平行密集束状深孔高效爆破技术研究及应用
露天采矿中深孔爆破技术的应用
露天采矿中深孔爆破技术的应用随着时代的发展，矿产资源的需求越来越大，但矿产资源的获取也越来越困难了。
这时，采矿企业需要采用更加高效、安全、经济、环保的方法来实现矿物资源的高质量、持续性开采。
深孔爆破技术是近年来矿山开采技术的一项重要进步。
本文将从如下几个方面探讨露天采矿中深孔爆破技术的应用。
一、深孔爆破技术的特点深孔爆破技术是一种采用爆破技术对采矿现场开采面的崩塌边界进行控制的方法，利用预定的孔距和孔深布设初爆药、中性药和尾药来完成爆炸效果预定的爆破技术。
深孔爆破技术具有以下几个特点：1. 深孔爆破技术采用埋深较大的药包（通常大于4米），能够更加充分地利用爆炸能量来控制采矿裂纹的扩展，避免出现采矿过程中的危险情况。
2. 深孔爆破技术采用了更先进的药包布设技术和更精确的爆破控制技术，可以实现更好的爆破效果和更低的碎石率，这样就可以保护采矿区的环境，并为后续的采矿工作提供更加优质的矿石。
3. 深孔爆破技术可以利用不同孔距、孔深和药量的不同组合来适应不同采矿场地的需求，这样就可以大大提高采矿的效率，并节省开采成本。
深孔爆破技术的应用Range广泛，而在露天采矿中的应用尤为广泛。
随着采矿压力的不断增加，矿石的品位和数量也在不断下降，深孔爆破技术成为提高露天采矿效率和保证开采质量的重要手段。
深孔爆破技术在露天采矿中的应用主要体现在以下几个方面：1. 提高采矿效率深孔爆破技术可以使用大型装备快速爆破，以短时间内对采矿区进行大面积的深孔爆破。
通过爆破控制技术的改进，可以有效控制爆炸面积和爆炸能量，使得挖掘深度和开采面积得到增加，大大提高了采矿效率。
2. 保证开采质量深孔爆破技术是对采矿过程中的崩塌边界、裂缝、断裂等进行控制的方法。
通过科学合理地布设爆炸药包，可以有效控制采矿过程中的崩塌、坍塌等危险情况，并保证采矿产品的质量。
3. 其他应用方面深孔爆破技术还可以用于土堆、石堆、小山坡、平地等地形的变形爆破，具有成本低、缩短炸期、减少地震等优点，在采矿中得到了广泛应用。
束状深孔爆破方案在冬瓜山铜矿的应用
ａｐｉａｏ ｆ ｕ ｃ － ｎ・ｏｅｂａｔ ｇｔ ｈ ｉｕ ｄｔｅａｊｓ ｎ ｆ ｌｓｎ ｃｅ ｓ ｈ ｌ ｔ ｇｔ ｈｉ ｌ ｄｅｏ ｐ ｌ ｔ ｎｏ ｂ ｎｈｌ ｇｈｌ ｌ ｉ ｃ ｎｑｅａ ｄｕｔ ｔ ａｔ ｇｓｈｍｅ，ｔ ｂａ ｉ ｃｎｃ ｃ— ｃｉ ｏ ｓ ｎ ｅ ｎ ｈ ｍｅ ｏ ｂ ｉ ｅ ｓ ｎ ｅ ａａ ｎ
第６卷 第４ ３ 期
ＤＯ ：０ ３ ６／．ｓｎ １ ７ －１２ ２ １ ．４ ０３ Ｉ１ ．９ ９ｊ ｉ ．６ １４ ７ ．０ １ ０ ．１ ｓ
有 色 金
属（ 矿山部分）
２１ 年７ ０１ 月
束 状 深 孔 爆破 方 案在 冬 瓜 山铜 矿 铜陵有 色金 属集 团股 份有 限公 司 冬瓜 山铜矿 ， 安徽 铜 陵 ２ ４ ３ ） ４ ０ １
产万 吨 的特 大 型金属矿 山。矿段 采用 阶段 空场 嗣后 充填 采矿法 ， 采场 以盘 区形式 布 置 ， 区垂直 矿体 走 盘 向 ， 度 为 １０ｍ， 度 为矿 体 的倾 向长 度 ， 场 沿 宽 ０ 长 采 矿体 走 向 布 置 ， 沟 式 底 部 结 构 ， 运 机 进 路 出 堑 铲 矿 Ｊ 。因此 ， 矿床 的赋存 状况 及 产状 要 满 足 １万 ｔ ／ ， ｄ的持 续生 产能力 ， 必须 采 取强 化 开采 措 施 。 因此 ， 新技 术 的推广应 用对 实现 矿 山可 持续 发展 显得 十分
