露天深孔爆破.ppt
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1、1,7露天深孔爆破,2,7 露天深孔爆破,7.1概述,所谓深孔通常是指孔径大于75mm、深度在5m以上并采用深孔钻机钻成的炮孔。深孔爆破是指在事先修好的台阶(梯段)上进行钻孔作业,并在钻好的深孔中装入延长药包进行爆破。深孔爆破破碎质量好,破碎块度符合工程要求,基本上无不合规格的大块,无根底,爆堆集中且具有一定的松散度,满足铲装设备装载的要求。,3,7 露天深孔爆破,深孔爆破必须满足不同开挖工程的技术要求,即要全面改善爆破质量,又要改善爆破技术经济指标,降低工程的总成本。所谓全面改善爆破质量是指一要破碎质量好,破碎块度符合工程要求,基本上无不合格的大块,无根底,爆堆集中和具有一定的松散度,能满足
2、产装设备高效率装载的要求;二要降低爆破的有害效应,减少后冲、后裂和侧裂、降低爆破地震、噪声、冲击波和飞石的危害。改善爆破技术经济指标是指提高延米爆破量,降低炸药单耗,并在改善破碎质量的前提下,使钻孔、装载、运输和机械破碎等后续工序发挥高效率,使其工程成本达到最佳。,深孔爆破除了本身机械化程度较高,解决了其它爆破技术主要依靠人工或机械化程度不高的缺陷外,还能提供适合于机械挖运的破碎岩堆的块度、大小、形状,及满足挖运进度要求的一次爆落方量;,4,7 露天深孔爆破,在安全性方面,深孔爆破属露天开挖,装药部位与所爆岩体的位置关系很容易搞清楚和取得数据,加上每次爆破量比硐室爆破要小,爆破时振动强度、飞石
3、距离、空气冲击波强度和破坏范围小且容易控制。,深孔爆破与浅孔爆破相比具有以下优点:(1)爆破的岩石块度均匀,可以根据挖装机械铲斗容量调节孔网参数,大块率保持在35左右,有利于机械化综合施工,生产效率高。(2)深孔爆破对于岩石路堑作用力比较均匀,破坏范围小,爆堆形状合理。(3)可以配合深孔爆破采用光面爆破、预裂爆破开挖路堑边坡,改善工程质量,增加了边坡的稳定性。(4)减少炸药用量,降低成本。(5)由于深孔爆破单位耗药量较小,且爆炸能量比较均匀地分布在岩体各处,所以爆破时无论地震强度、飞石距离或空气冲击波的影响范围都比一般爆破为小,因此,安全技术好。,5,7 露天深孔爆破,7.2深孔爆破参数符号及
4、定义,6,7 露天深孔爆破,7,7 露天深孔爆破,表7-1 深孔爆破参数一览表,8,7 露天深孔爆破,7.3 露天深孔爆破炮孔参数7.3.1钻孔形式,钻孔一般分为垂直钻孔和倾斜钻孔两种形式,如图7-1所示。垂直钻孔和倾斜钻孔的优缺点比较如表7-2所示。从表中可以看出,倾斜钻孔在爆破效果方面较垂直钻孔有较多的优点,但在钻凿过程中的操作比较复杂,在相同台阶高度情况下倾斜钻孔比垂直钻孔要长,而且装药时易堵孔,给装药工作带来一定的困难。在实际工程中,垂直钻孔的应用较倾斜钻孔要广泛得多。,9,7 露天深孔爆破,表7-2 垂直深孔与倾斜深孔比较,10,7 露天深孔爆破,7.3.2 梯段高度的确定,梯段高度
5、是露天开采工程的重要参数之一,他的选择正确与否直接影响到露天开采系统,钻孔爆破和挖掘运输等工序,以及技术经济指标和挖掘机械的作业安全。总的来说,梯段高度的选择,应有利于钻孔、铲、装、运等各环节。一般认为梯段高度不宜过高,以1015m为佳,我国冶金部门对国内各矿山调查后得出结论是,在目前技术条件下,对34m3电铲,梯段高度以12m为宜,当采用1m3电铲时,梯段高度一般1012m为好,也有采用1520m的的高台阶。有人认为合理的台阶高度为1218m 一般不超过20m.,11,7 露天深孔爆破,7.3.3 孔径D,露天深孔爆破中,一般不宜选孔径D80mm的钻孔。因为孔径愈小,钻孔总进尺数就愈大,不利
