浅谈影响露天矿抛掷爆破效果的因素

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技术与经济<内蒙古煤炭经济>2008年第6
浅谈H向露天矿抛掷爆破效果的因
杨国华.张殿辉
(神华准格尔能源公司,内蒙古准格尔010300
摘要:结合爆破漏斗理论,阐述露天矿抛掷爆破的基本要素:大装药量、使用铵油炸药和具备松散的软岩地质条件,同时选择合适的台阶高度、炮孔倾角、孔径、炮孔密集系数、起爆方式等;在生产中采用预裂爆破和抛掷爆破相结合的方式。
关键词:露天矿:抛掷爆破中图分类号TD8242
文献标志码:C
文章编号:10080155(200806005503
一、概述
神华准能公司黑岱沟露天煤矿设计原煤生产能力为1200ta,于19904月开工建设,1996年进行试生产,1999年正式移交生产。2006年经扩能改造后,原煤生产能力达到2000ta扩能改造后,本矿的生产工艺增加了抛掷爆破+斗铲倒堆工艺。
抛掷爆破是指在露天采矿中利用炸药的能量,将岩石或土层抛向采空区,以减少机械式装岩工作量的爆破方法。根据黑岱沟露天煤矿所傲的抛掷爆破试验数据,抛掷量可以占到总爆破量的30左右,可以省去大量剥离物的搬运工作,同时由于岩石块度较小,更有利于设备装载,提高设备运行效率。抛掷爆破结合拉斗铲无运输倒堆工艺。能显著提高生产效率,降低采矿生产费用,经济效益显著。本文结合爆破漏斗理论,主要阐述抛掷漏斗及露天矿抛掷爆破的基本要素。通过对影响抛掷爆破因素的分析,采取合理的参数,以达到优化生产的目的。
二、抛掷理论及抛掷爆破的要素1、李文斯顿理论
李文斯顿的爆破漏斗理论:
d1=i≮,mIkg
(
式中:d1一药包比例深度,m
Dl一药包实际深度,m
半一药包的单位长度药量,kglmL
按此理论形成抛掷(爆破漏斗,决定性条件是岩石中通过大的爆破能量。即一定负载(H一装药深度条件下的大装药量(Q或一定装药量(Q只有这样,才能由爆炸动压使岩石破裂,还有足够的爆生气体使其破碎,并产生冲击波将其抛出漏斗坑外,形成宽口浅坑的抛掷漏斗。此外,为了有利于抛掷,应选用含爆生气体能量较大的炸药,且爆破应在破裂性或松碎性好的岩土中进行。
在露天矿高台阶的抛掷爆破中,虽然有水平及侧帮两个自由面与单一水平自由面的漏斗爆破不同,但就其本质而言,二者的基本要素是相同的。这是因为前者的侧帮面(坡面实际上相当于后者的水平面,形成抛掷爆破(漏斗的决定性条件:负(H及装药量(Q,都是以此侧帮面为基准的。高台阶抛掷爆破可以认为是一种侧向的抛掷漏斗爆破。因此抛掷漏斗爆破所依据的3个基本要素:大装药量、铵油类炸药和松散碎裂性岩体,对高段
收稿日期:20080627
作者简介:杨国华(19761996年毕业于内蒙古煤炭工业学校矿山机电专业。现在神华准能露天矿工作;张殿辉(19711993年毕业于内蒙古煤炭工业学校矿山机电专业,现在神华准能露天矿工作。
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技术与经济
《内蒙古煤炭经济》
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台阶抛掷爆破也同样适用。
2、抛掷爆破的要素
(1大装药量(Q:是抛掷爆破成功的关键。岩石松动爆破的炸药单耗(g一般不大于04kg3,而抛掷爆破炸药单耗(Q060075kg3。如果炸药单耗(Q偏低,造成抛掷爆破效率低下。黑岱沟露天煤矿的抛掷爆破炸药单耗为不大于077kgm3,满足要求。
(2铵油类炸药:铵油类炸药不仅含有大的爆气能量,且价格低廉,是理想的抛掷爆破用炸药。黑岱沟露天煤矿使用的重铵油炸药属于此类炸药。
(3松软破裂性软岩地质条件:对于破裂性岩体以及松碎性岩层,因存在天然裂隙或粒子间的空隙代替了原来需要爆炸动压才能产生的裂隙,因而节省了爆炸能,有利于爆生气体发挥其抛掷作用。
三、影响露天矿抛掷爆破效果的其他因素大装药量、铵油类炸药和破裂性软岩,是露天矿抛掷爆破技术应用的基本要素,但在实际应用中,为了尽可能将剥离物大量抛掷一定距离,即提高抛掷爆破效率,降低剥离成本,还应注意下列事项:
1.台阶工作面的高度
台阶高度是由上覆岩土层的厚度决定的,它直接影响剥离物的抛掷距离,在物理学的平抛运动公式中,抛掷距离(D由下式决定:
’厂:■_
D=、,。。√竽
(1
式中:yo一抛出初速度,优/s
H一平抛起点高度,mq一重力加速度,优/s2
由式(1知,H愈大,抛掷愈远。在实际生产中,从有效抛掷角度出发,要求台阶高度应不低于1215m,黑岱沟露天矿设计的抛掷爆破台阶高度3045m
2.炮孔的倾角(a和直径(d根据物理学中的抛物线运动公式:
v2
D=Votcosl=2i规口l
(2
式中:口一抛射角,(
£一抛体运动时间。s
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其他符号同公式(1,由式(2知,当口,为45时,抛掷最远。但是在实际生产中,采用45。的倾斜炮孔,在穿孔及装药上都很困难,因此采用6075。的斜孔是较为现实可行的。实践表明,倾斜炮孔比垂直炮孔的抛掷效率要高得多。近年来为提高爆破效率降低成本,加大炮孔直径(d已成为趋势,有的大型矿山甚至采用300350mm的大炮孔。黑岱沟露天矿采用的炮孔直径为310舢咒。
3.炮孔密集系数(孔间距S与负载H之比专家提出抛掷爆破中应采用密集系数10布孔方式。近年来常规爆破广泛采用宽孔距、低抵抗线的布孔方式,炮孔密集系数常在2535在抛掷爆破中,为了达到良好的块度及抛掷效果,同时又不致因为眼数太多而增大穿孔费用,其密集系数一般采用1520为宜。
4.装药与起爆方式
为了达到良好抛掷效果,使爆生气体充分发挥作用,炮孔充填物在炮孔中的密实坚固性比常规式爆破更重要。当装药量大、台阶高、炮孔长度较大时,药柱太长将会引起炸药传爆困难,影响爆破效果,因此,可以采取分段装药的方式。由于药量大、
孔数多,一排炮孔大量炮眼同时起爆。会产生过大的震动,影响边坡稳定,因此一排炮孔中相邻炮孔常采用延时起爆,其延时一般应不大于810ms多排炮孔爆破时,各排之间按每米排距延时9
12ms,总延时4050ms。根据试验数据显示,抛掷爆破中第一排孔的抛掷效果十分重要,它直接影响其后各排孔的抛掷情况。为了取得良好的抛掷效果,可以采取两种措施:①适当加大第一排炮孔的装药量;②当每排孔装药量相同时,减小第一排炮孔的负载(抵抗线
5.预裂爆破
抛掷爆破装药量大,爆破时产生的冲击波强,能产生很大的后冲作用,破坏台阶坡面的完整性和稳定性。为了保护台阶边坡和边坡下方生产设备、人员的安全,抛掷爆破应配合使用预裂爆破法。预
裂爆破在抛掷爆破之前起爆,爆破使各个预裂孔之间相互连接,形成一个自由面,能有效降低抛掷爆破过程中产生的后冲作用,保护台阶坡面的完整

