大块破碎方法及其应用

苏光有

摘 要：水文阐述了减少大块率的途径和各种大块破碎方法，试验应用表明，灵活应用会获得校好的效果。

关键词：大块破峰人力另裂法浅孔爆破空酸爆破外覆爆破聚能药包炼破

1、前言

在地下或露天采矿中，无论采用何种采矿方法，装运和破碎设备，均对矿岩的块度提出一定的要求。块度过小时，将使落矿效率降低和成本增高：块度过大时，又会使装运和粗破碎设备生产率大为下降。但任何一种爆破方法，都难有一定量的大块产生，尤其是采用深孔和铜室爆破时，大块问题更为突出，所以必须进行二次大块破碎。

计和生产实践表明，合理选择落矿方法，尤其是全理选择爆破方法及爆破参数，是减少大块率的关键，与此同时，按现场实际情况，采用相适应的大块破碎方法，对保证安全、提高生产效率和降低成本都是至关重要的。作者先后在广西龙水金矿、广西龙头山金矿采用优化爆破参数，试验研究扩底空腔爆破，应用聚能药包破碎大块等都收到令人满意的效果。

2、大块产生的原因分析及其控制

2.1大块产的原因分析

产生大块因素很多，除了矿岩地质成因外，主要与采矿方法的落矿方式，尤其是爆破类型及其参数有关，其次粗破碎及装运设备与落矿方式是否相匹配等有关。

（1）矿岩地质因素：相同条件下，如果矿岩层理、节理发育，爆破后必然沿着层理或节理崩落，大块增多。层理、节理越发育，大块越多。

（2）爆破参数选取过大，尤其是深孔或铜铜室爆破，大块率超过10%，尤其是孔口和嗣室爆破导硼铜口及其表面层大块最集中。

（3）落矿方式与粗破碎及装运设备不匹配，是造成大块率增大的主要原因。某大型碎矿的石灰石矿，由于地处广西特有的咯斯特地形，孤山较高，很难形成台阶深孔模破，经对比，只好采用碍室爆破。同时，企业为了节省开支又要利用现有400×600型破碎机及0.5m2柴油铲、3.5吨自卸翻斗车装运。生产流程不匹配、大块率高，二次爆破消耗炸药比酮室爆破多。生产效率低。民采及小型露天开采矿山普遍存在上述类似现象。

（4）其他人为因素：采场自由式凿岩爆破也是造成大块增多的原因之一。

如广西龙水金矿和广西龙头山金矿，虽然采用浅孔全面留矿法，但由于自由式落

矿造成大块率多，放矿漏斗口被大块冲垮或堵塞，为此龙水金矿曾用钢筋混凝土加固漏斗口，龙头山金矿则要消耗大量时间处理漏斗堵塞，因而出矿效率降低，成本增大而且增加選厂相破碎工作量，影响选厂生产。

2.2挖制大块的途径

各类爆破都会产生一定量的大块，但是如何控制其最小值？根据如下经验公式设计选用的参数，可以达到最佳的爆破块度。

式中D一矿岩最大块度，mm。一般地下矿山D=300～400mm；

3露天矿山D=800～1000mm

S一孔网面积，m2，地下浅孔爆破S=1.1～1.5m

露天深孔爆破S=49～72m

a一孔间距，m；

b一炮孔排距，m；

m一炮孔最佳邻近系数m=1.6～8

一般常规深孔爆破m=3.5；浅孔爆破布孔方式n=1.16～1.25其爆破效果最好，

空腔爆破或扩底空腔爆破m值选用3.5～5效果最好。

设计时，根据产量规模选定粗破碎设备。即矿岩最大块度尺寸D。D已经确定后，根据D值再选定装运设备，其它溜井，漏斗及爆破参数必须与它相适应。与此同时，正确选择爆破类型及优化其参数是至关重要的。有条件的话，应尽量采用挤压微差爆破，腔爆破，扩底空腔爆破[3]和条状药包稠室空腔爆破等等，对降低大块率将收到显著的效果。