ｎ ｍｉ ｎ ｅ ｅ ，ａ ｅ ｌ ｈ ｏ ｔ ｌ ｆ ｃ ｏ ｌ ｓ ｎ ，ｃ ｒ ｂ ｍｐ ｖ ｄ ｏ ｃ ｉ ｄ ｘ ｓ ｓｗ ｌ ａ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｅ ｔ ｒｂ ａ ｔ ｇ ａｌ ｅ ｉ ｒ ｅ ． ｓ ｏｅ ｆ ｉ ｏ Ｋｅ ｏ ｄ ：ｂ ｎ ｈ ｌｎ — ｏｅ；ｈ ｌ ｉ ｒ ｕｉ ｎ；ｓｏ ｅ ｂ ｒｔ ｇ ａ ａ ｔｒｓ ｌ ｃｉｎ；ｃ ａ ｇ ｔｕ ｔｒ ｙｗ ｒｓ ｕ ｃ — ｇｈ ｌ ｏ ｏｅ ｄｓ ｉ ｔ ｔｂ ｏ ｔｐ ｕ ｓ ｎ ；ｐ ｍｅｅ ｅｅ ｔ ｉ ｒ ｏ ｈ ｒ ｅ ｓ ｃｕ ｅ ｒ
束状孔爆破新技术在深井高应力矿床的应用
（ ．中南 大学 ・长 沙 ４ ０ ８ ；２ 北 京 矿 冶研 究 总 院 ・北 京 １ ０ ４ ） １ １０ ３ ． ０ ０ ４
摘 要 ：根据 冬 瓜 山矿 床 的 特点 与 开 采 技 术 条 件 ，对 大直 径 柬 状 深 孔 等 效 孔 径 当量 球 形 药 包 爆 破 新 工艺 进行 了 采 场 崩 矿 创 新 性 研 究 和 试 验 ，取 得 了 好 的爆 破 效 果 。 关 键 词 ： 状 孔 爆 破 工 艺 当量 球 形 药 包 采 矿 柬
维普资讯
第 １ ５卷 第 １ 期 １
２０ 年 １ 月 ０６ １
中 国 矿 业
ＣＨＩ ＮＡ Ｉ ＮＧ ＡＧＡＺＩ Ｍ ＮＩ Ｍ ＮＥ
Ｖｏｌ １ ＿ ５，Ｎ ｏ． １ １ Ｎｏｖ ｍ ｂ ２ ６ ｅ ｅｒ ００
柬状 孔 爆 破 新技 术 在 深 井 高应 力矿 床 的应 用 ＊
／ ＼
崩落分层
由 Ｎ个 间距 为 ３ 倍 孔径 的密 集平 等 深孔 组 成一 ～９ 束孔 （ 直径 ｄ ）装 药 同时起 爆 ，对 周 围岩 体 的作用
｝
／ ＼ ＼ 』 ／ Ｉ ｌ
＼
＼
，
＼
，
￣ 、
图 １ 束 状 孔 组合 爆破 漏 斗 作 用机 理 示 意 图
１ 前 言
视 同一个 更 大 直 径 （ 效 直 径 Ｄ一￣Ｎｄ）炮 孔 的 等 ／
装药 爆破 作用 。该 项技术 综合 利用增 强装药 中远 区
冬瓜 山铜 矿是 我 国首次 开采 千米 、 日产 万 吨的 特 大型金 属矿 床 。矿床 水平 投影 长 １ １ ｍ，宽平 均 ８０ ５０ ０ ｍ，平均厚 度 ３ ． ６ ４ １ ｍ，缓倾 斜 。矿床 具有 埋 藏 深 一６ ０ （ ９ ｍ １ ０ ｍ） 原岩 应 力 高 （ ８ ａ ， ０７ ， ３ ＭＰ ）
束状孔爆破应力场的超动态应变试验研究_冯盼学
实测波形分析束状孔爆炸波特征， 阐述了束状孔波形与经典爆破波形所具有的共性和个性特征， 并对波 形做出了合理的解释 。
关键词： 束状孔； 超动态应变系统； 混凝土； 爆炸波； 爆破应力场 中图分类号： TD235 文献标识码： A
图2 Fig. 2 超动态应变测试系统实物连接图 Physical connection diagram of super
10 cm； 在距上表面 11 cm 的平面上布置 4 距离为 5 ， 个测点， 每个测点放一个应变砖， 测点距束孔中心的 10 ， 15 ， 20 cm。 测点均处在正五边形同一 距离为 5 ， 条边的垂直平分线上。 浇注好的模型如图 4 所示， 6。 布孔参数及测点位置见图 5 ，
2
2. 1
试验所测波形分析
束状孔爆破应力波
