凿岩技术知识介绍
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爆破效果四因素： 爆破效果四因素： 钻机、钻具的选择； 钻机、钻具的选择； 布孔方式； 布孔方式； 所用炸药； 所用炸药； 爆破手的技能。 爆破手的技能。 Blasting is a result number factors including the choice of drill rig and tools, the holes layout, the explosive and the skills of operators
凿岩技术知识介绍
1
矿山设计的选择
2
矿山设计的选择
3
Investment in Accurate Drills is Always Effective and Cheaper
采石场成本结构
破碎、筛分和 破碎、 存储占总成本 50%； ； 穿孔占总成本 7%； ； 块度对成本 影响重大！ 影响重大！
6
Modern Surface Mine Exploitation Drilling Method
传统露天钻孔技术和设备
drifter rotation percussion compressed air percussion bit rotary head downhole drill rotation rotary head
36
参数选取和产量计算实例
条件设定 岩石类型 密度 Q 吨/立方米 立方米 立方米/年 立方米 年 年产量 吨 孔径选择 80-130 mm V,炮孔排距 米,选取图表 炮孔排距,米 选取图表 炮孔排距 E,炮孔间距 E = 1.25*V,米 炮孔间距 米 U,炮孔超深 U = 0.3*V,米 炮孔超深 米 设计举例 石灰岩 2.6 1,000,000 1,000,000/2.6=385,000 钎头) 选取 102 (15A钎头 钎头 3.2 1.25 * 3.2 =4 0.3 * 3.2 = 1
24
露天爆破露天爆破-岩石和地层
地质成因 实例
火成岩和变质 岩
沉积岩 白垩地层 粘土 砂 砾石 F<8
花岗岩 片麻岩 石灰岩 砂岩 玄武岩 石英岩 页岩 铁邃岩,暗色岩 铁邃岩 暗色岩 普氏 F ≥ 14 14> f ≥8
硬度 抗压强度 分级 形象描述
2500-5000 Bar 1000-2500 Bar 500-1000Bar 246-493 MP 99-246 MP 49-99 MP 极硬-硬 极硬 硬 硬-软 软 非固结岩
9
回转钻进--牙轮和切削 回转钻进--牙轮和切削
10
潜孔钻穿孔速度和空气压力的关系
11
Rock Drilling Method – Down-The- Hole Hammer 大直径/深孔 高直线度 大直径 深孔/高直线度 深孔 最高工作压力25bar. 钻具消耗较高 最高工作压力
12
顶锤式凿岩技术
13
Rock Drilling Method – Top Hammer Percussion
高钻速，大功率，中深和浅孔; 高钻速，大功率，中深和浅孔; 每通过一个接头，损失能量6 每通过一个接头，损失能量6-10%
14
顶锤式凿岩技术
15
Rock Drilling Method – Top Hammer Percussion
22
典型岩石特性
岩石名称 铁燧石 花岗岩 流纹岩 安山岩 辉长岩 玄武岩 砂岩 页岩 石灰岩 白云岩 片麻岩 大理岩 石英岩 板岩 抗压强度 MP 250-460 100-250 180-300 100-250 180-300 150-300 20-200 10-100 50-200 80-250 50-200 100-250 150-350 60-200
8
Rock Drilling Method – Rotary drill
孔径通常在 (200440毫米 ，一次推进 毫米)， 毫米 最大达20米 最大达 米； 依旧是大型露天矿的 主钻机， 主钻机，但局限于只 能钻垂直孔； 能钻垂直孔； 而-18度倾斜孔对露 度倾斜孔对露 天矿爆破总体有利。 天矿爆破总体有利。
25
予裂和爆破
26
