1、露天台阶爆破设计

2020/2/711露天台阶爆破设计东北大学陈庆凯2016.09.222020/2/72爆破实例3－铁矿爆破实例1－采石场—飞石2020/2/73爆破实例2－铁矿—冲炮生产过程4drillingload&transportcrushingtransportwashing&dressingpelletsinteringstockpileblastingdelivery1.爆破初始设计11.爆破效果分析9.爆破录像6.装药5.炸药质量控制4.钻孔3.炮孔布置12.设计提炼2.台阶准备10.铲装,破碎安全,高效爆破8.警戒13.现场评估7.填塞2020/2/76控制炸药表现三个关键问题炸药能量水平炸药功效如何？2020/2/77控制能量分布:•合适的装药直径•良好的台阶坡面准备•正确的布孔方式和布孔参数•精确钻孔•精准装药2020/2/78能量约束条件：•最小抵抗线的控制•正确的填塞•依据地质条件装填炸药•自由面的准备•正确的延期时间2020/2/79炸药能量水平:•合适的炸药种类•炸药质量控制•合适的起爆方式•正确的延期时间•水孔应对策略2020/2/710露天台阶爆破设计•爆破参数：•布孔方式•台阶高度H•炮孔直径d•填塞长度Ls•抵抗线B•孔距S•超深h•炮孔长度L、装药长度Lc•装药种类、单孔装药量Q•单位炸药消耗量PF•微差时间Δt2020/2/711爆破参数BENCHHEIGHTSPACINGBURDENSUBDRILLCHARGEBLASTHOLEDIAMETERSTEMMING2020/2/712布孔方式三角形布孔方形布孔SSBB2020/2/713布孔方式，哪一种好？m=S/B=1dn=1.41R%I=78.5%m=S/B=1dn=1.25R%I=78.5%2020/2/714m=S/B=1.15dn=1.15R%I=90.7%m=S/B=1.15dn=1.32R%I=85.5%布孔方式，哪一种好？2020/2/715布孔方式，哪一种好？2020/2/716台阶高度H•台阶高度取决于生产规模、挖掘设备的作业技术参数和对开采选别性的要求，控制着台阶垂直方向的能量分布，影响岩石抛掷过程，影响其它爆破参数。4.604.805.005.205.405.605.806.006810121415161820台阶高度(m)穿爆成本(元·m-3)0.000.100.200.300.400.500.60单位炸药消耗量(kg·m-3)穿爆成本/元/m3单位炸药消耗量/kg/m3台阶高度（m）穿爆成本（元/m3）单位炸药消耗量（kg/m3）65.09480.354685.33570.4097105.48020.4428125.57660.4648145.64540.4805155.67290.4868165.69700.4923185.73720.5015205.76930.50892020/2/717炮孔直径d•炮孔直径控制着垂直方向能量的分布，而且是主要因素。炮孔直径决定了其它爆破参数的大小，如填塞长度、抵抗线等。炮孔直径与台阶高度在一定的比例范围之内。•炮孔直径取值的大小与岩体节理裂隙发育程度和爆破目的相关。当岩体节理裂隙很发育时，取1/50，当岩体节理裂隙很不发育时，取1/180。•通常，钻大直径孔比钻小直径孔省钱，所以钻孔直径越大越好。但是，随着钻孔直径的增加，炸药单耗不变的情况下，孔网参数变大，岩块粒度也会加大。如果想保持岩块粒度不变，就必须增加炸药单耗，孔网参数相对减小。•由于岩体不同程度地存在着节理、层理和断层等自然缺陷，为了爆破后获得可接受的块度，最大炮孔直径往往受到了限制。Hd)8011~501(2020/2/718EnergyDistribution?2020/2/719Whichisbetter?Itdependsonthegeology…2020/2/720WeakorhighlyjointedrockRequireslessenergydistribution2020/2/721填塞长度Ls•填塞长度由炮孔直径控制，也决定着抵抗线的大小。