束状孔多个炮孔的应力波作用与爆生气体膨胀 作用相互混合， 对介质的加载作用复杂。 波型特征 反应了束状孔爆破的作用机理。 束状孔模型 （ 孔间 A 测点所测爆 距 5 cm） 测点与炮孔位置关系如图 7 ， 炸应力波波形如图 8 所示。 2. 2 束孔爆破应力波分析 爆炸波形由爆炸应力波上升区、 峰值压力区及 如图 8 所示。 衰减震荡区构成， 对于图 7 所示的包含 5 孔的束状孔，同段雷管 起爆的各炮孔爆破应力波某一时刻对共同作用区内 混凝土中某一点的加载作用包含以下三种情形 ： （ 1 ） 各孔同时对该点混凝土加载。
5 cm 装药长度 （ 33 g 黑索金 ） ， 106 cm 炮泥。 炮泥， 每个炮孔内附有 2 发瞬发非电雷管， 炮孔内雷管置 于距孔底 2 cm 处， 雷管包裹在导爆索束内， 聚能穴 朝向孔底， 正向起爆。 孔内非电雷管脚线由导爆管 5 个炮孔的 10 根导爆管在孔口集成一束， 引出， 由2 发雷管起爆。孔内 10 个非电雷管同时起爆。
露天采矿中深孔爆破技术的应用
露天采矿中深孔爆破技术的应用发布时间：2021-05-13T01:23:56.047Z 来源：《防护工程》2021年2期作者：高鹏翔[导读] 随着我国上个世纪七十年代末期的改革开放政策逐渐开花结果，中国作为全球化的积极倡导者积极加入到了国际贸易体系当中。
天津矿山工程有限公司浙江衢州 324000摘要：随着我国上个世纪七十年代末期的改革开放政策逐渐开花结果，中国作为全球化的积极倡导者积极加入到了国际贸易体系当中。
作为现代社会的物质基础，铁矿、煤矿等实现各种建设功能的矿产资源的开采、提炼和运输需求也在我国的生产环节上大幅提升。
因此，随之而来，欧美等国自从工业革命以来的各种技术成果也逐渐被我国的矿产企业所应用。
关键词：爆破采矿技术；发展和实际应用；爆破孔；炸药装填技术引言随着我国煤炭生产经济的发展，煤炭挖掘的年产量正不断上升，依据有关数据显示，我国的煤炭资源消耗量在短时间阶段内仍占据较大的比重，因此，研究如何提高煤炭的生产效率具有重要的研究意义。
据此，在煤炭露天采矿作业过程当中，深孔爆破是一项常用的矿井爆破方式之一，由于其广泛的应用性，成为各领域有关研究人员的关注热点之一。
本文从提高矿井生产效率的角度，重点关注探究如何提高深孔爆破的效率，进而整体提高生产的效率。
1深孔爆破技术应用的注意要点1.1 考察露天采矿的地质特征露天采矿工程要综合考量当地地质特征，合理应用深孔爆破技术，使得施工效果最优化、施工安全性最大化。
如果矿山中有较多地区属于边坡地质，就必须针对这一地质进行充分分析，然后对其加以控制。
经勘测，如果需要开采的矿产资源的节理间隙发育程度较高，就拥有更大的开发空间。
如果发现岩石的特性较为松散，爆破时必须建立相应的防护网，以保证工作人员的安全。
1.2 对爆破的整体稳定性进行全面控制露天采矿环境往往具有较高的复杂性和不稳定性，在进行深孔爆破之前，有必要首先考察周围环境，对相关数据进行精确把控。
首先，必须记录待爆破岩石的相关指标，如岩石厚度、松散性等，明确工程所在地的整体地质稳定性。
束状孔与等效单孔爆破效果数值模拟对比研究