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性。
<内蒙古煤炭经济》2008年第6
药单耗、铵油类炸药以及适当的地质条件;
四、抛掷爆破在黑岱沟露天煤矿的应用抛掷爆破技术早在上个世纪五、六十年代苏联
2.选择合适的台阶高度、炮孔倾角、孔径、炮孔密集系数;
3.当装药量大、炮孔数目多、多排起爆时,应采取延时爆破的方法;
4.采用预裂爆破。
等国已经应用。八十年代在美国开始使用,在我国,因煤矿赋存条件等原因,此法很少应用。黑岱沟露天煤矿扩能改造以后,从国外引进了抛掷爆破和拉斗铲倒堆工艺,经过十余次的生产试验,已取得良好的效果。但是在生产过程中仍存在制约生产的因素,例如,每次抛掷爆破后都会产生强大后冲作用,在抛掷区后方形成多条裂隙,导致生产过程中出现台阶边坡不稳定,发生片帮、滑坡等寥敝,这就需要在掌握影响抛掷爆破效果的因素的前提下,采取适当的措施优化爆破效果。
五、结束语
在组织抛掷爆破生产过程中要注意以下几点:1.抛掷爆破的三个基本要素是:装药量(或炸
参考文献:
[1]潘井澜.利文斯顿爆破漏斗理论及其应用.隧道译丛,
1978(5
[2]潘井澜抛掷爆破在露天台阶式采矿中的应用.化工矿
山技术,1992(6
3][4]

露天矿爆破工程.中国矿业大学出版社李克民.抛掷爆破与拉斗铲倒堆工艺研究.中
国矿业,2003(12
(责任编辑:郝存义
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2文丘里管除尘效率
序号
操作条件
喉管气速ms液气比m3m3
测试压降Pa模型计算效率测试效率
l92000097471009990986
29300019555009990989

39000023584009990989
从测试结果可以看出,优化给定的系统压降比实际测试的压降大,说明对于气溶胶分离系统中文丘里管的压降在5000Pa左右时,计算模型效率即可达到99%。实际测试效率在985%以上。
当液气比大于1Lm3时,单纯增大液气比对效率的影响较小。在实际净化系统中,液体雾化产生的液滴大小不可能是均一的,尘粒的粒径也不可能是均-_尺寸,但在模型计算时是按照均一的尘粒尺寸,均一的雾化液滴大小进行的,所以实际除尘效率与计算值有一定的偏差,小于计算值。
本文通过对设计制造的文丘里湿式除尘器进行除尘效率测试,说明在一定的系统压降下,对于粒径1微米左右的易溶性气溶胶,文丘里管操作的
液气比为00019m3m3,喉管气速90ms左右时,文丘里管效率可以达到985%以上,此结论对于工业装置的设计具有指导意义。参考文献:
[1]李广超,傅梅绮.大气污染控制技术[M].北京:化学工
业出版社.200415
[2]时铭显,汪云瑛,刘隽人等.化学工程手册,第21篇,气态非均一系分离[M].北京:化学工业出版社,198910.第一版.244--250[3]闫晓霖,张前程,简
丽.钠气溶胶除尘系统中文丘里湿
式除尘器的优化[J].内蒙古工业大学学报.
(责任编辑:梁亚奋
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