此外，采用间隔装药结构，孔内微差爆破用速凝砼或水泥砂浆替代岩粉或黄土堵塞泡孔口，以及加强起爆管理都是减少大块行之有效的措施。

3、大块破碎方法及其应用研究

根据企业生产及试验研究统计，常规浅孔爆破大块率为5%，深孔爆破7%，扩底（药壶）爆破8%，导碍或酮室爆破为15%，条状药包酮室空腔爆破为6%，挤压微差您破或深孔空腔爆破为3%，扩底空腔爆破为1%。由此可见，挤压微差或空腔爆破以及扩底空腔爆破大块率最低，尤其是后者，现场实测几乎很难发现明显的大块，而且还能有效地消除根底，块度均匀，爆堆集中，震动和飞石很少，据统计装运效率可提高20%，因此，推广扩底空腔爆破技术是有现实意义的。

但是，无论采用哪一种爆破方法，大块或多或少总会产生，如何有效、简单而经济地进行大块破碎？这是一个普通而又伤脑筋的问题，往往工作疏忽，就会产生重大事故或严重影响生产。所以寻找安全简便而经济的大块破碎方法很有现实意义。

目前大块破碎方法有人工法、人力劈烈法、浅孔爆破法、外覆爆破法，水压或水封聚能爆破法以及机械、高频振动破碎法等。

3.1人工法及人力劈裂法

当采场、选厂、粗破碎和溜井口格筛等地方不具备凿绸爆破条件下或者虽具备而经济上不合理时，采用人工破碎大块是很方便的。人工破碎大块通常采用18房大领锤把用3～5条竹片代替木把，使它具有柔性和弹性，既省力而效果又。锤击方向必须选择大块层理或节理面，而且，大锤必须落在大块面平整的地方。否则易产生飞石伤人，效果也差。

人工法最大缺点是效率低，消耗体力大，为了克服此缺点，采用人力劈裂法较好即在大块中用小钻头（40mm）打200～300mm深浅孔，用锥形占子揭入小孔内，再用大仰敲打大块很容易破碎，既安全、效率也高，又节省炸药。柳钢白云石矿长期用此方法，效果很好。

3.2常规浅孔爆破法及浅孔水压爆破法

常规浅孔爆破就是用小钻头打孔，然后装药爆破大块（见图1a），该法应用最广。其缺点就是易于产生飞石，飞石最远可1000多米，往往造成伤害事故，而且成功率低。由于露天爆破安全规定，爆破安全距200-400m，无形中给爆破作为了克服上述的缺点，最好采用图1浅孔爆破法装药法结构示意图浅孔水压爆破[4]1-充填物（岩粉或黄土）1-水2-炸药药（如图1b所示），块，效果较好，几乎不产生飞石，而且粉尘和噪音小，还能节约炸药10%左右。

笔者在生产实践中也做过实验，也证实了上述结论。

水压爆破在国外称为无公害爆破法，但在寒冷季节使用它有一定的困难。浅孔水压爆破效果好坏关键在于选取不偶合系数Kk值，当Kk值过小，则易于产生飞石，过大则大块破碎不良。试验表明，Kk=2.5时，获得最好的效果。

浅孔爆破或浅孔水压爆破炮孔深度及其药量计算是相同的，可参考如下经验公

块状时，L=（1.1～1.3）W（3）

柱状时，L=1.5w

Q=1000-0.1）（5）

药量计算用得最普通的计算公式是：

0=qv

（6）

式中Q一每个炮孔装药量kg；

q一炸药单耗量，kg/m，一般q=0.2～0.8kg/m'；

v一大块体积m

实践表明，（5）式偏低，（6）值选取难掌握，主要还是靠经验选取。

3.3外覆爆破法

外覆爆破法又称裸露药包

爆破或覆土爆破法，它与浅孔爆破一样被广泛应用。在不具备凿岩条件下使用它很方便，但炸药消耗量较大，而且易产生飞石和巨大噪音。其方法如图2中所示。将小药卷堆成等边三角形或1-外复泥；2-炸药3-面管4-人块梯形外覆于大块凹陷的位置，再用泥土或水袋覆盖，采用后者可减少粉尘、噪音和飞石。

