大塊破碎方法及其應用

蘇光有

摘 要：水文闡述了減少大塊率的途徑和各種大塊破碎方法，試驗應用表明，靈活應用會獲得校好的效果。

關鍵詞：大塊破峰人力另裂法淺孔爆破空酸爆破外覆爆破聚能藥包煉破

1、前言

在地下或露天采礦中，無論采用何種采礦方法，裝運和破碎設備，均對礦巖的塊度提出一定的要求。塊度過小時，將使落礦效率降低和成本增高：塊度過大時，又會使裝運和粗破碎設備生產率大為下降。但任何一種爆破方法，都難有一定量的大塊產生，尤其是采用深孔和銅室爆破時，大塊問題更為突出，所以必須進行二次大塊破碎。

計和生產實踐表明，合理選擇落礦方法，尤其是全理選擇爆破方法及爆破參數，是減少大塊率的關鍵，與此同時，按現場實際情況，采用相適應的大塊破碎方法，對保證安全、提高生產效率和降低成本都是至關重要的。作者先后在廣西龍水金礦、廣西龍頭山金礦采用優化爆破參數，試驗研究擴底空腔爆破，應用聚能藥包破碎大塊等都收到令人滿意的效果。

2、大塊產生的原因分析及其控制

2.1大塊產的原因分析

產生大塊因素很多，除了礦巖地質成因外，主要與采礦方法的落礦方式，尤其是爆破類型及其參數有關，其次粗破碎及裝運設備與落礦方式是否相匹配等有關。

（1）礦巖地質因素：相同條件下，如果礦巖層理、節理發育，爆破后必然沿著層理或節理崩落，大塊增多。層理、節理越發育，大塊越多。

（2）爆破參數選取過大，尤其是深孔或銅銅室爆破，大塊率超過10%，尤其是孔口和嗣室爆破導硼銅口及其表面層大塊最集中。

（3）落礦方式與粗破碎及裝運設備不匹配，是造成大塊率增大的主要原因。某大型碎礦的石灰石礦，由于地處廣西特有的咯斯特地形，孤山較高，很難形成臺階深孔模破，經對比，只好采用礙室爆破。同時，企業為了節省開支又要利用現有400×600型破碎機及0.5m2柴油鏟、3.5噸自卸翻斗車裝運。生產流程不匹配、大塊率高，二次爆破消耗炸藥比酮室爆破多。生產效率低。民采及小型露天開采礦山普遍存在上述類似現象。

（4）其他人為因素：采場自由式鑿巖爆破也是造成大塊增多的原因之一。

如廣西龍水金礦和廣西龍頭山金礦，雖然采用淺孔全面留礦法，但由于自由式落

礦造成大塊率多，放礦漏斗口被大塊沖垮或堵塞，為此龍水金礦曾用鋼筋混凝土加固漏斗口，龍頭山金礦則要消耗大量時間處理漏斗堵塞，因而出礦效率降低，成本增大而且增加選廠相破碎工作量，影響選廠生產。

2.2挖制大塊的途徑

各類爆破都會產生一定量的大塊，但是如何控制其最小值？根據如下經驗公式設計選用的參數，可以達到最佳的爆破塊度。

式中D一礦巖最大塊度，mm。一般地下礦山D=300～400mm；

3露天礦山D=800～1000mm

S一孔網面積，m2，地下淺孔爆破S=1.1～1.5m

露天深孔爆破S=49～72m

a一孔間距，m；

b一炮孔排距，m；

m一炮孔最佳鄰近系數m=1.6～8

一般常規深孔爆破m=3.5；淺孔爆破布孔方式n=1.16～1.25其爆破效果最好，

空腔爆破或擴底空腔爆破m值選用3.5～5效果最好。

設計時，根據產量規模選定粗破碎設備。即礦巖最大塊度尺寸D。D已經確定后，根據D值再選定裝運設備，其它溜井，漏斗及爆破參數必須與它相適應。與此同時，正確選擇爆破類型及優化其參數是至關重要的。有條件的話，應盡量采用擠壓微差爆破，腔爆破，擴底空腔爆破[3]和條狀藥包稠室空腔爆破等等，對降低大塊率將收到顯著的效果。