Ls=（17～25）d•填塞长度取决于爆破块度的要求和填塞物的性质，如密度大的硬岩（铁矿石）取小值，要求控制飞石时取大值。2020/2/722抵抗线B•为了共同克服抵抗线向前和向上两个方向上的约束，抵抗线和填塞长度保持一种平衡关系。B=（1.0～1.5）Ls•抵抗线取值的大小取决于岩体的节理裂隙发育程度和爆破目的。2020/2/723孔距S•孔距大小由抵抗线大小决定，与布孔方式有关，采用等边三角形布孔最好，它决定了水平方向上的能量分布。S=（1.15～1.5）B•孔距取值的大小取决于岩性和爆破目的。2020/2/724超深h•只有需要的时候，才设置超深，其值大小与炮孔直径成一定比例关系。h=（0～10）d•超深取决于岩体结构和类型，而且与挖掘设备要匹配，避免超挖。•采用反向起爆。•起爆体放在距孔底2倍炮孔直径的位置。2020/2/725炮孔长度L和装药长度Lc•垂直钻孔时，炮孔长度L等于台阶高度与超深之和。L=H+h•为了充分利用炮孔的长度，一个炮孔的长度除了填塞以外，其余长度全部用于装药。Lc=L-Ls2020/2/726装药种类•露天矿山常用的炸药有两种，一种是铵油炸药，适用于无水且节理裂隙发育的岩体爆破；另一种是乳化炸药，适用于含水岩体或是节理裂隙不发育的硬岩爆破。•延米装药量k•单孔装药量Q=k×Lck—延米装药量，kg/m•单位炸药消耗量PFPF=Q/（H×B×S），kg/m32020/2/727炸药单耗PF岩石坚固性系数f88～1010～1414～20单位炸药消耗量q/kg·m-30.450.45～0.50.5～0.650.65～1.0炸药单耗的大小取决于岩石的可爆性、炸药的威力与爆破后的块度要求等因素。实际设计台阶深孔爆破时，可参考下表选取。炸药单耗PF：爆破每一立方米或一吨矿(岩)平均所用的炸药量。2020/2/728微差时间Δt•以形成新自由面所需要的时间确定毫秒延期间隔时间孔间：Δt1=k1·S排间：Δt2=k2·B式中k1、k2－与岩石性质、结构构造和爆破条件有关的系数。露天台阶爆破时，k1取3～8ms/m，硬岩取小值，软岩取大值，k2取值范围是10～16ms/m。K=？29破碎程度每米孔间延期时间,ms3-8ms/m破碎程度每米排间延期时间,ms8-15ms/m2020/2/730起爆方案—逐孔起爆•所谓逐孔起爆技术，就是爆区中任何一个炮孔爆破时，在空间上相邻的炮孔都是按照一定的起爆顺序单独起爆的爆破技术。•核心是单孔延时起爆，先起爆的炮孔为后起爆的炮孔提供新的自由面。•逐孔起破技术的实现关键有两点：一是起爆雷管的精度高，延时误差小；二是爆破设计必须精准而且能够优选爆破设计方案。2020/2/731逐孔起爆－同段孔2020/2/732逐孔起爆－移动方向2020/2/733逐孔起爆－等时线2020/2/734设计实例•例1：金矿，台阶高度6m，节理裂隙发育，岩石硬度大，无水。要求：用挖掘机铲装，一次挖掘高度3m，避免过分前抛。•例2：铁矿，台阶高度12m，节理裂隙很发育，无水，硬岩。要求：电铲铲装，一次挖掘高度12m，中等前抛。•例3：土石方，台阶高度4m，坚硬岩体，有水，节理裂隙不发育，必须控制飞石。要求：挖掘机分两步铲装，一次挖掘高度2m，中等前抛。