岩石块度和装载设备斗容
铲斗容积(立方米) 铲斗容积(立方米) 3-4源自文库1 0.5 0.2 人工装载
容许最大块度 (米) 1.2 0.8 0.6 0.45 0.30.3-0.35
27
大块率和钻孔直径的关系
穿孔直径 (mm) 岩石块度 (mm) >600 >800
岩石的大块率 % 75 125 175 225
1MP=10.149bar
抗拉强度 MP 20-40 7-25 15-30 10-20 15-35 10-30 4-25 2-20 5-20 15-25 5-20 7-20 10-30 7-15 弹性模量 (X10000 MP) 76 5-10 5-10 5-12 7-15 6-12 1-10 2-8 5-10 4-8 1-10 1-9 6-20 2-8
31
排距V和孔距E 排距V和孔距E
32
排距V和超深U 排距V和超深U
33
排距V 排距V和孔径
排距 V
孔径
34
炮孔深度的计算
炮孔倾斜角度的选择通常依据工程设计和施工安全等条 件加以确定. 件加以确定 由于倾斜度影响实际孔深,深度计算中通常把倾斜角度 由于倾斜度影响实际孔深 深度计算中通常把倾斜角度 换算成倾斜系数"I" 换算成倾斜系数 I的常见取值如下表 的常见取值如下表: 的常见取值如下表 炮孔倾斜度 10 : 1 5:1 4:1 3:1 倾斜角度(度 倾斜角度 度) 6 11.5 14.5 19.5 倾斜系数 I 1.01 1.02 1.03 1.05
rotary head
tricone bit downhole drill
7
Rock Blasting Principle
技术进步正改变传统钻孔方式
液压凿岩机 呈现强劲增 长势头
牙轮钻机对现 代矿山的局限 性日益显现
对智利穿孔直径 在75-345毫米的 毫米的 36个露天矿山的 个露天矿山的 调查表明传统受 到挑战
19
现代爆破技术
20
爆破工艺和参数
21
岩石特性
岩石特性： 岩石特性： 非均质体和各向异性 三类岩石： 三类岩石： 岩浆岩岩浆岩 高温硅酸盐熔融体冷凝结晶形成 沉积岩- 地表风化层,经搬运和沉积后形成岩石 沉积岩 地表风化层 经搬运和沉积后形成岩石 变质岩- 是由上述两种岩石,由于地壳变动 高温高压再生; 由于地壳变动,高温高压再生 变质岩 是由上述两种岩石 由于地壳变动 高温高压再生
由于复杂的结构构造导致岩石的各向异性,从来不会有以不变应 由于复杂的结构构造导致岩石的各向异性 从来不会有以不变应 万变的钎头设计,最好的钎头产生于厂家和用户的结合 最好的钎头产生于厂家和用户的结合; 万变的钎头设计 最好的钎头产生于厂家和用户的结合 钻具产品的销售,必须注意用户面临的岩石特性 钻具产品的销售 必须注意用户面临的岩石特性. 必须注意用户面临的岩石特性
37
参数选取和产量计算实例( 参数选取和产量计算实例(续)
条件设定 K,梯段高度 K =(2.5-5)V 米 梯段高度 H,炮孔深度 炮孔深度,H=(K+U)*I 米 炮孔深度 单孔产量 =K*V*E 立方米 b 炮孔密度=H/Q/hole, 炮孔密度 穿孔米数/ 穿孔米数 立方米 年进尺米数 =Q*b 班制,开工率 工作日 班制 开工率,工作日 年 开工率 工作日/年 单班进尺定额 米 班数(年 班进尺 = DM(年)/班数 年) 年 班数 设计举例 5 * 3.2 = 16米 米 ((16+1)*1.05 = 17.85 16*3.2*4 = 205 b=17.85/205 = 0.087 385,000*0.087 = 33,500 22.5*12*0.9 = 243 33,500/243 = 138
投资高精度钻机是 有效和节省的选择
4
孔径和钻孔成本的关系
5
Modern Surface Mine Exploitation Drilling Method
大规模露天爆破是现代工业的产物
Rock Drilling and Blasting Principle