此外，采用間隔裝藥結構，孔內微差爆破用速凝砼或水泥砂漿替代巖粉或黃土堵塞泡孔口，以及加強起爆管理都是減少大塊行之有效的措施。

3、大塊破碎方法及其應用研究

根據企業生產及試驗研究統計，常規淺孔爆破大塊率為5%，深孔爆破7%，擴底（藥壺）爆破8%，導礙或酮室爆破為15%，條狀藥包酮室空腔爆破為6%，擠壓微差您破或深孔空腔爆破為3%，擴底空腔爆破為1%。由此可見，擠壓微差或空腔爆破以及擴底空腔爆破大塊率最低，尤其是后者，現場實測幾乎很難發現明顯的大塊，而且還能有效地消除根底，塊度均勻，爆堆集中，震動和飛石很少，據統計裝運效率可提高20%，因此，推廣擴底空腔爆破技術是有現實意義的。

但是，無論采用哪一種爆破方法，大塊或多或少總會產生，如何有效、簡單而經濟地進行大塊破碎？這是一個普通而又傷腦筋的問題，往往工作疏忽，就會產生重大事故或嚴重影響生產。所以尋找安全簡便而經濟的大塊破碎方法很有現實意義。

目前大塊破碎方法有人工法、人力劈烈法、淺孔爆破法、外覆爆破法，水壓或水封聚能爆破法以及機械、高頻振動破碎法等。

3.1人工法及人力劈裂法

當采場、選廠、粗破碎和溜井口格篩等地方不具備鑿綢爆破條件下或者雖具備而經濟上不合理時，采用人工破碎大塊是很方便的。人工破碎大塊通常采用18房大領錘把用3～5條竹片代替木把，使它具有柔性和彈性，既省力而效果又。錘擊方向必須選擇大塊層理或節理面，而且，大錘必須落在大塊面平整的地方。否則易產生飛石傷人，效果也差。

人工法最大缺點是效率低，消耗體力大，為了克服此缺點，采用人力劈裂法較好即在大塊中用小鉆頭（40mm）打200～300mm深淺孔，用錐形占子揭入小孔內，再用大仰敲打大塊很容易破碎，既安全、效率也高，又節省炸藥。柳鋼白云石礦長期用此方法，效果很好。

3.2常規淺孔爆破法及淺孔水壓爆破法

常規淺孔爆破就是用小鉆頭打孔，然后裝藥爆破大塊（見圖1a），該法應用最廣。其缺點就是易于產生飛石，飛石最遠可1000多米，往往造成傷害事故，而且成功率低。由于露天爆破安全規定，爆破安全距200-400m，無形中給爆破作為了克服上述的缺點，最好采用圖1淺孔爆破法裝藥法結構示意圖淺孔水壓爆破[4]1-充填物（巖粉或黃土）1-水2-炸藥藥（如圖1b所示），塊，效果較好，幾乎不產生飛石，而且粉塵和噪音小，還能節約炸藥10%左右。

筆者在生產實踐中也做過實驗，也證實了上述結論。

水壓爆破在國外稱為無公害爆破法，但在寒冷季節使用它有一定的困難。淺孔水壓爆破效果好壞關鍵在于選取不偶合系數Kk值，當Kk值過小，則易于產生飛石，過大則大塊破碎不良。試驗表明，Kk=2.5時，獲得最好的效果。

淺孔爆破或淺孔水壓爆破炮孔深度及其藥量計算是相同的，可參考如下經驗公

塊狀時，L=（1.1～1.3）W（3）

柱狀時，L=1.5w

Q=1000-0.1）（5）

藥量計算用得最普通的計算公式是：

0=qv

（6）

式中Q一每個炮孔裝藥量kg；

q一炸藥單耗量，kg/m，一般q=0.2～0.8kg/m'；

v一大塊體積m

實踐表明，（5）式偏低，（6）值選取難掌握，主要還是靠經驗選取。

3.3外覆爆破法

外覆爆破法又稱裸露藥包

爆破或覆土爆破法，它與淺孔爆破一樣被廣泛應用。在不具備鑿巖條件下使用它很方便，但炸藥消耗量較大，而且易產生飛石和巨大噪音。其方法如圖2中所示。將小藥卷堆成等邊三角形或1-外復泥；2-炸藥3-面管4-人塊梯形外覆于大塊凹陷的位置，再用泥土或水袋覆蓋，采用后者可減少粉塵、噪音和飛石。