束状孔与等效单孔爆破效果数值模拟对比研究崔新男;陈何【摘要】束状孔当量球形药包爆破技术是大直径深孔采矿法的一个发展和延伸,与传统的单孔爆破技术相比,能提高炸药能量利用率,改善爆破效果.采用ANSYS LS-DYNA软件模拟束状孔和等效单孔爆破作用过程,结果表明,与等效单孔爆破效果相比,束状孔爆破在爆破近区过粉碎程度低,中远区能量较大,整体爆破效果好.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2013(065)001【总页数】7页(P94-100)【关键词】束状孔;ANSYS LS-DYNA;爆破作用【作者】崔新男;陈何【作者单位】北京矿冶研究总院,北京100160;北京矿冶研究总院,北京100160【正文语种】中文【中图分类】TD235.4+6束状孔当量球形药包爆破技术是北京矿冶研究总院孙忠铭教授在长期研究地下矿大直径深孔爆破的基础上提出的一种全新的爆破技术[1］，其基本概念是：由数个间距为3～8倍孔径的密集平行深孔组成一束孔，束孔装药同时起爆，对周围岩体的爆破作用视同一个更大直径（等效直径）的炮孔的爆破作用。
这种爆破技术在爆破近区过粉碎程度低，中远区裂隙条数和扩展长度都比等效单孔好，因此爆破能量利用率更高，在我国多个矿山得到了广泛的应用。
本文采用数值模拟的方法对比束状孔和其等效单孔爆破效果，证实束状孔爆破的上述优点。
1 束状孔装药在无限岩体中爆炸数值模拟1.1 建模研究炸药在无限岩体中爆炸，主要是消除边界效应，在所建立的模型各个方向表面都施加无反射边界，横波和纵波的透过性都为有效[2-5］。
模型模拟孔径42mm，孔间距210mm，4孔为一束，耦合装药，炸药与岩石无间隔，炸药和岩石采用共节点法计算，柱状装药并且炸药尺寸相对模型尺寸较小，所以可以简化为平面应变问题，在炮孔厚度方向上采用单层网格，作为“准二维”近似，为此要为模型施加厚度方向上的位移约束。
模型长度和宽度方向上尺寸为3m×3m，厚度方向上尺寸为0.005m，模型四周施加无反射边界。
束状深孔爆破方案在冬瓜山铜矿的应用
束状深孔爆破方案在冬瓜山铜矿的应用陆正来;王发芝【摘要】针对冬瓜山铜矿千米深井矿床矿体和围岩的力学特性和地质特征,介绍了矿房采场束状深孔爆破方案的参数选择、装药连线结构及工艺；在束状深孔爆破应用的基础上,通过采场爆破方案的调整,对提高采场爆破主要经济技术指标和有效控制爆破效果起到了积极的作用.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2011(063)004【总页数】4页(P53-56)【关键词】束状深孔;布孔方式;采场破顶;参数选择;装药结构【作者】陆正来;王发芝【作者单位】铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿,安徽铜陵244031;铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿,安徽铜陵244031【正文语种】中文【中图分类】TD235.33引言铜陵有色冬瓜山铜矿是我国首座开采千米、日产万吨的特大型金属矿山。
矿段采用阶段空场嗣后充填采矿法，采场以盘区形式布置，盘区垂直矿体走向，宽度为100 m，长度为矿体的倾向长度，采场沿矿体走向布置，堑沟式底部结构，铲运机进路出矿[1]。
因此，矿床的赋存状况及产状要满足1万t/d的持续生产能力，必须采取强化开采措施。
因此，新技术的推广应用对实现矿山可持续发展显得十分重要[2]。
1 矿床地质条件冬瓜山矿床是大型铜硫矿床，埋藏深、含硫高、规模大，主矿体长1 810 m，平均宽500 m，平均厚37.5 m，赋存标高为-690～-1 007 m[3-6]。