Four important characteristics of blast holes： ： hole diameter, hole depth, direction and straightness 炮孔四要素 ：孔径、孔深、方向和位置（直线） 孔径、孔深、方向和位置（直线） 度 Drilling method includes three basic methods: Rotary ( rotary cutting and rotary crashing) Percussive drilling（pneumatic and hydraulic) （ and Down-The-Hole (HP and LP) drilling 传统机械钻孔三种手段: 回转、顶锤式、 传统机械钻孔三种手段 回转、顶锤式、潜孔
23
典型岩石普氏分级
等级 I II III III IV IV V V 坚固程度 最坚固 很坚固 坚固 坚固 较坚固 较坚固 中等 中等 代表性岩石 最坚固,最致密和高韧性的玄武岩石及石英岩石 最坚固 最致密和高韧性的玄武岩石及石英岩石 很坚硬的花岗岩,石英斑岩 硅质片岩 很坚硬的花岗岩 石英斑岩,硅质片岩 最坚硬的 石英斑岩 硅质片岩,最坚硬的 砂岩和石灰岩 致密的花岗岩,很坚硬的砂岩和石灰岩 石英质 致密的花岗岩 很坚硬的砂岩和石灰岩,,石英质 很坚硬的砂岩和石灰岩 矿脉,坚硬的砾岩 坚硬的砾岩,很坚硬的铁矿石 矿脉 坚硬的砾岩 很坚硬的铁矿石 坚硬的石灰岩,不坚固的花岗岩 坚固的砂岩 坚硬的石灰岩 不坚固的花岗岩,坚固的砂岩 坚 不坚固的花岗岩 坚固的砂岩,坚 固的大理岩,白云岩 白云岩,黄铁矿 固的大理岩 白云岩 黄铁矿 一般的是砂岩,铁矿石 一般的是砂岩 铁矿石 硅质页岩,页岩质砂岩 硅质页岩 页岩质砂岩 坚固的粘土质岩石,不坚固的的砂岩和石灰岩 坚固的粘土质岩石 不坚固的的砂岩和石灰岩 各种不坚硬的页岩,致密泥质岩 各种不坚硬的页岩 致密泥质岩 f值 值 20 15 10 8 6 5 4 3
0 0
9 0
16 9
21 15
28
工艺参数
– 炮孔直径D – 炮孔排距V – 炮孔间距E – 梯段高度K – 炮孔深度H – 超深U 或 钻孔角度/孔斜系数 I – 岩石块度
29
排距V和孔径D 排距V和孔径D
排距V 排距V = (23-40)X D (23-
30
排距V梯段高度K 排距V梯段高度K
COPROD
液压凿岩机推荐双钻杆： 液压凿岩机推荐双钻杆： 穿孔精度高； 穿孔精度高； 适于处理复杂地层； 适于处理复杂地层； 克服传统孔偏移弊病。 克服传统孔偏移弊病。
16
空压机选型的技术依据
排气量决定排渣速度,速度 排量 排气量决定排渣速度 速度=排量 径流面积 速度 排量/径流面积 孔内的径流面积=成孔截面积 钻杆截面积. 成孔截面积-钻杆截面积 孔内的径流面积 成孔截面积 钻杆截面积 速度不小于3000英尺 英尺(915米)/分 速度不小于 英尺 米 分 排气流量适宜性的判断: 排气流量适宜性的判断 排出的岩屑边沿较为锋利 松散地层,要注意控制排渣量 防止卡钻. 要注意控制排渣量,防止卡钻 松散地层 要注意控制排渣量 防止卡钻 空气压力高,潜孔冲击器冲击能量大 空气压力高 潜孔冲击器冲击能量大 对于硬岩作业(f14),选择高压力 对于硬岩作业 选择高压力
17
Rock Blasting Principle- Drilling Accurate 提高钻孔精度
必须减少钻孔 偏差， 偏差，以控制 大块率； 大块率； 精确爆破取决 于炮孔精度： 于炮孔精度： 孔位、孔向、 孔位、孔向、 沿轴线的直线 度和孔深； 度和孔深；
18
Accurate Blasting Depending on Accurate Drilling 精确爆破取决于精确钻孔
I 用于孔深的计算 孔深 H = (K+U)* I 用于孔深的计算:
35
参数选取
根据工程规模和爆破目的, 根据工程规模和爆破目的,初选爆破孔径 D 1.01选定安全的倾斜系数 I= 1.01-1.05 装载和破碎设备决定块度 块度取决于炮孔直径D和排距V 块度取决于炮孔直径D和排距V V=(25排距 V V=(25-40)D, 梯段高度K K=(2.5梯段高度K K=(2.5-5)V; E=(1.25-1.3） 孔距 E E=(1.25-1.3）V 超深 U U= 0.3*V
