电子雷管微差爆破技术在莱新铁矿的运用
时间：2023-04-10 16:05:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李林仲
(莱芜莱新铁矿有限责任公司，山东 济南 250000)
莱新铁矿位于济南市莱芜区牛泉镇境内，现隶属于鲁中矿业有限公司。目前生产中段提升至-205 m中段及其以上，距离地表直线距离不足400 m，地表村落密布，建构物繁多，人群密集。继续沿用成熟的采矿工艺，爆破震动问题日益凸显，周围群众反映日益激烈。如何做到减震、提升爆破质量、降低一次爆破大块率，成为工程技术人员的一个重要课题。结合爆破理论，实验运用电子雷管精确控制起爆的技术，阐述其研究过程和实践效益。
矿房结构布置及参数：长度40 m，宽度10 m，高度50 m。矿房垂直矿体走向布置，不留底柱，不留顶柱，矿房直接采到上中段的底板。矿房底部出矿进路间距8 m，分段高度选择17 m(见图1)。
图1 阶段空场法采矿方法示意图
2.1 粘性粒状炸药
粘性粒状炸药属于一种多孔粒状硝铵类炸药，主要成分：粘合剂2%～4%，硝酸铵15%～20%，多孔粒状硝铵70%～80%，柴油2%～4%。爆炸性能：装药密度1.02 g/cm3,爆速3 600～3 800 m/s,猛度16～18 mm。
2.2 数码电子雷管
数码电子雷管即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管。可直接起爆具有8号雷管感度的各种炸药。延期时间设置方式为现场设置，延期参数中最小时间间隔为1 ms,延期范围为12 000 ms。延期时间不大于150 ms时，误差不大于±1.5 ms；
延期时间大于150 ms时，相对误差不大于±1%。
1)炮孔直径：莱新铁矿现有的中深孔设备为YGZ-90气动凿岩机，据其确定合理的凿岩孔径为d=65 mm。
2)边孔角选取30°。
3)炮孔孔深：根据矿山阶段矿房的结构参数，确定了上向扇形炮孔孔深为4～18 m范围。
4)最小抵抗线W(扇形中深孔排面距),孔底距a[1]。莱新铁矿的矿石较坚硬，根据矿房的结构参数，单分段的高度达到17 m。查阅现代采矿手册，选取经验公式：W=(23-30)×d，得出最小抵抗线W的取值范围1 495～1 950 mm。经过前期的对比试验，分别取1.5、1.6、1.7、1.8 m的W值进行试验，得出最优结果为1.6 m。因此确定莱新铁矿的W=1.6 m。查阅现代采矿手册和生产试验检验确定孔底距a=(1.0-1.25)×W，即在1.6 m至2 m间，爆破效果较理想。
5)根据确定参数设计计算，一排扇形的中深孔为15个，单孔长度为4～18 m不等，总孔深为120～150 m之间。单孔装药量，炮孔直径d=65 mm，装药密度ρ=1.02 g/cm3，炮孔长度L=4～18 m，炮孔装药系数=0.8，通过计算单孔装药为10～50 kg，单排装药量为320～400 kg。
6)安全的爆破震动最大同时起爆药量。查阅爆破安全规程(GB 6722-2020)第6.2.3款规定：爆破振动安全允许距离，可按下式计算：
式中：R—爆破振动安全允许距离m，在上文论证-205 m中段作业距地表不到400 m，安全起见取值300 m；
Q—一次爆破装药量，kg；
V—保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为cm/s，根据莱新铁矿的地质构造和地表村落密布，建构物繁多，人群密集的特点，保守取值较高安全等级为0.5 cm/s；
K、a—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。
对照该矿地质条件查阅手册K=250，a=1.8，通过以上反算得：Q=108 kg。
通过上述5、6点的论证，莱新铁矿可实现精确逐孔起爆技术实现近地表爆破作业的安全生产。
1)微差爆破又叫毫秒爆破，是一种延期爆破以毫秒为单位的间隔延期爆破技术。由于前后相邻段药包爆炸时间间隔极短，致使各药包的能量场相互发生叠加而提升了爆破破碎效果。前期莱新铁矿采取普通的微差导爆管雷管，由于延期时间间隔难以准确控制，爆破时地表的震感仍旧十分明显，同时爆破质量很差，爆破大块率高达45%以上，严重制约了生产效率。为此我们考察后选定数码电子雷管作为实验研究。