冬瓜山矿体由易选和难选两种性质的矿石组成：上部矿体是易选的含铜磁黄铁矿，f系数15～20，平均厚度为30.5 m，较稳固；下部矿体是难选的含铜蛇纹岩，包含蛇纹岩、绿泥石、滑石、石膏等强度低的矿物，f系数3～10，平均厚度为7 m，整体稳固性较差。
矿体顶板岩性以栖霞组—黄龙—龙山组大理岩为主，f系数6～11，稳固性较好；矿体底板岩性为砂岩、石英砂岩，f系数12～23，稳固性一般。
2 采场参数及凿岩参数的确定2.1 采场参数采场参数在冬瓜山矿体总体设计中已确定：矿房采场长82 m，矿柱采场长78 m，宽度均为18 m，高度为矿体的垂直厚度[7]。
束状孔大量落矿残矿高效回采工艺技术研究与应用
Ｓ ｕ ｙ ａ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｆ ｉｉｎｔｍ ｉ ｎ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｏ ｅ ｉ ｕ ｌｍ ｉ ｅ ｂ ｓ ｄ ｔ ｄ ｎ ｐ ｌｃ ｔｏ ｎ ｅ ｆｃｅ ｎｉ ｇ ｔｃ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒｒ ｓｄ ａ ｎ ａ ｅ
ｏ ｕ ｄ ｅ ｈ ｌ ｓ ｌ ｒ ｅ ｓ ａ ｅ ｂ ａ ｔｎ ｎ ｂ ｎ ｌ ｏ ｅ ａ ｇ — ｃ ｌ ｌ ｓ ｉ ｇ
第２ １卷 第 ４ 期
２１ ０ ２年 ４月
中 国 矿 业
ＣＨ Ｉ ＮＡ Ｉ ＮＧ ＡＧＡＺＩ Ｍ ＮＩ Ｍ ＮＥ
Ｖ ｏ１２１．Ｎ ｏ ４ ． ．
柬 状 孔 大量 落矿 残矿 高效 回采 工 艺技 术研 究与 应 用
刘建东，陈 何，王湖鑫
（ 京 矿 冶研 究 总 院 ，来自 京 １ ０ ７ ） 北 ０ ０ ０
Ｋｅ ｒ ｓ：ｕｎ ｒ ｏｕ ｉ ｅ；ｍ ｉ ｉ ｇ ｂｌｓ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｄｅ ｇｒ ｎｄ ｍ ｎ ｎ ｎ ａ ｔｎｇ； ｒ ｓｄｕ ｌｍ ｉ ｒ ｌｍ ｉ ｉ ｇ；ｂｕ ｅ ｉ ａ ｎｅ ａ ｎ ｎ ｎｄｌ ｌ ｅ ｈｏ ｅ；ｖ ｒａ ｅ ｒ ｉｔ ａ ｉｂｌ ｅｓｓ—
Ｌ Ｕ ｉｎ ｄ ｎ Ｉ Ｊａ － ｏ ｇ，ＣＨ Ｅ Ｈｅ Ｎ ，Ｗ ＡＮＧ — ｉ Ｈｕ ｘ ｎ
（ ｉｎ ｎ ｒ ｌ ｓ ａｃ ｎ ｔｕｅｏ ｉｉｇ ａ ｄＭ ｅａｌｒ ｙ ｅｊ ｇ １ ０ ７ Ｂｅ ｉｇ Ｇｅ ｅａ ｅ ｒｈ Ｉ ｓｉｔ ｆＭ ｎｎ ｎ ｔｌ ｇ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ０，Ｃｈｎ ） ｊ Ｒｅ ｕ ｉ ｉａ
通常 ，由于 空 场 法 开 采 的矿 山空 区 形 成 的历
共 同应 力 场 的作 用 机 理 为 基 础 的 深 孔 爆 破 技 术 。 其 基本 概念是 ：由数个 间距 为 ３ ～８倍 孔 径 的 密集 平 行深 孔组成 一束 孔 ，束 孔 内各炮 孔 （ 径 ｄ 直 ）装
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