凿岩技术知识介绍
1
矿山设计的选择
2
矿山设计的选择
3
Investment in Accurate Drills is Always Effective and Cheaper
采石场成本结构
破碎、筛分和 破碎、 存储占总成本 50%； ； 穿孔占总成本 7%； ； 块度对成本 影响重大！ 影响重大！
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Modern Surface Mine Exploitation Drilling Method
传统露天钻孔技术和设备
drifter rotation percussion compressed air percussion bit rotary head downhole drill rotation rotary head
36
参数选取和产量计算实例
条件设定 岩石类型 密度 Q 吨/立方米 立方米 立方米/年 立方米 年 年产量 吨 孔径选择 80-130 mm V,炮孔排距 米,选取图表 炮孔排距,米 选取图表 炮孔排距 E,炮孔间距 E = 1.25*V,米 炮孔间距 米 U,炮孔超深 U = 0.3*V,米 炮孔超深 米 设计举例 石灰岩 2.6 1,000,000 1,000,000/2.6=385,000 钎头) 选取 102 (15A钎头 钎头 3.2 1.25 * 3.2 =4 0.3 * 3.2 = 1
24
露天爆破露天爆破-岩石和地层
地质成因 实例
火成岩和变质 岩
沉积岩 白垩地层 粘土 砂 砾石 F<8
花岗岩 片麻岩 石灰岩 砂岩 玄武岩 石英岩 页岩 铁邃岩,暗色岩 铁邃岩 暗色岩 普氏 F ≥ 14 14> f ≥8
硬度 抗压强度 分级 形象描述
2500-5000 Bar 1000-2500 Bar 500-1000Bar 246-493 MP 99-246 MP 49-99 MP 极硬-硬 极硬 硬 硬-软 软 非固结岩
9
回转钻进--牙轮和切削 回转钻进--牙轮和切削
10
潜孔钻穿孔速度和空气压力的关系
11
Rock Drilling Method – Down-The- Hole Hammer 大直径/深孔 高直线度 大直径 深孔/高直线度 深孔 最高工作压力25bar. 钻具消耗较高 最高工作压力
12
顶锤式凿岩技术
13
Rock Drilling Method – Top Hammer Percussion
高钻速，大功率，中深和浅孔; 高钻速，大功率，中深和浅孔; 每通过一个接头，损失能量6 每通过一个接头，损失能量6-10%
14
顶锤式凿岩技术
15
Rock Drilling Method – Top Hammer Percussion
22
典型岩石特性
岩石名称 铁燧石 花岗岩 流纹岩 安山岩 辉长岩 玄武岩 砂岩 页岩 石灰岩 白云岩 片麻岩 大理岩 石英岩 板岩 抗压强度 MP 250-460 100-250 180-300 100-250 180-300 150-300 20-200 10-100 50-200 80-250 50-200 100-250 150-350 60-200
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Rock Drilling Method – Rotary drill
孔径通常在 (200440毫米 ，一次推进 毫米)， 毫米 最大达20米 最大达 米； 依旧是大型露天矿的 主钻机， 主钻机，但局限于只 能钻垂直孔； 能钻垂直孔； 而-18度倾斜孔对露 度倾斜孔对露 天矿爆破总体有利。 天矿爆破总体有利。
25
予裂和爆破
26
岩石块度和装载设备斗容
铲斗容积(立方米) 铲斗容积(立方米) 3-4源自文库1 0.5 0.2 人工装载
容许最大块度 (米) 1.2 0.8 0.6 0.45 0.30.3-0.35
27
大块率和钻孔直径的关系
穿孔直径 (mm) 岩石块度 (mm) >600 >800
岩石的大块率 % 75 125 175 225
