逐孔起爆的技術

逐孔起爆的技術1概述1.1礦山爆破的現(xiàn)狀與存在問題礦山爆破是一項受諸多因素影響，內(nèi)在規(guī)律十分復雜的綜合作用過程。對于這一作用規(guī)律的把握和捕捉，對改善爆破效果、降低生產(chǎn)成本無疑有著重大意義。在我國露天礦山生產(chǎn)爆破中，除了少數(shù)特殊要求的工程和部位外，幾十年來一直采用排間微差爆破方式，盡管該項爆破技術應用較廣，但仍存在下述問題。（1）同段起爆藥量相對較大。產(chǎn)生的地震波大，影響周邊環(huán)境。（2）排間微差、同段起爆間炸藥能量得不到充分利用。首先孔間連通貫穿，然后推墻作用，使墻體沿自由面法線方向傾倒或碎裂，爆后巖石塊度不均勻，大塊較多、根底較多，二次破碎量大，鏟裝效率低。（3）排間微差爆破有害效應得不到有效控制。排間微差爆破時地表采用導爆索連接，雖然方便，但爆破產(chǎn)生的沖擊波及噪聲都較大。存在問題

為解決礦山爆破中存在的問題，近年來，逐孔爆破技術越來越多的應用于礦山的生產(chǎn)實踐，從反饋信息來看，逐孔爆破技術對降低礦山爆破震動、提高爆破效果作用顯著。目前,逐孔起爆技術在國外已經(jīng)得到了普遍應用,而國內(nèi)只有極少數(shù)規(guī)模較大的露天礦山利用高精度、高強度導爆管雷管實現(xiàn)了逐孔起爆。

