论文部分内容阅读
摘 要：目前我国露天采矿爆破时存在很多问题，矿石与岩石是很难剥离的。因此提出应用露天浅孔爆破技术和逐孔起爆技术，让矿石和岩石分离堆积，实现矿岩分离。逐孔起爆技术。即是爆区中任何一个炮孔爆破时在空间上都是按照一定的起爆顺序单独起爆的爆破技术。露天浅孔爆破技术，即是岩土开挖及二次破碎大块时采用炮孔直径小于50mm、深度小于5m的一种爆破技术。在实践爆破实验中应用露天浅孔爆破技术和逐孔起爆技术很好的提高了矿岩分堆的效果。
关键词：矿岩分离；爆破技术； 浅孔；逐孔起
一、爆破技术现状
利用炸药爆炸的能量破坏某种物体的原结构，并实现不同工程目的所采取的药包布置和起爆方法的一种工程技术。这种技术涉及到力学、物理学 、化学和材料动力学、工程地质学等多种学科。在当前露天采矿矿岩爆破中，矿石和岩石常常很难分开，往往运用的爆破技术只是将矿区爆破矿石整体向一个方向延伸，矿石和岩石混合在一起了，甚至无法分离；特别是在矿石到岩石的边缘地带，机械化设施施工很难辨别，进而降低了矿石的质量，造成矿区资源浪费。因此，矿岩爆破分离技术研究是突显出时代和社会资源价值。实现爆破矿岩分离的基础是在爆破中利用药包爆炸产生的内驱力，使矿石和岩石分别遵守计划的方向移动，进而让二者分离开来。2004年Orica公司应用I-kon数码电子雷管在美国明尼苏达州进行了矿岩分离爆破试验，首先，在矿石与岩石的边缘地带区域进行分层爆破，让矿石与岩石上部向前后推动，其次，爆过边缘地带区下部矿石中的药包，让楔入岩石中部分矿石分离出来。爆破后现场工作人员可以有效地区分矿石与岩石，提高了矿石装载运输的效率，增加了爆破区开采矿石的质量，改善了边缘区区域矿石的质地要求。
爆破程序是露天采矿矿岩分离工艺环节中最重要的，针对大部分露天矿山，先采取爆破后进行开采是目前露天采矿生产的一个正常程序，不爆破采剥进行采矿是无法顺利采矿。深孔爆破是天采矿矿岩分离机械化、规模化生产的一个重要因素，在各种露天采矿矿岩爆破中，炸药爆炸后产生能量的作用是非常有限的，只能达到预期的露天采矿矿岩工程效果。大部分能量用于矿石等物质的粉碎和转化为爆破有害物质，如何提高爆破技术爆以减少破有害垃圾，是我们研究的重点课题。
二、爆破技术探索
爆破技术作为采矿工程的一项重要手段，其发展直接关系到采矿的效率，同时也能提高采矿中的安全系数：如果在采矿工程中对爆破技术没有加以高度重视，那么可能带来的不仅仅会给矿工们的生命安全带来危害，同时也会给社会造成不利的影响。因此，积极的改进采矿工程中的爆破技术时至关重要的。
逐孔起爆技术，即是爆区中任何一个炮孔爆破时在空间上都是按照一定的起爆顺序单独起爆的爆破技术。逐孔爆破技术基于以下爆破原理：是一种控制爆破技术方法。这种爆破技术基本原理，当两个相邻的炮孔同时起爆时，冲击波在炮孔之间相互碰撞，使炮孔间的煤岩承受拉力而造成裂断区。如果炮孔间距与装药量合适，炮孔间的裂断区可呈现一条狭窄的预切槽。这一预裂面能反射以后起爆区产生的冲击波，以达到减少破坏或超控量。这种方法在采矿回采工作中可用于切断顶板的控制爆破中，可以实现改善爆破效果的目标。
在露天台阶爆破采矿中，矿石和岩石常常混杂在一起，通常采用松动爆破只能将爆区矿石整体向一个方向推动，矿石和岩石混杂在一起，无法被有效分离；特别是在矿石到岩石的过渡区，电铲挖掘时很难分辨，从而降低了矿石品位，造成资源浪费。起爆方式是实现逐孔起爆技术的关键，具体分为两种，一是地表延期，而是孔内延期。第一，孔内延期由于孔内雷管长短所限，适应较小的爆区，对于较大的爆区，只能采用大区微差爆破技术，具有复杂性特点，目前应用不多。第二，地表延期划分为斜线逐孔起爆和“V”型逐孔起爆地表延期采用地表接力延期，地表延期雷管引爆孔内延期雷管再引爆炸药的方式，因此可能用很少的雷管就能完成任意规模的爆破。后起爆炮孔的最小抵抗线和爆破作用方向都受瞬间自由面的影响而改变。因此，通过控制炮孔起爆时序，改变起爆过程中爆破区域内的瞬间自由面的变化，就可以实现岩石运动方向的控制，从而实现矿石和岩石的分离。