1MP=10.149bar
抗拉强度 MP 20-40 7-25 15-30 10-20 15-35 10-30 4-25 2-20 5-20 15-25 5-20 7-20 10-30 7-15 弹性模量 (X10000 MP) 76 5-10 5-10 5-12 7-15 6-12 1-10 2-8 5-10 4-8 1-10 1-9 6-20 2-8
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排距V和孔距E 排距V和孔距E
32
排距V和超深U 排距V和超深U
33
排距V 排距V和孔径
排距 V
孔径
34
炮孔深度的计算
炮孔倾斜角度的选择通常依据工程设计和施工安全等条 件加以确定. 件加以确定 由于倾斜度影响实际孔深,深度计算中通常把倾斜角度 由于倾斜度影响实际孔深 深度计算中通常把倾斜角度 换算成倾斜系数"I" 换算成倾斜系数 I的常见取值如下表 的常见取值如下表: 的常见取值如下表 炮孔倾斜度 10 : 1 5:1 4:1 3:1 倾斜角度(度 倾斜角度 度) 6 11.5 14.5 19.5 倾斜系数 I 1.01 1.02 1.03 1.05
rotary head
tricone bit downhole drill
7
Rock Blasting Principle
技术进步正改变传统钻孔方式
液压凿岩机 呈现强劲增 长势头
牙轮钻机对现 代矿山的局限 性日益显现
对智利穿孔直径 在75-345毫米的 毫米的 36个露天矿山的 个露天矿山的 调查表明传统受 到挑战
19
现代爆破技术
20
爆破工艺和参数
21
岩石特性
岩石特性： 岩石特性： 非均质体和各向异性 三类岩石： 三类岩石： 岩浆岩岩浆岩 高温硅酸盐熔融体冷凝结晶形成 沉积岩- 地表风化层,经搬运和沉积后形成岩石 沉积岩 地表风化层 经搬运和沉积后形成岩石 变质岩- 是由上述两种岩石,由于地壳变动 高温高压再生; 由于地壳变动,高温高压再生 变质岩 是由上述两种岩石 由于地壳变动 高温高压再生
由于复杂的结构构造导致岩石的各向异性,从来不会有以不变应 由于复杂的结构构造导致岩石的各向异性 从来不会有以不变应 万变的钎头设计,最好的钎头产生于厂家和用户的结合 最好的钎头产生于厂家和用户的结合; 万变的钎头设计 最好的钎头产生于厂家和用户的结合 钻具产品的销售,必须注意用户面临的岩石特性 钻具产品的销售 必须注意用户面临的岩石特性. 必须注意用户面临的岩石特性
37
参数选取和产量计算实例( 参数选取和产量计算实例(续)
条件设定 K,梯段高度 K =(2.5-5)V 米 梯段高度 H,炮孔深度 炮孔深度,H=(K+U)*I 米 炮孔深度 单孔产量 =K*V*E 立方米 b 炮孔密度=H/Q/hole, 炮孔密度 穿孔米数/ 穿孔米数 立方米 年进尺米数 =Q*b 班制,开工率 工作日 班制 开工率,工作日 年 开工率 工作日/年 单班进尺定额 米 班数(年 班进尺 = DM(年)/班数 年) 年 班数 设计举例 5 * 3.2 = 16米 米 ((16+1)*1.05 = 17.85 16*3.2*4 = 205 b=17.85/205 = 0.087 385,000*0.087 = 33,500 22.5*12*0.9 = 243 33,500/243 = 138
投资高精度钻机是 有效和节省的选择
4
孔径和钻孔成本的关系
5
Modern Surface Mine Exploitation Drilling Method
大规模露天爆破是现代工业的产物
Rock Drilling and Blasting Principle
Four important characteristics of blast holes： ： hole diameter, hole depth, direction and straightness 炮孔四要素 ：孔径、孔深、方向和位置（直线） 孔径、孔深、方向和位置（直线） 度 Drilling method includes three basic methods: Rotary ( rotary cutting and rotary crashing) Percussive drilling（pneumatic and hydraulic) （ and Down-The-Hole (HP and LP) drilling 传统机械钻孔三种手段: 回转、顶锤式、 传统机械钻孔三种手段 回转、顶锤式、潜孔