1.2解決問題的新思路2逐孔起爆的基本理論逐孔起爆定義與特點定義：逐孔起爆技術是指爆區(qū)內(nèi)處于同一排的炮孔按照設計好的延期時間從起爆點依此起爆，同時爆區(qū)排間炮孔按另一延期時間依次向后排傳爆，從而使爆區(qū)內(nèi)相鄰起爆炮孔的起爆時間錯開，起爆順序呈分散的螺旋狀。逐孔起爆技術的特點：先爆炮孔為后爆炮孔多創(chuàng)造一個自由面；爆炸應力波靠自由面充分反射,巖石加強破碎；相鄰爆炮孔相互碰撞,擠壓,增強巖石二次破碎；同段起爆藥量小,控制爆破震動。2.2逐孔起爆技術爆破器材逐孔起爆技術的實現(xiàn)是以新型爆破器材—高強度和高精度導爆管雷管為依托的，爆破器材的高強度、高精度，保證了起爆網(wǎng)絡的完美可靠傳爆。逐孔起爆技術應用的關鍵是孔間和排間、地表和孔內(nèi)延時的精確性，如果雷管延期精度低于1%~2%，那么整個爆區(qū)的爆破效果就得不到保證。目前在國內(nèi)市場上用以實現(xiàn)逐孔起爆技術的“雙高”非電導爆管雷管產(chǎn)品有西安慶華、阜新圣諾、北方諾信、貴州久聯(lián)、湖北衛(wèi)東以及威海711廠與奧瑞凱公司合資廠等四家化工廠提供，且產(chǎn)品技術參數(shù)參差不齊。雷管延期時間精確,是實現(xiàn)逐孔起爆的基本保證375417409392409442409442365465417409409409442425365375417400367409367425392442409417442425孔內(nèi)采用非高精度雷管孔內(nèi)名義延期時間表400ms0假設地表管精度尚可17ms/42ms788787753710668659544535424507771737711685659600458426434400451864779811752743668594577526起爆后巖石移動方向紊亂450450500500550600650700750800788787753710668659544535424507771737711685659600458426434400451864779811752743668594577526等時線也不均勻4254504754755005005255255505505755756000孔內(nèi)采用高精度雷管時,等時線均勻一致400ms17/42ms0孔內(nèi)采用高精度雷管時,巖石移動方向均勻一致2.3逐孔起爆技術的作用原理逐孔起爆技術是微差爆破的發(fā)展。雖然微差爆破在國內(nèi)外已研究、應用了五十多年，但是由于起爆間隔時間只有幾毫秒至幾十毫秒，且?guī)r體性質(zhì)又復雜多變，炸藥的爆炸能在巖體中的傳遞與分布難以定量計算，因此爆破微差原理尚無統(tǒng)一定論，大多只是假設和推斷。下面根據(jù)較為公認的四種觀點分別在下面對微差爆破和逐孔起爆的作用原理進行比較。微差爆破原理(1)自由面和最小抵抗線原理與巖石相互碰撞作用。在第一炮(先爆)產(chǎn)生的應力波和爆轟氣體作用下，自由面處的巖體夾制性和阻力最小，形成徑向裂隙和環(huán)向裂隙都比別的位置密集，最小抵抗線方向的破碎范圍最大，塊度最小，巖塊獲得的動能最大。（1）第二炮能充分利用第一炮形成的新自由面來破碎巖體；（2）相應縮短了第二炮最小抵抗線，減弱了巖體夾制性；（3）由于最小抵抗線方向的改變，使分離巖塊在運動中劇烈碰撞的機會增多。(2)爆轟氣體的預應力作用。先爆藥包的爆轟氣體使巖體處于準靜壓應力狀態(tài)，并對應力波所形成的裂隙起著膨脹和楔子作用，后爆藥包起爆，利用了巖體內(nèi)較大的預應力場以及爆轟氣體尚未消失前(裂隙尚未達到自由面)在巖體內(nèi)的準靜壓應力場來加強巖石的破碎作用。(3)應力波的迭加作用。先爆藥包在巖體內(nèi)形成的減力場，在其應力作用尚未消失之前，第二炮立即起爆，造成應力波迭加，有利于巖石的破碎。而且，在先爆藥包的應立場作用下巖體內(nèi)原生裂隙及孔隙縮小，密度增大，加快應力波的傳播速度，即使巖石質(zhì)點速度增加，又導致巖石處于應力狀態(tài)的時間增長。應力波的相互作用加劇，減少了不可逆的能量損失，從而改善了爆破效果。(4)地震波主震相的錯開和地震波的干擾作用。合理地微差間隔時間，使先后起爆所產(chǎn)生的地震能量在時間上和空間上錯開，特別是錯開地震波的主震相，從而大大降低了地震效應。此外先后兩組地震波的干擾作用，也會降低地震效應。只要合理的選取微差間隔時間，即可使地震效應有不同程度的降低?？傮w來說，微差爆破比普通爆破可降震30%-70%。2.3.2逐孔起爆技術的作用原理(l)應力波疊加作用。高速攝影資料表明，當?shù)妆P抵抗線小于10m時，從起爆到臺階坡面出現(xiàn)裂縫，歷時約10一25ms，臺階頂部鼓起歷時約80一150ms，此時爆生高壓氣體逸出，鼓包開始破裂。在逐孔爆破時，后爆藥包較先爆藥包延遲數(shù)十毫秒起爆，這樣后爆藥包在相鄰先爆藥包的應力震動作用下處于預應力的狀態(tài)中(即應力波尚未消失)起爆的，兩組深孔爆破產(chǎn)生的應力波相互疊加，可以加強破碎效果。(2)增強自由面作用。在先爆深孔破裂漏斗形成后，對后爆深孔來說相當于新增加了自由面，逐孔微差爆破后爆破孔的自由面由排間微差爆破的兩個自由面增至三個自由面，后爆炮孔的最小抵抗線和爆破作用方向都有所改變，增多了入射壓力波和反射拉伸波的反射，增強了巖石的破碎作用，并減少夾制角。(3)增加巖塊相互碰撞作用。先爆的炮孔起爆后，爆破漏斗內(nèi)的破碎巖石起飛尚未回落時，后爆的炮孔在先爆炮孔的“巖塊幕中”起爆，后爆藥包的爆生氣體不易逸散到大氣中，從而又增加了補充破碎機會。逐孔爆破由于所相鄰的兩孔都有微差時間，較排間微差爆破提供的補充破碎機會多，因而在碰撞破碎過程中，巖石中的動能降低，導致拋距減少，爆堆相對集中。單個炮孔起爆時巖石破碎情況多個炮孔同時起爆的情況炮孔間延期時間過長的情況炮孔間延期時間合理時的情況(4)減小爆破震動。由于逐孔爆破顯著減少了同時起爆的藥量，根據(jù)爆破震動薩道夫斯基公式在其它參數(shù)不變的情況下,最大單響藥量的減小能夠降低爆破振動是顯而易見的。

