淺析露天礦巖分離爆破采礦技術(shù)

于新業(yè)/中煤龍化哈爾濱礦業(yè)有限公司

淺析露天礦巖分離爆破采礦技術(shù)

于新業(yè)/中煤龍化哈爾濱礦業(yè)有限公司

近年來(lái)，我國(guó)采礦業(yè)得以較快的發(fā)展，采礦技術(shù)也有所提高。在利用常規(guī)爆破技術(shù)進(jìn)行采礦時(shí)，常常會(huì)導(dǎo)致礦石和巖石混雜在一起，所以提出了露天礦巖分離爆破采礦技術(shù)，其是利用等時(shí)線法來(lái)對(duì)爆破中的巖石移動(dòng)方向進(jìn)行分析，從而對(duì)炮孔起爆時(shí)序、及合理的延時(shí)時(shí)間等進(jìn)行確定，而其所使用的爆破雷管為數(shù)碼電子雷管，這對(duì)于巖石爆破時(shí)移動(dòng)方向的控制及礦巖分堆效果的實(shí)現(xiàn)起到了極為重要的作用。文中對(duì)礦巖分離的基礎(chǔ)原理進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)礦巖分離技術(shù)在工程中的應(yīng)用進(jìn)行了具體的闡述。

礦巖分離；爆破技術(shù)；等時(shí)線；數(shù)碼電子雷管；應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)在露天爆破采礦中，多采用松動(dòng)爆破技術(shù)，這樣在爆區(qū)內(nèi)礦巖整體則會(huì)向一個(gè)方向推動(dòng)，從而導(dǎo)致礦石和巖石混合在一起，不能有效的進(jìn)行分離。這種情況在礦石和巖石的過(guò)渡區(qū)則表現(xiàn)更為明顯，所以這種辦法不利于礦石品位的提升，同時(shí)也給資源帶來(lái)了較大的浪費(fèi)。而礦巖分離爆破采礦技術(shù)的出現(xiàn)有效的解決了這個(gè)問(wèn)題，其充分的利用藥包在爆破中產(chǎn)生的推動(dòng)力，從而將礦石和巖石按照設(shè)計(jì)的方向推離開(kāi)來(lái)。利用礦巖分離爆破技術(shù)，應(yīng)用數(shù)碼電子雷管，其可以在礦石和巖石的過(guò)渡區(qū)域進(jìn)行分層爆破，其是先將上部巖石向前推動(dòng)后，再對(duì)過(guò)渡區(qū)下部的巖石中的藥包進(jìn)行起爆，從而將楔入到巖石中的那部分礦石能夠有效的拋擲出來(lái)，不僅實(shí)現(xiàn)了礦石和巖石的有效分離，而且對(duì)提高裝載運(yùn)輸效率及礦石回采率都起到了極好的作用，對(duì)于過(guò)渡區(qū)內(nèi)礦石品位的提高具有積極意義。但對(duì)于礦石和巖石呈現(xiàn)復(fù)雜分布的情況下，這種礦巖分離爆破作業(yè)采礦技術(shù)則不適用，只有在礦石和巖石分布較為清晰的情況下，才可以應(yīng)用電子雷管，利用等時(shí)線分析來(lái)對(duì)礦巖爆破移動(dòng)的方向進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)礦石和巖石的分離。

一、礦巖分離的基本原理

1.瞬間自由面控制巖石移動(dòng)方向。炮孔周圍巖石的運(yùn)動(dòng)方向主要受自由面影響，自由面的存在是工程爆破礦巖所必須具備的條件。最小抵抗線方向是巖石運(yùn)動(dòng)速度最高、爆破作用最集中的方向，是爆破的主導(dǎo)方向。毫秒延時(shí)爆破的特點(diǎn)在于單孔單響、逐孔起爆，先期起爆的藥包在周圍巖石中已造成了某種程度的破壞，形成了一定寬度的裂隙和附加自由面，對(duì)后起爆的炮孔來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于增加了新的自由面，即瞬間自由面。后起爆炮孔的最小抵抗線和爆破作用方向都受瞬間自由面的影響而改變。因此，通過(guò)控制炮孔起爆時(shí)序，改變起爆過(guò)程中爆破區(qū)域內(nèi)的瞬間自由面的變化，就可以實(shí)現(xiàn)巖石運(yùn)動(dòng)方向的控制，從而實(shí)現(xiàn)礦石和巖石的分離。毫秒延時(shí)爆破過(guò)程中，瞬間自由面的形成受爆區(qū)內(nèi)同時(shí)起爆的炮孔內(nèi)藥包影響，因此根據(jù)爆破延時(shí)時(shí)間的變化趨勢(shì)（即等時(shí)線），就可以大致勾勒出瞬間自由面在不同時(shí)刻的形態(tài)。通過(guò)分析炮孔位置與瞬間自由面的相對(duì)位置，就可以對(duì)炮孔相鄰區(qū)域內(nèi)巖石的移動(dòng)方向做出判斷。單憑手工來(lái)分析等時(shí)線是很困難的，在爆破工程實(shí)踐的過(guò)程中，借鑒計(jì)算機(jī)等值線圖繪制方法開(kāi)發(fā)的等時(shí)線輔助分析軟件，并成功地嵌入北方邦杰科技發(fā)展公司開(kāi)發(fā)的EBtronic-Plus設(shè)計(jì)軟件中。利用該軟件可以實(shí)現(xiàn)爆破網(wǎng)路的快捷設(shè)計(jì)，判斷爆區(qū)巖石移動(dòng)方向。指導(dǎo)爆破方案設(shè)計(jì)。