用泥土（或草皮，但草面要向下）或水袋覆蓋時，其高度必須大于藥包高度，否則效果較差。

藥量計算可參考前述（6）式進行，但炸藥單耗量q值應在0.6-0.8kg/m中選取取，特別堅硬而韌性大的礦巖9=1-2kg/m中選取，不過最好先測定q值，這樣精度較高。

本法適用大塊為1.2-1.5m，如果大塊較大時，可外覆2-4處，藥分均勻布置，同時起爆。此外，本法可用于溜井堵塞外覆爆破和城市控制爆破，如磚結構房屋和煙囪等。只要在敷設藥包位置取去半個磚，即可按外復爆破方法進行，同樣達到預計的爆破效果。可見，方法簡便速度快，適應城控爆破快、穩、妥的特點。

3.4聚能藥包爆破法及水封聚能藥包爆破法

聚能穴在軍事上和爆破工程中應用很廣泛，如穿甲彈應用聚能原理穿透爆炸坦克，雷管應用聚能效應可增強雷管起爆力，改善炸藥的殉爆和傳爆性能；案能不行。割鋼板，提高掏槽爆破效率和周邊孔光爆質量等都起到了重要作用。而金應用聚能藥包破碎大塊，更示它的特有性能——方向性破碎，從而解決產生飛石的難題。

其方法如圖3中所示。

將加工好的聚能藥包外復于大塊凹陷而較平整面上，再用黃泥或水袋覆蓋為了使聚能焦點正對大塊上，必須用小巖片或木片作為墊板，一般為20～40mm。爆破后，大塊成十字形縱橫裂開聚能穴形狀可制成半圓形，圓錐形效果最好。錐度45～55°壁厚0.75～1mm，其材料可用金度薄板或厚紙板，前者效果最好。聚能穴高度為其底圓直徑的1.5倍為最佳。藥包大小視大塊體積而定，藥量計算可參考前述公式（6）進行。

聚能藥包在木模上壓制而成，圓外采用高猛度炸藥，如黑索金和TNT等，其密度達1.5～1.6g/cm，國內一般用硝銨炸藥，其密度達1.1～1.3g/cm”。相同條件下，炸藥密度大，破碎力最大，其理論根據是：

P=1/4p.D2（7）

式中p——炸藥爆轟動壓；Pa；

D—炸藥爆速，cm/S：

p.——炸藥密度，g/cm。

可見，炸藥選定后，其爆速恒定：只有增長p。值則P值才能增加，但是密度過大爆轟波傳爆困難，嚴重者將會產生拒爆。

聚能藥包爆破法最大優點是：垂直力破碎大塊，不產生飛石，所以很安全，礦山原礦倉經常進行此類爆破，破碎大塊，對設備沒有影響，同時可提高破碎工效1-2倍，成本降低30%，其缺點是噪音特大，如采用水封（水袋）聚能藥包爆破，粉塵、炮煙和噪音等均可減少。本法適用破碎量大又不具備鑿巖條件，而且安全要求很嚴的地方。

3.5機械破碎法在粗碎格篩上用于大塊破碎與用設備破碎是行之有效的，但投資較大，成本高頻破碎正處在試驗階段，將來可用于生產實踐中。

4、結束語

減少大塊率根本途徑就是使粗碎、裝運設備與落礦方式相匹配。試驗研究表明：加強管理、推廣應用、擠壓微差爆破、空腔爆破和擴底空腔爆破是降低大塊家有效措施。各種大塊破碎方法應因地制宜、靈活應用，中小型礦山，尤其是鄉鎮、個體采礦場應推廣人力劈裂法、水壓爆破法；有條件的大中型礦山，推廣水壓爆破法、水封漿能藥包爆破法和機械破碎方法更加合理。

參考文獻：

[1]楊人光等建筑物爆破拆除中國建筑工業出版社1995年3月第一版P1999（D/0.288）7（m）nnnn

[2]伊輝卿大扎距爆破最佳鄰近系數（編值）的確定期礦山技術1994（2）P15-19

[3]林夾宗擴底空腔爆破金屬礦山1997（2）P34～39

[4]龍維襟水壓爆破及其應用于有色金屬（采礦部）1985（3）P13-14

[5]冶金部黑色金庫礦山情報網合編1993年P47～51