υ——質(zhì)點振動速度(cm/s);K——與介質(zhì)性質(zhì)、爆破方式有關的系數(shù);Q——最大單響藥量(kg);R——爆心距(m);α——和地質(zhì)地形等有關的衰減指數(shù)。逐孔起爆技術起爆工藝起爆方式是實現(xiàn)逐孔起爆技術的關健，分為兩種:地表延期網(wǎng)路和孔內(nèi)延期網(wǎng)路。逐孔起爆技術是通過孔內(nèi)和地表延期時間的組合來共同完成的。地表起爆網(wǎng)絡是由相對作業(yè)面爆破設計時，根據(jù)爆破效果要求選取的炮孔排、列，并針對炮孔排、列分別計算得到的不同延期時間使用與之對應的高精度導爆管雷管組合實現(xiàn)?？變?nèi)延期采用地表延期時間4倍以上的高精度導爆管雷管連接起爆藥具實現(xiàn)。延期體正在燃燒的雷管600ms孔內(nèi)延期100ms地表管0100200300400500600ms起爆點延期體正在燃燒的雷管延期體未被引燃的雷管逐孔起爆網(wǎng)絡的設計與連接確定爆區(qū)的排與列確定排內(nèi)孔間延期時間及排間延期時間確定起爆點點燃陣面過程-選擇“起爆點"-畫出“等時線"-選擇地表管-畫上箭頭-計算時間以有兩個自由面情況為例有兩個自由面有兩個自由面有兩個自由面有兩個自由面規(guī)整地形爆區(qū)的網(wǎng)絡連接確定起爆點后,關鍵的工作就是確定控制排和列,選擇的依據(jù)是看控制排和列之間的夾角,以90度為參考標準,將控制排和列之間夾角<90度的連接方式稱為前傾連接,夾角>90度的連接方式稱為后傾連接。通常采用后傾連接方式,這樣先爆炮孔可以為后爆炮孔創(chuàng)造出更多的自由面,同時可以保持等時線均勻一致,保證拋擲方向達到預期的效果后傾連接前傾連接利用虛擬炮孔處理的不規(guī)則爆區(qū)連接當遇到不規(guī)則爆區(qū)的時候,可用虛擬炮孔的方法把它補成規(guī)則的形狀,先正常連線,然后根據(jù)延遲時間再選定不同段別雷管,不規(guī)則爆區(qū)容易后翻對后續(xù)的布孔工作不利,為了避免后翻現(xiàn)象的發(fā)生,通常最后一排的連接選延遲時間大點的雷管,可有效地減小爆堆的后移距離。具體做法是根據(jù)已有的孔距和排距補成規(guī)則的爆區(qū),這樣連線可以改變每個炮孔的起爆時間,利用虛擬炮孔保持時間的均勻,先爆炮孔可以為后爆炮孔創(chuàng)造出更多的自由面,可以使巖石的移動方向均勻一致,爆破后的爆堆更利于電鏟的采裝。要求拋擲方向利用多個虛擬孔2.5.3V型起爆方式當爆區(qū)只有一個自由面時多采用V型起爆,一般情況下,起爆點選在控制排的中間位置,從而盡可能地多利用自由面。同時在起爆點后方留出走廊,保持兩邊的對稱注意平行!!!2.5.4水槽開挖-中心起爆如果想對一個沒有自由面或只有一個很小自由面的長條區(qū)域進行穿孔爆破,如果按正常的矩形布孔選擇爆區(qū)的最前排或最后排做控制排,由于沒有自由面爆破質(zhì)量通常比較差,根底和大塊較多,標高難以控制,極大地影響了鏟裝效率。對于類似的爆破可采用以下的布孔和連線接方式,可以有效地解決上述問題。從上圖中各炮孔的起爆時間可以看出,炮孔起爆時圍巖的夾制作用較正常布孔和連接時大幅降低,使圍巖能夠充分的破碎,并較好地控制了爆堆的松散度和均勻度,同時很好地控制后沖和側(cè)沖的破壞便于爆區(qū)連接,如果是臨近邊幫爆破非常有利于邊幫巖石的穩(wěn)定。礦巖交界處的爆區(qū)

露天開采提倡資源科學合理地利用,穿孔爆破時礦巖應該分穿、分爆,盡量降低礦石的貧化率,但對于有礦巖交界的爆區(qū),通過合理選擇起爆點和精確的地表延期設計,可使礦石和巖石部位沿相反的方向拋擲,可達到降低礦石貧化率的目的,經(jīng)濟效益可觀。增減排情況逐孔起爆網(wǎng)絡設計要保證達到每一個炮孔在起爆網(wǎng)絡孔內(nèi)、地表網(wǎng)絡延時累加后分配的被起爆的時刻的唯一性和遵循“最小抵抗線”定理下的有序性。所以，增減排原則就是在進行起爆網(wǎng)絡設計時，當設計中所設定的雁行列因為孔數(shù)的不一致，不能夠直接與控制排直接連接時，需要單獨成列與前列相應的孔連接，并保持連線與控制排平行的連接。如圖所示，如果不能保持圖中后排孔數(shù)少的列的平行連接，就不能保證這些炮孔的有序被傳爆，會發(fā)生“跳段”現(xiàn)象，直接破壞爆破效果，甚至會導致盲炮的發(fā)生。最后排時間延長情況為了滿足露天礦臨近邊坡等特殊要求地段最大限度的降震或者需要更加規(guī)整、被盡可能少的沖擊的爆破后續(xù)工作面的要求，提出了最后排時間延長的原則，即如下圖所示，在最后一排適當加大延期時間，就是選擇延期時間更長的地表延時雷管作為整個起爆網(wǎng)絡每列最后一個孔的連接，經(jīng)過現(xiàn)場大量的實踐