这种技术通常用于开掘岩石巷道中，是指通过一次性爆破技术获得与尺寸效果十分接近断面层。据工程试验研究表明，露天浅孔爆破，即是岩土开挖、二次破碎大块时采用的炮孔直径小于50mm、深度小于5m的爆破作业。深孔爆破就是炮孔孔径大于75mm且深度在5m以上的采用延长药包的一种爆破方法。而中深孔爆破方法是介于浅孔爆破与深孔爆破之间的以专用钻凿设备钻孔作为炸药包埋藏空间一种爆破方法，其直孔径一般为50mm-350mm，孔深为5m-20m。这种爆破需要药包爆炸时对断面的冲击力较小，常常运用低猛度、低爆速、低密度为特点的炸药，以消除或削减炮孔周围形成的粉碎物质。在这种爆破中，通常要先进行爆破，结果是为了增大自由面或减小光爆时的抵抗效果。然后根据设计尺寸设计周边进行并联式一次起爆，但目前这种技术仍在进一步的进行验证。为工程爆破能源的炸药，蕴藏着巨大的能量。一公斤普通工业炸药爆炸时释放的能量为3.52×10的6次方焦耳，溫度高达3000℃，经过快速的化学反应所产生的功率为4.72×10的8次方千瓦，其气体压力达几千到一万多兆帕，远远超过了一般物质的强度。在这种高温高压作用下，被爆破的介质（如岩石等）呈现为流体或弹塑性体状态，完全破坏了原来的结构。
通过对露天采矿矿岩分离爆破技术探索可以得出：应用露天浅孔爆破技术和逐孔起爆技术，不仅为露天采矿矿岩分离带来了新的管理理念与方法，更为矿山带来了可观的经济效益、生态效益、社会效益。露天浅孔和逐孔起爆技术不仅为露天采矿矿岩分离今后的发展方向奠定基础，而且形成国内露天采矿矿岩分离爆破新技术，为国内露天采矿矿岩分离技术提高爆破管理水平与技术提供了可借鉴的经验。露天浅孔和逐孔起爆技术工程的成功地使用解决了矿岩分离爆破中的相关问题，爆破技术取得的良好效果，为下一步的深入研究奠定了基础，对促进我国露天浅孔和逐孔起爆技术的研究具有划时代的意义。
参考文献：
[1] Everett W， Eloranta J. Digital Delay Blasting at UnitedTaconite LLC[C]. International Society of ExplosivesEngineers Conference on Explosives and Blasting Tech-nique， Dallas， Texas， USA， 2006·http：//www.elo-rantaassoc.com/digital.pdf
[2]王世勤.浅析露天采矿矿岩分离爆破技术[J].建材与装饰，2012，（ 2）.
关键词：矿岩分离；爆破技术； 浅孔；逐孔起
一、爆破技术现状
利用炸药爆炸的能量破坏某种物体的原结构，并实现不同工程目的所采取的药包布置和起爆方法的一种工程技术。这种技术涉及到力学、物理学 、化学和材料动力学、工程地质学等多种学科。在当前露天采矿矿岩爆破中，矿石和岩石常常很难分开，往往运用的爆破技术只是将矿区爆破矿石整体向一个方向延伸，矿石和岩石混合在一起了，甚至无法分离；特别是在矿石到岩石的边缘地带，机械化设施施工很难辨别，进而降低了矿石的质量，造成矿区资源浪费。因此，矿岩爆破分离技术研究是突显出时代和社会资源价值。实现爆破矿岩分离的基础是在爆破中利用药包爆炸产生的内驱力，使矿石和岩石分别遵守计划的方向移动，进而让二者分离开来。2004年Orica公司应用I-kon数码电子雷管在美国明尼苏达州进行了矿岩分离爆破试验，首先，在矿石与岩石的边缘地带区域进行分层爆破，让矿石与岩石上部向前后推动，其次，爆过边缘地带区下部矿石中的药包，让楔入岩石中部分矿石分离出来。爆破后现场工作人员可以有效地区分矿石与岩石，提高了矿石装载运输的效率，增加了爆破区开采矿石的质量，改善了边缘区区域矿石的质地要求。
爆破程序是露天采矿矿岩分离工艺环节中最重要的，针对大部分露天矿山，先采取爆破后进行开采是目前露天采矿生产的一个正常程序，不爆破采剥进行采矿是无法顺利采矿。深孔爆破是天采矿矿岩分离机械化、规模化生产的一个重要因素，在各种露天采矿矿岩爆破中，炸药爆炸后产生能量的作用是非常有限的，只能达到预期的露天采矿矿岩工程效果。大部分能量用于矿石等物质的粉碎和转化为爆破有害物质，如何提高爆破技术爆以减少破有害垃圾，是我们研究的重点课题。
二、爆破技术探索