用泥土（或草皮，但草面要向下）或水袋覆盖时，其高度必须大于药包高度，否则效果较差。

药量计算可参考前述（6）式进行，但炸药单耗量q值应在0.6-0.8kg/m中选取取，特别坚硬而韧性大的矿岩9=1-2kg/m中选取，不过最好先测定q值，这样精度较高。

本法适用大块为1.2-1.5m，如果大块较大时，可外覆2-4处，药分均匀布置，同时起爆。此外，本法可用于溜井堵塞外覆爆破和城市控制爆破，如砖结构房屋和烟囱等。只要在敷设药包位置取去半个砖，即可按外复爆破方法进行，同样达到预计的爆破效果。可见，方法简便速度快，适应城控爆破快、穩、妥的特点。

3.4聚能药包爆破法及水封聚能药包爆破法

聚能穴在军事上和爆破工程中应用很广泛，如穿甲弹应用聚能原理穿透爆炸坦克，雷管应用聚能效应可增强雷管起爆力，改善炸药的殉爆和传爆性能；案能不行。割钢板，提高掏槽爆破效率和周边孔光爆质量等都起到了重要作用。而金应用聚能药包破碎大块，更示它的特有性能——方向性破碎，从而解决产生飞石的难题。

其方法如图3中所示。

将加工好的聚能药包外复于大块凹陷而较平整面上，再用黄泥或水袋覆盖为了使聚能焦点正对大块上，必须用小岩片或木片作为垫板，一般为20～40mm。爆破后，大块成十字形纵横裂开聚能穴形状可制成半圆形，圆锥形效果最好。锥度45～55°壁厚0.75～1mm，其材料可用金度薄板或厚纸板，前者效果最好。聚能穴高度为其底圆直径的1.5倍为最佳。药包大小视大块体积而定，药量计算可参考前述公式（6）进行。

聚能药包在木模上压制而成，圆外采用高猛度炸药，如黑索金和TNT等，其密度达1.5～1.6g/cm，国内一般用硝铵炸药，其密度达1.1～1.3g/cm”。相同条件下，炸药密度大，破碎力最大，其理论根据是：

P=1/4p.D2（7）

式中p——炸药爆轰动压；Pa；

D—炸药爆速，cm/S：

p.——炸药密度，g/cm。

可见，炸药选定后，其爆速恒定：只有增长p。值则P值才能增加，但是密度过大爆轰波传爆困难，严重者将会产生拒爆。

聚能药包爆破法最大优点是：垂直力破碎大块，不产生飞石，所以很安全，矿山原矿仓经常进行此类爆破，破碎大块，对设备没有影响，同时可提高破碎工效1-2倍，成本降低30%，其缺点是噪音特大，如采用水封（水袋）聚能药包爆破，粉尘、炮烟和噪音等均可减少。本法适用破碎量大又不具备凿岩条件，而且安全要求很严的地方。

3.5机械破碎法在粗碎格筛上用于大块破碎与用设备破碎是行之有效的，但投资较大，成本高频破碎正处在试验阶段，将来可用于生产实践中。

4、结束语

减少大块率根本途径就是使粗碎、装运设备与落矿方式相匹配。试验研究表明：加强管理、推广应用、挤压微差爆破、空腔爆破和扩底空腔爆破是降低大块家有效措施。各种大块破碎方法应因地制宜、灵活应用，中小型矿山，尤其是乡镇、个体采矿场应推广人力劈裂法、水压爆破法；有条件的大中型矿山，推广水压爆破法、水封浆能药包爆破法和机械破碎方法更加合理。

参考文献：

[1]杨人光等建筑物爆破拆除中国建筑工业出版社1995年3月第一版P1999（D/0.288）7（m）nnnn

[2]伊辉卿大扎距爆破最佳邻近系数（编值）的确定期矿山技术1994（2）P15-19

[3]林夹宗扩底空腔爆破金属矿山1997（2）P34～39

[4]龙维襟水压爆破及其应用于有色金属（采矿部）1985（3）P13-14

[5]冶金部黑色金库矿山情报网合编1993年P47～51