2.礦巖分離爆破設(shè)計(jì)的方法。EBtronicPlus是與隆芯1號(hào)數(shù)碼電子雷管相匹配的、目前技術(shù)領(lǐng)先的爆破輔助設(shè)計(jì)軟件，其主要功能包括爆破網(wǎng)路圖繪制、雷管的延時(shí)時(shí)間設(shè)置、設(shè)備數(shù)據(jù)交互、等時(shí)線生成、判斷運(yùn)動(dòng)方向及爆破起爆時(shí)序演示等。利用等時(shí)線進(jìn)行礦巖分離爆破設(shè)計(jì)的基本方法是通過(guò)修改炮孔間的延時(shí)。使得巖石區(qū)域和礦石區(qū)域內(nèi)各自的炮孔起爆后，礦石、巖石分別向區(qū)域中心移動(dòng)，分別聚堆，從而實(shí)現(xiàn)礦石和巖石的爆破分離。聚堆方向的選擇需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際臨空面條件的不同而進(jìn)行分別對(duì)待。

3.礦巖分離爆破對(duì)爆破器材的新要求。礦巖分離爆破技術(shù)對(duì)爆破器材提出了更高的要求。傳統(tǒng)導(dǎo)爆管雷管固定的段別無(wú)法實(shí)現(xiàn)這么復(fù)雜的網(wǎng)路連接，國(guó)產(chǎn)導(dǎo)爆管雷管標(biāo)稱誤差較大也無(wú)法滿足設(shè)計(jì)、施工的需要。起爆時(shí)間上的誤差會(huì)嚴(yán)重影響巖石的移動(dòng)方向，特別是在出現(xiàn)竄炮或者盲炮后，爆后爆堆的形態(tài)將無(wú)法預(yù)料，不但不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，甚至有可能造成巖石和礦石混雜情況加重。電子雷管的延時(shí)精度更加準(zhǔn)確，延時(shí)時(shí)間更加靈活。以目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的隆芯1號(hào)電子雷管為例，其延時(shí)誤差不超過(guò)lms，可以在l～16000ms隨意設(shè)置，極大地提高了爆破的可靠性和設(shè)計(jì)的靈活性。通過(guò)控制器與數(shù)碼電子雷管之間的雙向溝通，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路在線檢測(cè)，保證了起爆網(wǎng)路的可靠性。

二、礦巖分離在工程中的實(shí)際應(yīng)用

我國(guó)某鐵礦廠在2010年利用數(shù)碼電子雷管對(duì)礦區(qū)內(nèi)的一處礦巖進(jìn)行了生產(chǎn)爆破試驗(yàn)，試驗(yàn)是在礦區(qū)內(nèi)一個(gè)特殊的工作面進(jìn)行的，其是在兩個(gè)鐵礦層中間夾有一條巖石帶，如果按照通常的情況來(lái)進(jìn)行爆破，那么礦石和巖石則會(huì)充分的混合在一起，不能有效的對(duì)其進(jìn)行分離，因此選用了礦巖分離爆破技術(shù)。參照爆破分堆方向選擇的原則，將該爆破區(qū)域內(nèi)的工作面分為四個(gè)部分，分別是A、B、C、D。A區(qū)為待爆區(qū)域的前方，爆破時(shí)使其向前松動(dòng)；而后三個(gè)部分則向自己的區(qū)域中心松動(dòng)隆起。而由于B、D間巖石呈狹長(zhǎng)的帶狀區(qū)域分布，對(duì)其可以進(jìn)行原地松動(dòng)。而且具體設(shè)計(jì)時(shí)，則可以先將區(qū)域中心松動(dòng)隆起的區(qū)域作為爆破的起始點(diǎn)，然后再根據(jù)具體情況來(lái)對(duì)孔間和排間延時(shí)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對(duì)爆破方案進(jìn)行不斷的修改，確保其移動(dòng)方向都能夠按照事先設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行。爆破完成后，有效的將巖石和礦石區(qū)域分割開(kāi)來(lái)，確保了裝載的工作效率，爆破取得了預(yù)期的效果。但在爆破時(shí)還要注意一點(diǎn)，在后部起隆爆破時(shí)，會(huì)帶來(lái)較強(qiáng)的振動(dòng)，對(duì)于巖石條件較好情況下時(shí)，不會(huì)給后部邊坡帶來(lái)破壞，但對(duì)于爆破地層較為松軟的情況，則要采用預(yù)裂爆破，這樣在振動(dòng)過(guò)大時(shí)可以有效的減輕由此給邊坡帶來(lái)的損壞。

三、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)利用礦巖爆破分離技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用還處于起步階段，還需要對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究，并在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)。在爆破中為了更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石移動(dòng)的方向的控制，則需要利用等時(shí)線來(lái)進(jìn)行分析，利用毫秒延時(shí)爆破中瞬間自由面的形成來(lái)有效的實(shí)現(xiàn)礦石和巖石的分別堆放。對(duì)炮孔起爆時(shí)序與合理的延時(shí)時(shí)間可以借助爆破輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石運(yùn)動(dòng)方向的控制，確保礦巖分離爆破技術(shù)能夠在應(yīng)用中順利實(shí)施，從而有效的推動(dòng)我國(guó)礦巖分離爆破技術(shù)的發(fā)展。

[1]張樂(lè)，顏景龍，李風(fēng)國(guó)，等.隆芯1號(hào)數(shù)碼電子雷管在露天采礦中的應(yīng)用[J].工程爆破，2010.16（4）：

[2]弓啟祥.礦巖堅(jiān)韌礦床開(kāi)采的爆破技術(shù)研究.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2012-05-01.

[3]余鐵鋼.彭業(yè)宣.礦巖分離爆破技術(shù)在甕福磷礦英坪礦段開(kāi)采中的應(yīng)用. 采礦技術(shù).2013-07-15.