爆破技术在露天开采中的应用与提高爆破率

2017-04-06

福建质量管理 2017年12期

(河南理工大学河南焦作 454000)

爆破技术在露天开采中的应用与提高爆破率

王耀宋桂涛崔宗豪

(河南理工大学河南焦作454000)

爆破技术是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。现阶段,我国进行矿产资源开采主要使用露天开采,这种开采方式具有较强的安全性,且不受周围环境限制。但在露天开采过程中如何提高爆破效率是一个关键性的问题,这个问题不仅关系到露天开采矿产的效率,同时也对露天开采的安全性有很大的影响。爆破作业的步骤是向要爆破的介质钻出的炮孔或开挖的药室或在其表面敷设炸药，放入起爆雷管，然后引爆。根据药包形状和装药方式的不同，因此,进行有关露天开采爆破效率的研究具有实际应用价值。

露天开采；爆破；效率

一、影响露天开采中爆破效率的因素

爆破作业是露天开采中较为重要的一个环节,爆破的效果和效率将会对矿产资源的开采产生直接的影响,影响矿产企业的经济效益。在爆破作业时,炸药的性能、装药结构、起爆方式和起爆网络等都会对爆破的效率产生影响,下文将具体介绍这些因素对把爆破作业的影响。

(一)炸药性能对爆破效率的影响。炸药性能主要指炸药自身的密度、爆热、猛度、爆速、产生的能量等指标,这些指标能较为直观的反应炸药的威力,进而体现出使用该种炸药进行爆破作业的效率。例如,如果炸药的密度和爆热有所增加,就会对单位体积的炸药的能力密度产生影响,使其增加,同行还会影响炸药的爆速、猛度等指标。但是根据国家的相关规定,任何一种型号的工业炸药其各个指标都有一定的标准,作为执行爆破作业的技术人员是不能随意改动上述炸药指标的。此外,即使在某些特定环境下改变了炸药性能指标,这也会大大提高爆破作业的成本。

爆速和爆压是对爆破作业效率影响较大的两个性能指标。爆速不同的炸药在使用时产生的冲击波和应力波也大不相同。在选用炸药时要充分考虑到矿产所在地的地质条件,要确保选用的炸药型号与当地的地质条件相适应,即炸药与岩石要相匹配。但这一问题是在实践过程中很容易被人忽视的问题,炸药与岩石的不匹配是造成爆破效率低的一个原因。

(二)装药结构对爆破效率的影响。装药结构对爆破效率的影响主要体现在穿孔爆破作业上。在实践过程中常用的装药结构可以按照不同的分类方法分成几种。如按照药卷与炮径的关系可以分成藕合装药和不藕合装药两种,按照在炮孔中药卷与药卷的关系可以分成连续装药和间隔装药两种。

不耦合装药或者间隔装药都会对爆破效率产生影响。采用不藕合装药方式或者间隔装药方式在一定程度上能增加炸药爆破的效率,降低炸药的消耗量,避免影响爆照区域周围的环境。正是由于不藕合装药具有这些优点,这种装药方式被广泛应用于光面爆破中。间隔装药还具有减少爆破对于炮孔孔壁的冲击的作用,这样可以有效避免爆破作业对于爆破区外岩石的作用。还可以增加应力波对岩石的作用的时间,增大对岩石的冲击,使其能均匀分布。

此外,是否进行充填处理也会对爆破效率产生影响。充填的作用是为了保证炸药能充分反应,避免爆炸产生的能量散出,提高爆破的效果和效率,如果不进行充填处理就会降低爆破作业的效率。

(三)起爆方式和网络对爆破效率的影响。起爆方式按照起爆点在装药中位置和数目的不同可以分为三种,分别为正向起爆、反向起爆以及多点起爆。根据大量的实践和调查发现,起爆点位置的不同将会影响爆破效率。在其他条件一致的情况下,使用反向起爆方式,比使用正向起爆方式更能提高炮眼的利用率,从而提高爆破的效率。此外,在某些特定条件下,使用反向起爆方式可以弥补正向起爆方式存在的一些弊端,如反向起爆可以减少爆破时“压死”或提前炸开现象发生的概率。当然,反向起爆方式自身也有一定的缺陷。如装药过程比较复杂、需要使用长脚线雷管、在水下作业时容易受潮等。

起爆网络的不同会影响爆破的效率。不同的起爆方法使用的网络也不同,对爆破效率的影响情况也大为不同。起爆方法有电力起爆、导爆索起爆、导爆管起爆等。每种方法都有各自的优点和缺点。如电力起爆受外界环境的影响较大,操作过程复杂;导爆索起爆安全性较强、操作过程简单,但却有容易产生噪声、爆破成本高的缺点。相比于上述两种起爆方法而言,导爆管起爆法的优势还是比较明显的,适用于不同环境下的爆破作业。

二、提高露天开采中爆破效率的方法

(一)改善炮眼的空间布局。改善炮眼空间布局首先就要对爆破现场进行详细的勘察,全面掌握爆破现场的情况。其次,就是要对爆破现场的岩体结构进行合理布局规划。最后,再根据岩体结构的布局进行爆破点位置的选取,选择最为合理的爆破点作为炮眼的位置。在选取爆破点位置时可以先将岩体划分成不同的单元,这样可以提高工作的效率。此外,还需要注意在不同的露天矿区进行爆破作业时要充分认识到不同矿区之间的差别,这些差别的存在对于爆破作业效率的影响很大,即使在同一矿区的不同爆破单元内岩体的特性也不尽相同,所以要将这些因素考虑进去,以提高爆破效率。

(二)改善装药结构。在上文已经详细叙述了不同装药方式对于爆破效率的影响,因此为了提高露天开采的爆破效率进行装药结构改善势在必行。改善装药结构的目的是通过使用较少的炸药数量来实现最大程度的爆炸效果,即能将所用炸药全部用于爆破作业上,而减少炸药产生能力的浪费。在使用连续装药结构时,在爆破作业完成后会有比较多且大的岩石碎块,这是爆破效果不好的一种表现,必须进行二次爆破才能满足爆破作业的要求,但这样会增加爆破的成本。间断装药结构相比于连续装药结构而言,爆破后的效果会更好,且爆破效率比较高,是提高爆破效率的一种策略。

(三)防止拒爆。防止拒爆的措施主要包括下述几种。首先,在连接雷管和导爆管时,要把雷管的聚能穴和导爆管的传爆方向反向连接,避免岩体碎块破坏后爆网络。其次,在进行网络连接时,要确保连接接头的长度超过巧厘米,这样可以有效避免在爆炸过程中出现爆管和雷管脱离的现象,确保爆破作业的安全性。最后,在导爆索和导爆管之间要放置一些石块,石块的主要作用是隔离导爆索和导爆管,这样可以避免爆炸产生的碎石块损坏导爆索。