平行密集束状深孔高效爆破技术研究及应用刘建东;陈何;孙忠铭;王湖鑫【摘要】In recent years, based on deeply studying theory and technology of bundle holes blasting,Beijing General Research Institute of Mining & Metallergy developed the innovative technology of the equivalent spherical cartridge bundle holes blasting and variable resistance line bundle holes blasting, widely used them in the underground mines with different conditions, and achieved good effect. The principle,features, practical application effect, and expansion areas of the two blasting technology were introduced in the underground mining projects of Dongguashan copper mine and Huaxitongkeng mine, which have certain academic and practical value.%近年来,北京矿冶研究总院在深入开展束状孔爆破理论与技术研究的基础上,创新性地开发了束状孔当量球形药包爆破技术与束状孔变抵抗线爆破技术,并广泛应用于不同条件地下矿山的开采中,取得了良好的效果.本文结合冬瓜山铜矿和华锡集团铜坑矿地下开采工程,介绍了上述两项爆破技术的原理、特点、实际应用效果与扩展领域,具有一定的学术与应用价值.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2011(017)002【总页数】4页(P23-25,64)【关键词】地下矿山;开采爆破;束状孔;当量球形药包;变抵抗线爆破【作者】刘建东;陈何;孙忠铭;王湖鑫【作者单位】北京矿冶研究总院,北京100070;北京矿冶研究总院,北京100070;北京矿冶研究总院,北京100070;北京矿冶研究总院,北京100070【正文语种】中文【中图分类】TD235.4平行集束深孔爆破技术始于20世纪70年代前苏联的一些矿山,主要用于采用崩落法的大型矿山;我国于80年代末期开展了平行集束深孔爆破技术研究〔1〕。
近年来,北京矿冶研究总院在深入开展束状孔爆破理论与技术研究的基础上,创新地开发了束状孔当量球形药包爆破技术与束状孔变抵抗线爆破技术,并广泛应用于不同条件地下矿山的开采中,取得了良好的效果。
1 平行集束深孔高效爆破技术1.1 束状孔爆破原理及特点束状深孔爆破是以数个密集平行深孔形成共同应力场的作用机理为基础的深孔爆破技术,其基本概念是:由数个间距为3～6倍孔径的密集平行深孔组成一束孔,束孔内各孔装药同时起爆,对周围岩体的爆破作用视同一个更大直径(等效直径D)的炮孔的爆破作用。
N个直径为d的孔所组成的束孔,其等效直径D可按下式计算:1.2 束状孔当量球形药包爆破技术束状孔球形药包爆破技术,是北京矿冶研究总院孙忠铭教授在长期地下矿大直径深孔爆破试验研究的基础上,提出的一种全新的爆破技术。
VCR采矿技术是基于半无限介质球形药包漏斗爆破理论而形成的一种采矿技术。
从现有的技术应用情况看,受炮孔孔径的限制,爆破分层高度仅3m左右,爆破填塞约束条件差,要求采用高爆速、高爆能、高密度的炸药,成本高。
爆破落矿分层高度小,爆破作业次数多,炮孔极易因多次爆破发生破坏。
根据束状孔等效直径概念,结合利文斯顿CW球形药包爆破理论,将传统VCR法采矿中的分层爆破概念引入到束状深孔中,大幅度地提高了采场爆破落矿的分层高度。
