
单孔浅;工作面 多;大块率低
掘进工作量大; 不易控制矿体边 界;
(4) 最小抵抗线W : W = (0.25 ~ 30)d
(9—1)
(5) 孔距 a :
a = (1.0 ~ 1.5)W
(9—2)
(6) 排距 b :
b ≈W
(9—3)
(7) 堵塞长度 l堵 :
(8) 装药量 ① 单孔药量
l堵 = 0.5W
(9—4)
对于第一排
Q1 = kWaL
(9—5)
对于后排
Q2 = kbaL
的条件下也能获得好的爆破效果。
a1 = m1W (4) 排距 b 。即扇形孔排面之间的距离,一般采用微差爆破,取 b ≈ W 。
5
图 9—5 扇形深孔的孔口距和孔底距
(5) 堵塞长度 l堵 。合理的堵塞长度应避免因孔口部位装药过多而产生过量
的粉矿。为了使扇形孔的孔口部位装药量尽可能均匀,各孔堵塞长度不一致:较短
倒台阶式爆破,作业人员站在爆堆上钻水平孔并进行爆破施工。爆破参数见表 9-5。
爆破 方法
浅孔 爆破 深孔 爆破
孔径 (mm)
40
56
孔数 (个)
27
9
南京石膏矿矿采矿爆破参数
孔深 (m)
孔距 (m)
排距 抵抗线
(m)
(m)
2.6 1.5~1.8 1.2
1.2
1.6/1.8 1.6/1.8
装药 系数 (%)
(9—6)
② 一次爆破药量 Q总 (设矿体长为 L 、宽为 B ): Q总 = kV = kBLl (9—7)
第 2 节 地下采场深孔爆破
一、地下采场深孔布置形式
2
地下采矿深孔爆破的炮孔布置形式主要有平行深孔和扇形深孔,如图 9—2 和图 9—3 所示。虽然扇形深孔在布孔平面呈折扇形的放射状,孔口间距小而孔底间距大, 大块率较高,炮孔利用率较低,但凿岩巷道的掘进工作量小、炮孔布置较灵活,凿 岩设备移动次数少,所以广泛采用。
第 1 节 地下采场浅孔爆破
一、炮孔排列
地下采场浅孔爆破主要用于较薄的矿体开采,一般采用气腿式凿岩机钻上向孔 或水平孔,进行反台阶爆破(图 9—1);炮孔布置有方形、矩形和梅花形三种,梅 花形布孔应用较多,矩形布孔适用于矿石坚硬、矿体和围岩不易分离,或接触面不 明显且采幅较宽的矿体爆破。
图 9—1 炮孔排列方向
图 9—2 平行深孔
图 9—3 扇形深孔
3
图 9—4 某铜矿水平扇形深孔爆破的炮孔布置 1—人行天井;2—凿岩天井;3—凿岩硐室;4—水平扇形深孔;5—联络道
凿岩天井 或硐室位置 下盘中央
对角 对角 一角 矿房中央 中央两侧
水平扇形深孔布孔方案及使用条件
炮孔布置图例
优点
缺点
表 9-2 应用条件
凿岩天井或硐室 掘进工作量少; 总孔深少
一次单耗 (kg/t)
0.42 0.5~0.6
0.24 0.4~0.5 0.4~0.5 0.485
0.3 0.25 0.17 0.32 0.31~0.34 0.42
表 9-4 二次单耗 (kg/t)
0.199 0.387
0.06~0.08 0.06
0.6~0.8 0.167 0.02
0.02 0.254 0.08~0.12 0.06~0.1
8
装药结构等弥补措施。 (3) 装药与堵塞。地下深孔爆破的人工装药比较困难,可以采用装药器装药,
起爆药包必须在装药器装药结束后,再由人工装入炮孔。为了保证堵塞质量,炮泥 中粘土和粗砂的质量比例为 1:3,加水量不超过 20 %。
(4) 起爆。为了防止杂散电流的干扰,地下深孔爆破常采用非电导爆管网路 起爆系统进行微差起爆。
现象,切割或拉底空间不应小于爆破矿体体积的 12 %。国内部分地下矿山深孔爆破
参数见表 9-4。
矿山名称 桃林铅锌矿
国内部分地下矿山深孔爆破参数
孔径
抵抗线 孔底距
炮孔邻
(mm) (m) (m)
近系数
65
1.3
1.5~1.8 1.15~1.36
大厂锡矿
38~40
1.5
1.4~1.7 0.90~1.14
孔底距 (m)
85
崩矿 步距 (m)
65 1.5~1.8 3.2/3.6
表 9-5 装药 密度 (Kg/m)
2.55
(2) 深孔爆破。在拉底空间凿垂直上向扇形深孔,每排 9 个孔,深孔布置如
图 9-8 所示。采用微差爆破,非电导爆管雷管起爆,每次爆破 2 排,第一排用瞬发
雷管,第二排用第 3 段雷管。采用装药器装药,当装药接近孔口时再装入雷管。爆
接杆式凿岩,矿 体稳固
二、地下采场深孔爆破参数
( 1 ) 孔 径 D 。 采 用 接 杆 式 凿 岩 , D = 55 ~ 70 mm ; 潜 孔 式 凿 岩 ,
4
D = 90 ~ 100mm。 (2) 最小抵抗线W 。扇形深孔的最小抵抗线W 是指炮孔排面到自由面的距
离。
根据孔径选取:W = (20 ~ 40)D 。硬岩取小值,软岩取大值。
9
图 9-7 南京石膏矿深孔房柱法采场布置 1-主运输巷道;2-人行通风井;3-穿脉运输平巷;