2)微差爆破的作用原理[2]。国内外许多学者对微差爆破的破岩机理进行了实验研究，提出了诸多论点，但还难以有一个统一的认识，目前比较权威的主要有这种假说：①应力波干涉假说；
②自由面假说；
③岩块碰撞假说；
④残余应力假说。论文只借助这些假说的理论指导实验参数设置，不对具体原理进行深入研讨。
3)微差间隔时间的确定。
a)理论计算。根据前苏联矿山部门提出的经验公式：
Δt=KW(24-f)
式中：Δt—保证岩石有效破碎的最优延迟时间，ms；
f—岩石普氏硬度系数，莱新铁矿取8；
W—底盘抵抗线m，根据上述中深孔设计取1.6 m；
K—岩石裂隙系数，莱新铁矿裂隙发育的岩石取0.9。
通过计算得Δt=23.04。
b)试验检验。国内一般矿山爆破工作中实际上采用的微差间隔时间为15～75 ms。选取莱新铁矿的同一地点的中深孔，设计施工参数完全一致的排面进行试验测试。采取逐孔顺序起爆，时间间隔分别为10、20、30、40、50、60、70、80 ms。最大单孔装药量为48 kg，总装药量为360 kg。爆破时地表感观震动都不明显，符合爆破减震安全要求。但爆破后大块质量差别明显，其中20 ms和30 ms的时间间隔大块率相差不大，比较低；
10、40、50、60 ms时间间隔大块率明显上升；
70 ms和80 ms两组时间间隔大块率不仅明显上升，爆破后的排面明显出现凹凸不平“留根”现象。第二次试验分别取20、25、30 ms进行同样的爆破观察，整体大块率和地表震动率仅凭感观无法确定孰优孰劣。
通过以上理论计算和试验检验选取孔间间距为25 ms作为莱新铁矿逐孔起爆的微差爆破时间间隔。
c)排间微差起爆时间间隔确定。根据莱新铁矿生产组织特点，单次爆破单排矿量，不能满足生产需要。合理的爆破量需一次同时爆破三排矿量。因此莱新铁矿在逐孔起爆的基础上扩展到3排同时起爆。排与排的时间间隔分别取100、200、300、400、500 ms，进行对照试验。通过试验观察，当时间间隔为100、200 ms，尽管爆破的大块率明显下降，爆破质量进一步提升，但是地表震动感观明显觉知，减震效果下降。当时间间隔为400、500 ms时地表震动感观不明显，但是爆破大块率提升，爆破质量下降。因此通过多次试验检查观察，选取排间隔为300 ms比较合理。
d)一次起爆参数的确定。通过以上推导论证，形成莱新铁矿的一次起爆的爆破参数为：一次爆破炸药总量Q控制在1 200 kg以下，单孔的最大装药量q控制在50 kg以内；
同一排逐孔起爆孔的微差时间间隔为25 ms；
相邻排起爆微差时间间隔为300 ms。总的起爆延迟时间为1 725 ms以内。
引进数码电子雷管，通过不断的试验检验观察，解决了莱新铁矿“近地表”采矿爆破震动大和大块率高的问题，试验精确微差控制爆破技术。但以下两点有待后续研究论证：
1)由于缺乏精密检查仪器测试相关数据，爆破震动大小仅凭人为感观觉知，难以区分更细微的微差变化，带来爆破震动大小的变化优劣。
2)爆破后的大块率变化也是观察判断得出，缺失科学的统计数据论证支撑，带来试验误差量较大。
猜你喜欢微差矿房大块车轴轴径微差测量仪测量不确定度评定机械工业标准化与质量(2022年7期)2022-08-12阶段空场嗣后充填连续采矿法在多层缓倾斜矿体中的应用中国钼业(2022年3期)2022-07-06三维电法及激光扫描技术在矿房空区探测中的应用现代矿业(2022年4期)2022-05-08市政基坑砼支撑梁微差延期爆破拆除技术铁道建筑技术(2021年3期)2021-07-21三鑫金铜矿复杂充填体下间柱回采稳定性研究金属矿山(2018年12期)2019-01-14南城三义民间文学(2016年7期)2016-10-25V先生的幻想世界科技知识动漫(2016年3期)2016-03-22用大块肉做丸子山东青年(2016年3期)2016-02-28Zr基大块非晶合金低速切削性能试验研究制造技术与机床(2015年10期)2015-04-09人工柱锚杆房柱法采场地压控制监测中国锰业(2015年1期)2015-01-26