爆破技术作为采矿工程的一项重要手段，其发展直接关系到采矿的效率，同时也能提高采矿中的安全系数：如果在采矿工程中对爆破技术没有加以高度重视，那么可能带来的不仅仅会给矿工们的生命安全带来危害，同时也会给社会造成不利的影响。因此，积极的改进采矿工程中的爆破技术时至关重要的。
逐孔起爆技术，即是爆区中任何一个炮孔爆破时在空间上都是按照一定的起爆顺序单独起爆的爆破技术。逐孔爆破技术基于以下爆破原理：是一种控制爆破技术方法。这种爆破技术基本原理，当两个相邻的炮孔同时起爆时，冲击波在炮孔之间相互碰撞，使炮孔间的煤岩承受拉力而造成裂断区。如果炮孔间距与装药量合适，炮孔间的裂断区可呈现一条狭窄的预切槽。这一预裂面能反射以后起爆区产生的冲击波，以达到减少破坏或超控量。这种方法在采矿回采工作中可用于切断顶板的控制爆破中，可以实现改善爆破效果的目标。
在露天台阶爆破采矿中，矿石和岩石常常混杂在一起，通常采用松动爆破只能将爆区矿石整体向一个方向推动，矿石和岩石混杂在一起，无法被有效分离；特别是在矿石到岩石的过渡区，电铲挖掘时很难分辨，从而降低了矿石品位，造成资源浪费。起爆方式是实现逐孔起爆技术的关键，具体分为两种，一是地表延期，而是孔内延期。第一，孔内延期由于孔内雷管长短所限，适应较小的爆区，对于较大的爆区，只能采用大区微差爆破技术，具有复杂性特点，目前应用不多。第二，地表延期划分为斜线逐孔起爆和“V”型逐孔起爆地表延期采用地表接力延期，地表延期雷管引爆孔内延期雷管再引爆炸药的方式，因此可能用很少的雷管就能完成任意规模的爆破。后起爆炮孔的最小抵抗线和爆破作用方向都受瞬间自由面的影响而改变。因此，通过控制炮孔起爆时序，改变起爆过程中爆破区域内的瞬间自由面的变化，就可以实现岩石运动方向的控制，从而实现矿石和岩石的分离。
这种技术通常用于开掘岩石巷道中，是指通过一次性爆破技术获得与尺寸效果十分接近断面层。据工程试验研究表明，露天浅孔爆破，即是岩土开挖、二次破碎大块时采用的炮孔直径小于50mm、深度小于5m的爆破作业。深孔爆破就是炮孔孔径大于75mm且深度在5m以上的采用延长药包的一种爆破方法。而中深孔爆破方法是介于浅孔爆破与深孔爆破之间的以专用钻凿设备钻孔作为炸药包埋藏空间一种爆破方法，其直孔径一般为50mm-350mm，孔深为5m-20m。这种爆破需要药包爆炸时对断面的冲击力较小，常常运用低猛度、低爆速、低密度为特点的炸药，以消除或削减炮孔周围形成的粉碎物质。在这种爆破中，通常要先进行爆破，结果是为了增大自由面或减小光爆时的抵抗效果。然后根据设计尺寸设计周边进行并联式一次起爆，但目前这种技术仍在进一步的进行验证。为工程爆破能源的炸药，蕴藏着巨大的能量。一公斤普通工业炸药爆炸时释放的能量为3.52×10的6次方焦耳，溫度高达3000℃，经过快速的化学反应所产生的功率为4.72×10的8次方千瓦，其气体压力达几千到一万多兆帕，远远超过了一般物质的强度。在这种高温高压作用下，被爆破的介质（如岩石等）呈现为流体或弹塑性体状态，完全破坏了原来的结构。
通过对露天采矿矿岩分离爆破技术探索可以得出：应用露天浅孔爆破技术和逐孔起爆技术，不仅为露天采矿矿岩分离带来了新的管理理念与方法，更为矿山带来了可观的经济效益、生态效益、社会效益。露天浅孔和逐孔起爆技术不仅为露天采矿矿岩分离今后的发展方向奠定基础，而且形成国内露天采矿矿岩分离爆破新技术，为国内露天采矿矿岩分离技术提高爆破管理水平与技术提供了可借鉴的经验。露天浅孔和逐孔起爆技术工程的成功地使用解决了矿岩分离爆破中的相关问题，爆破技术取得的良好效果，为下一步的深入研究奠定了基础，对促进我国露天浅孔和逐孔起爆技术的研究具有划时代的意义。
参考文献：
[1] Everett W， Eloranta J. Digital Delay Blasting at UnitedTaconite LLC[C]. International Society of ExplosivesEngineers Conference on Explosives and Blasting Tech-nique， Dallas， Texas， USA， 2006·http：//www.elo-rantaassoc.com/digital.pdf
[2]王世勤.浅析露天采矿矿岩分离爆破技术[J].建材与装饰，2012，（ 2）.