利用数个束状孔进行组合漏斗爆破,实现水平高分层大量爆破落矿(见图1)。
图1 束状孔当量球形药包水平高分层大量落矿Fig.1 Equivalent spherical cartridge bundle holes blasting in high hierarchical level down mining束状孔当量球形药包爆破主要参数如下:(1)束间距:当束间距大于2倍束状孔最优埋深下的爆破漏斗半径R时,容易在束间形成矿岩脊柱,合理的束间距一般为L0=(1.0～1.5)R。
(2)分层高度:需通过束状孔爆破漏斗模拟试验得出最优埋深与药量的关系,结合束状孔装药结构和参数确定其最优埋深,进而确定分层爆破的高度。
该技术综合利用了有利于增强装药中远区爆破作用的束状孔效应和最优埋深条件下的球形药包漏斗爆破,形成了合理利用炸药能量的最优条件。
由于采用束状孔大参数束间距,凿岩硐室可以布置成凿岩巷道的形式,并留3～4m大尺寸连续间柱,采场作业安全,掘进工程量少。
采用束状孔当量球形药包水平高分层大量落矿,完全避免了传统采场爆破中切割井、拉槽等低效率作业辅助工程,改善了装药约束条件,可采用无特殊性能要求的普通低成本炸药,回采效率高、成本低。
1.3 束状孔变抵抗线爆破技术根据式(1),束状孔等效直径D与炮孔个数N的平方根成正比,若将束状孔视为等效直径的大孔,则可按等效直径确定束状孔爆破的抵抗线,通过改变炮孔个数可灵活调整束状孔爆破抵抗线。
根据束状孔经验公式和普通深孔爆破最小抵抗线计算式,束状孔爆破的最小抵抗线可确定为〔1〕:式中:d为炮孔孔径,m;N为炮孔个数;Δ为装药密度,t/m3;q为炸药单耗,kg/t。
束状孔可布置成线形、弧形、长方形等多种形式。
不同布孔方式,其爆破效应也有所不同。
以直线形为例,该布孔方式可形成椭圆形应力场,在其短轴方向即炮孔连线的中垂线方向较侧向变密,且形成近似平面形状的波前,因而应力衰减较其侧向也慢得多,如4孔的直线形束状孔在距爆破中心50倍孔径的距离时,正向应力大约是侧向应力的 1.8倍〔2〕。
爆破抵抗线的可调性及布孔方式的灵活性,为束状孔爆破在各种复杂条件下的应用提供了便利,尤其在大规模空区群残矿回采中,可根据空区形态灵活地调整爆破参数,设计不同的爆破抵抗线,选择工程条件较好的地段集中作业,采用整体崩落的方式,提高回采作业的效率和安全性。
2 平行集束深孔高效爆破技术的应用2.1 水平高分层大量落矿冬瓜山铜矿是我国首次开采千米深、日产万吨的特大型金属矿床。
为满足日产万吨的持续稳定生产能力,采取强化开采措施,对大直径束状深孔当量球形药包爆破工艺进行了研究和试验〔3〕。
试验采场长82m、宽18m,采场高为矿体垂直厚度。
(1)采场结构。
如图2所示,采场中间布置束状孔,两侧布置双孔,端帮布置单孔。
束孔由5个φ165mm的垂直平行孔组成,贯通凿岩硐室底板和拉底层顶板之间,束孔间距7m。
采场共布孔262个,总孔深7995m,每米孔崩矿量30.87t。
采场从下而上分层爆破,分层爆破高度约7m,揭顶爆破高度12～14m。
图2 试验采场布置Fig.2 Layout of test stope(2)装药结构。
①束孔:7m分层爆破时,在距孔底0.5m处充填2.0m河砂,将双导爆索绑扎于袋装乳化炸药上,下放至孔底,再装填乳化炸药至设计高度,上部充填 3.0m 河砂;揭顶爆破时,距孔底0.5m处堵孔,炮孔孔底、孔口分别填充1.5m、2.5m河沙,非首爆束孔中间采用连续装药,首爆束孔装药分两层,两层间隔0.5m河沙。