35例1•金矿，台阶高度H＝6m•解理裂隙发育，岩石硬度大，无水•要求：用挖掘机铲装，一次挖掘高度3m，避免过分前抛•需要确定以下参数：孔径d填塞长度Ls抵抗线B及孔距S超深h炸药类型及单孔装药量Q炸药单耗q3637例1孔径d•取决于解理裂隙发育程度和爆破目的，一般为（1/50～1/80）Hd=1/60H=6000/60=100mm•102mm为标准的孔径，取d=102mm•炮孔直径为102mm38例1填塞长度Ls•通常取（17～25）d•对于一般硬岩可取20d•Ls＝20d=20×102mm=2m39例1抵抗线B及孔距S•B＝（1.0～1.5）Ls•为了控制前抛，取1.4Ls•B=2.8m•S=1.15B=3.2m40例1超深h•h=(0～10)d•对于硬岩，至少取7倍孔径•h=7d=0.7m•钻孔深度L＝H＋h=6+0.7=6.7m•Lc=L-Ls=6.7-2=4.7m41例1炸药类型及单孔装药量Q•干孔且解理裂隙较发育的岩体采用ANFO较合适•ANFO的装药密度为0.8g/cm3•孔径为102mm的炮孔，每米装ANFO炸药6.54kg/m•Q=6.54×Lc=6.54×4.7=31kg42例1炸药单耗q•炸药单耗q有两种表示方法:爆破单位体积岩石消耗炸药的质量爆破单位质量岩石消耗炸药的质量•用单位体积进行计算q=Q/(SxBxH)=31/(3.2x2.8x6)=0.58kg/m34344例2•铁矿，台阶高度H＝12m•解理裂隙很发育，无水，硬岩•要求：电铲铲装，一次挖掘高度12m，中等前抛•需要确定以下参数：孔径填塞长度抵抗线及孔距超深炸药类型及单孔装药量炸药单耗4546例2孔径d•取决于解理裂隙发育程度和爆破目的，一般为（1/50～1/80）Hd=1/50H=12000mm/50=240mm•251mm为标准孔径•取251mm为最终炮孔直径47例2填塞长度Ls•通常取（17～25）d•对于密度大或硬岩－台阶爆破取18倍d•Ls＝18d=18×251mm=4.5m48例2抵抗线B及孔距S•B＝（1.0～1.5）Ls•为了达到中等程度的前抛取B＝1.2Ls＝1.2×4.5m＝5.4m•S=1.15B=1.15×5.4m=6.2m49例2超深h•h=(0～10)d•对于硬岩，至少取7倍孔径•h=7d=7×251mm=1.8m•钻孔深度L＝H＋h=12+1.8=13.8m•Lc=L-Ls=13.8-4.5=9.3m50例2炸药类型及单孔装药量Q•干孔且解理裂隙较发育的岩体采用ANFO较合适•ANFO的装药密度为0.8g/cm3•孔径为251mm的炮孔，每米装ANFO炸药39.58kg/m•Q=39.58×Lc=39.58×9.3=368kg51例2炸药单耗q•炸药单耗q有两种表示方法:爆破单位体积岩石消耗炸药的质量爆破单位质量岩石消耗炸药的质量•用单位体积进行计算q=Q/(SxBxH)=368/(6.2x5.4x12)=0.92kg/m35253例3•土石方，台阶高度H＝4m•坚硬、有水的硬岩，必须控制飞石•挖掘机分两步铲装，一次挖掘高度2m，中等前抛•需要确定以下参数：孔径填塞长度抵抗线及孔距超深炸药类型及单孔装药量炸药单耗54例3孔径d•取决于解理裂隙发育程度和爆破目的，一般为（1/50～1/80）Hd=1/55H=4000mm/55=76mm•76mm是标准的孔径，可行55例3填塞长度Ls•通常取（17～25）d•对于硬岩，控制飞石的爆破取24倍d•Ls＝24d=24×76mm=1.8m56例3抵抗线B及孔距S•B＝（1.0～1.5）Ls•为了达到中等程度的前抛并控制飞石取B＝1.1Ls＝1.1×1.8m＝2.0m•S=1.15B=1.15×2.0m=2.3m57例3超深h•h=(0～10)d•对于坚硬的硬岩，至少取8倍孔径•h=8d=8×76mm=0.6m•钻孔深度L＝H＋h=4+0.6=4.6m•Lc=L-Ls=4.6-1.8=2.8m58例3炸药类型及单孔装药量Q•含水炮孔中，采用卷状乳化炸药较合适•每个65x400mm的卷状乳化炸药1.3kg•Q=Lc/0.4×1.3=2.8m/0.4m×1.3kg=7×1.3=9.1kg59例3炸药单耗q•炸药单耗q有两种表示方法:爆破单位体积岩石消耗炸药的质量爆破单位质量岩石消耗炸药的质量•用单位体积进行计算q=Q/(SxBxH)=9.1/(2.3x2x4)=0.49kg/m3爆破参数单位取值范围例1例2例3Hm6124dmm（1/50～1/80）H（1/60）H,102（1/50）