23
典型岩石普氏分级
等级 I II III III IV IV V V 坚固程度 最坚固 很坚固 坚固 坚固 较坚固 较坚固 中等 中等 代表性岩石 最坚固,最致密和高韧性的玄武岩石及石英岩石 最坚固 最致密和高韧性的玄武岩石及石英岩石 很坚硬的花岗岩,石英斑岩 硅质片岩 很坚硬的花岗岩 石英斑岩,硅质片岩 最坚硬的 石英斑岩 硅质片岩,最坚硬的 砂岩和石灰岩 致密的花岗岩,很坚硬的砂岩和石灰岩 石英质 致密的花岗岩 很坚硬的砂岩和石灰岩,,石英质 很坚硬的砂岩和石灰岩 矿脉,坚硬的砾岩 坚硬的砾岩,很坚硬的铁矿石 矿脉 坚硬的砾岩 很坚硬的铁矿石 坚硬的石灰岩,不坚固的花岗岩 坚固的砂岩 坚硬的石灰岩 不坚固的花岗岩,坚固的砂岩 坚 不坚固的花岗岩 坚固的砂岩,坚 固的大理岩,白云岩 白云岩,黄铁矿 固的大理岩 白云岩 黄铁矿 一般的是砂岩,铁矿石 一般的是砂岩 铁矿石 硅质页岩,页岩质砂岩 硅质页岩 页岩质砂岩 坚固的粘土质岩石,不坚固的的砂岩和石灰岩 坚固的粘土质岩石 不坚固的的砂岩和石灰岩 各种不坚硬的页岩,致密泥质岩 各种不坚硬的页岩 致密泥质岩 f值 值 20 15 10 8 6 5 4 3
0 0
9 0
16 9
21 15
28
工艺参数
– 炮孔直径D – 炮孔排距V – 炮孔间距E – 梯段高度K – 炮孔深度H – 超深U 或 钻孔角度/孔斜系数 I – 岩石块度
29
排距V和孔径D 排距V和孔径D
排距V 排距V = (23-40)X D (23-
30
排距V梯段高度K 排距V梯段高度K
COPROD
液压凿岩机推荐双钻杆： 液压凿岩机推荐双钻杆： 穿孔精度高； 穿孔精度高； 适于处理复杂地层； 适于处理复杂地层； 克服传统孔偏移弊病。 克服传统孔偏移弊病。
16
空压机选型的技术依据
排气量决定排渣速度,速度 排量 排气量决定排渣速度 速度=排量 径流面积 速度 排量/径流面积 孔内的径流面积=成孔截面积 钻杆截面积. 成孔截面积-钻杆截面积 孔内的径流面积 成孔截面积 钻杆截面积 速度不小于3000英尺 英尺(915米)/分 速度不小于 英尺 米 分 排气流量适宜性的判断: 排气流量适宜性的判断 排出的岩屑边沿较为锋利 松散地层,要注意控制排渣量 防止卡钻. 要注意控制排渣量,防止卡钻 松散地层 要注意控制排渣量 防止卡钻 空气压力高,潜孔冲击器冲击能量大 空气压力高 潜孔冲击器冲击能量大 对于硬岩作业(f14),选择高压力 对于硬岩作业 选择高压力
17
Rock Blasting Principle- Drilling Accurate 提高钻孔精度
必须减少钻孔 偏差， 偏差，以控制 大块率； 大块率； 精确爆破取决 于炮孔精度： 于炮孔精度： 孔位、孔向、 孔位、孔向、 沿轴线的直线 度和孔深； 度和孔深；
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Accurate Blasting Depending on Accurate Drilling 精确爆破取决于精确钻孔
I 用于孔深的计算 孔深 H = (K+U)* I 用于孔深的计算:
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参数选取
根据工程规模和爆破目的, 根据工程规模和爆破目的,初选爆破孔径 D 1.01选定安全的倾斜系数 I= 1.01-1.05 装载和破碎设备决定块度 块度取决于炮孔直径D和排距V 块度取决于炮孔直径D和排距V V=(25排距 V V=(25-40)D, 梯段高度K K=(2.5梯段高度K K=(2.5-5)V; E=(1.25-1.3） 孔距 E E=(1.25-1.3）V 超深 U U= 0.3*V