4-溜矿井;5-采区矿房联络巷;6-拉底空间; 7-回风巷;8-切割槽;9-矿房扇形深孔; 10-斜面收口深孔。
2. 爆破方法与爆破参数
(1) 浅孔爆破。浅孔爆破分为拉底、一次回采、二次回采三步进行,水平孔
破参数见表 9-5,每排扇形深孔的倾角、孔深和装药量见表 9-6。
扇形深孔倾角、深度及装药量
表 9-6
孔号
12
3
4
5
6
7
8ห้องสมุดไป่ตู้
9
合计
倾角(º)
47 59 68
79
90
79
68 59 47
孔深(m)
3.3 5.5 8.6
9.0
9.0
9.0
8.6 5.5 3.3 61.8
装药长度(m) 2.1 3.6 5.6 5.9 5.9 5.9 5.6 3.6 2.1 40.2
二、爆破参数
(1) 孔径 d 。一般 d =38~42 mm,相应的药径为 32 mm;当开采稀有金属和
1
贵重金属薄矿脉时,为了控制采幅,降低损失率和贫化率,可采用 d =30 mm 的小
直径炮孔爆破,相应的药径为 25~28 mm。
(2) 孔深 l 。一般 l =1.5~4 m。矿体薄,矿岩稳定性差,矿脉状态不规则时,
3~5 0.20~0.35
10~15
5~8 0.35~0.50
15~25
8~12 0.5~0.8 25~35
12~16 0.8~1.1 35~45
表 9—3 >16 1.1~1.5 >45
6
(9) 起爆顺序。一般采用排间微差爆破,垂直扇形深孔爆破的最小抵抗线方
向指向切割槽,水平扇形深孔爆破的最小抵抗线方向指向拉底层,为了防止“挤死”
大厂铜坑矿
60
1.5~1.8 1.7~2.3 1.13~1.30
狮子山铜矿
110
3.0~3.8 3.5~4.0 1.1~1.3
易门凤山铜矿
100~110 3.0~3.2 3.5~4.2 1.10~1.35
河北铜矿
110
2.5
2.5~3.0 1.0~1.2
中条山胡家峪矿
68~72
1.8
2.0~2.1 1.1~1.2
7
(2) 孔底至采空区、巷道、硐室等自由面应保留一定距离,以免穿透影响爆 破效果;
(3) 在松软矿石中,应按预定开采边界布孔;在坚硬、难爆矿体中,应考虑 适当的超深,以减少贫化和损失;
(4) 为便于排除孔内积水及钻孔时排除岩粉,水平深孔应上斜 5°~7°。
图 9—6 布孔示意图
2. 施工工艺 地下采矿深孔爆破规模较大,孔数较多,装药比较困难,作业环境较差,应加 强施工组织和安全检查工作,保证施工质量和作业安全。 (1) 安全检查。包括作业区的围岩稳定性,杂散电流检测,通道是否安全可 靠,爆区附近设备的安全防护,通风条件等。 (2) 验孔。根据布孔设计图进行现场孔位标记。钻孔施工完后,对孔位、孔 深、钻孔方向及完好情况进行验收,如有不合设计要求的,应采取补孔、重新设计
Q排 = kWS 式中: S ──每排扇形孔负担面积,m2。
(9—9)
(8) 单孔药量。因同排扇形孔各孔的深度与药量均不相同,按计算出的 Q排 ,
再根据各孔的深度和位置,确定其装药长度和堵塞长度,并分配每孔实际药量。
矿岩坚固性系数 f 一次单耗 k (kg/m3) 二次单耗 k1 占 k 的百分率
地下采矿深孔爆破炸药单耗
四、南京石膏矿采矿爆破实例 1. 地质条件与采矿方法
南京石膏矿属倾斜厚矿体,倾角 30º~56º,厚度最大达 211 m。矿石为坚硬
致密的硬石膏矿, f = 6 ~ 12 ,围岩为坚硬稳固的白云质灰岩,节理裂隙一般
不发育。采场布置如图 9-7 所示,采用浅孔房柱法和深孔房柱法开采。沿矿体 走向布置矿房,矿房长 45 m,宽 8 m,高 12 m,在矿房底部采用浅孔爆破法一 次全面拉底,拉底空间高 3 m;在矿房端部布置长 8 m、宽 3 m、高 10 m 的切 割槽;矿房之间留宽 6 m 的连续矿柱。
第 9 章 地下采矿爆破
与露天爆破不同,地下采矿爆破前需要开创补偿空间,以满足大规模采矿爆破 的岩石碎胀要求;与掘进爆破相比,采矿爆破有两个以上的自由面,爆破条件得以 改善。
地下采矿爆破要求矿石的贫化率低、损失率小、大块率低、二次破碎量小、每 米炮孔崩矿量大、粉矿率小、回采强度高、材料消耗量小、防止炮烟中毒事故等。
三、施工设计及施工工艺
1. 布孔设计 根据矿体形状、采矿方法和爆破范围,首先确定凿岩巷道或凿岩天井在矿房中 的位置;再根据扇形孔排距,确定各排扇形孔在凿岩巷道或凿岩天井中的排面位置; 然后在扇形孔排面上作矿体剖面图,根据矿体断面形状布置各个炮孔,并绘出排面 布孔图。布孔原则如下(见图 9—6): (1) 先布置控制爆破范围的炮孔,后布置其他炮孔,力求布孔均匀;
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