②边孔:采用间隔1.5～2.0m的不连续柱状装药,装药高度与束孔对应。
(3)起爆顺序。
在每个孔的孔口双导爆索上绑扎两发同段非电毫秒雷管,将雷管的导爆管脚线绑扎到主导爆索上。
由采场中间向两端逐列起爆,每列先起爆采场中部束孔、后起爆两侧边孔,顺段延时起爆。
采场共进行10次爆破,采场爆破技术指标如表1所示。
表1 试验采场爆破技术指标Table 1 Index of test stope blasting?2.2 区域整体崩落华锡集团铜坑矿是我国有色金属大型矿山之一,开采的主要对象为细脉带矿体、91#、92#三大矿体,此三大矿体呈重叠产出。
细脉带矿体经过多年开采,存在大量采空区,采空区造成顶板垮塌、隔火矿柱冒落、火灾蔓延等事故隐患。
2003年底细脉带保有资源量360万 t〔3〕,为回收细脉带矿石资源、彻底消除地压隐患,制定了区域整体崩落顺序回采细脉带剩余矿石的技术方案。
第 1爆区崩落面积6500m2,采用以束状孔为主、局部辅以深孔和小硐室整体崩落的爆破方案。
如图3所示,凿岩硐室位于635m水平,每束孔根据负担的爆破量和爆破阻抗不同由4～9个孔组成,束间距为 4～9 m,抵抗线4～15m 不等。
对635m水平以下束状孔无法控制的局部地段采用孔径100 mm和60mm的深孔,扇形孔密集系数1.0,排间距分别为2.70 m和1.75 m。
在隔火矿柱(635～650m)与顶底板交界处布置小硐室,切割崩落隔火层,硐室间距11～15m,抵抗线15m。
全爆区共布置束状孔28组,总孔深8523m,小硐室11个,深孔总孔深1918.3 m。
爆破以区域内残留空区为自由面和补偿空间,并向两侧充填体进行挤压,按照从下而上的起爆顺序,采用非电起爆系统,共分20段起爆,系统总延时2500 ms。
采取预裂降振和柔性阻波墙措施降低爆破振动和冲击波危害。
爆区范围崩落完全,块度适中,爆破24h后井下恢复生产。
图3 区域整体崩落束状孔布置Fig.3 Bundle holes layout of the overall regional avalanche第1爆区爆破炸药消耗指标为:炸药单耗0.19kg/t,最大单响药量8366kg,炸药总耗量150t。
其出矿技术指标为:采区生产能力2500t/d,崩矿量77万t,回收率68%,贫化率20%。
3 结语将球形药包漏斗爆破理论与束状孔相结合,创新性地开发了束状孔当量球形药包爆破技术,并成功应用于冬瓜山铜矿和大红山铜矿等大规模地下开采中,也为采矿中的低效率切(拉)槽问题提出了新的解决途径。
利用束状孔爆破可变抵抗线原理开发的区域整体崩落技术,成功应用于华锡集团铜坑矿和赤峰国维矿等复杂多空区条件下的残矿回采中。
以束状孔当量球形药包爆破技术和束状孔变抵抗线爆破技术为基础的大量高效采矿技术,以其高效的爆破能量利用率、集中强化作业工艺及工程实施的安全性,可广泛应用于阶段大量连续开采、矿山采空区安全高效治理、露天转地下平稳过渡采矿和中厚矿体安全高效开采等领域。
参考文献:〔1〕袁向全,林大泽.地下采矿平行集束装药落矿技术研究与应用[J].中国工程科学,2005,7(增刊):369-372.〔2〕孙忠铭,陈何,王湖鑫.束状孔等效直径当量球形药包大量落矿采矿技术[J].矿业研究与开发,2006,26(z2):56-58.〔3〕陈何,孙忠铭,姚根华,等.铜坑矿细脉带特大事故隐患区治理方案的研究[J].中国矿业,2008,17(3):101-106.。