6、于爆破效率的提高,而地下深孔爆破,孔径可小到D50mm。孔径的选择往往是由所采用的钻机型号所决定的,我国目前制造的钻机中,凿岩台车孔径为5080mm,潜孔式钻机孔径为80200mm,牙轮钻机为230250mm,钢绳冲击钻为200250mm。,7.3.4 装药直径d,装药直径与装药结构有关,当采用全段药卷装药时,药径应比炮孔直径小1520mm,以便能容易地装入孔内;若炸药采用散装时,则药径等与孔径,即dD。,从爆破经济效果和装药施工来说,无疑钻头直径越大越好,每米孔爆破方量按钻孔直径增加值的平方增加,孔径越大,装药越方便,越不易发生堵孔现象。而对爆破效果来讲,无疑孔径小,炸药在岩体中分布更均匀,
7、效果更好。所以在强风化或中风化的岩石以及覆盖层剥离时可采用大钻头(钻头直径100165mm),而在中硬和坚硬岩石中钻孔以小钻头(钻头直径75100mm)为宜。,12,7 露天深孔爆破,7.3.5 孔深L与超钻深度h,超钻是为了克服底盘阻力(即岩层的夹制作用),使爆破后不留根坎,在钻凿深孔时孔深(垂直深度)大于梯段高度的长度,称为超钻深度。,在确定超钻深度时,一般可按下式计算,垂直深孔,(7-1),倾斜深孔,(7-2),或参考下列公式计算,(7-3),(7-4),(7-5),(7-6),13,7 露天深孔爆破,孔深L与台阶高度H,超钻深度h的关系为:,(7-7),由于炮孔倾角一般均在60度以上,
8、而且超钻深度h值不大,所以(7-7)式可近似用下式表示:,在确定超深时也可以参照表7-2选取,14,7 露天深孔爆破,7-2 超钻深度h与岩石硬度f和梯段高度H关系,15,确定台阶高度必须满足下列要求:1给机械设备(挖掘机、自卸车等)创造高效率的工作条件;2保证辅助工作量最小;3能否达到最好的技术经济指标;4满足安全工作的要求。,16,从国内外资料看,普遍认为台阶高度不宜过高。在采矿部门取1015m为宜;在铁路施工中,根据施工特点和采用钻机及挖掘机械的技术水平,一般取812m较为合适。台阶高度还与钻孔孔径有着密切的联系,不同钻孔孔径有不同的台阶高度适用范围。,17,台阶高度过小,爆落方量少,钻
9、孔成本高;台阶高度过大,不仅钻孔困难,而且爆破后堆积过高,对挖掘机安全作业不利。台阶的坡面角最好在6075之间。,18,若岩石坚硬,采取单排爆破或多排分段起爆时,坡面角可大一些。如果岩石松软,多炮孔同时起爆,坡面角宜缓一些,坡面角太大(75)或上部岩石坚硬,爆破后容易出现大块;坡面角太小或下部岩石坚硬,易留根坎。目前,随着钻机等施工机械的发展,国内外已有向高台阶发展的趋势。,19,7 露天深孔爆破,7.3.6 填塞长度L2与装药长度L1,填塞长度L2指装药药柱顶面至孔口的堵塞长度。一般取值为:,也可以取合理的堵塞长度:,实测资料表明,对于孔径D250mm的炮孔,填塞长度L234m时,炮孔内炸药
10、起爆后,填塞长度约以25m/s的平均速度冲出孔口,约需要150ms时间。在此期间,岩石已基本解体。若堵塞长度5m,则已相当可靠。,装药长度L1LL2,20,7 露天深孔爆破,7.3.7炸药单耗q,炸药单耗是爆破每立方米(矿山爆破为每吨)矿岩所需要的炸药量,单位为Kg/m3(或Kg/t),(1)q选取可以查表,表7-4 单位炸药消耗量q值,21,7 露天深孔爆破,(2)可以用公式进行计算,(7-11),(3)参照同类工程的经验数据(4)现场爆破试验,当选择的单耗合适时,爆破效果应表现为爆区岩石被充分松动,可用推土机或铲车直接出碴,大块较少且出碴底面基本平整。在实际工程中,为了某种需要,将单耗适当
11、增加一些是允许的,22,7 露天深孔爆破,7.3.8底盘抵抗线W1与抵抗线W,(1)按钻机安全作业条件,(7-12),(2)巴隆公式,(7-13),(3)经验公式,(7-15),(7-14),(7-16),23,7 露天深孔爆破,7.3.9 单孔装药量,在梯段爆破中,单孔装药量由下式确定,即:,(7-17),7.3.10孔距a、排距b及炮孔邻近系数m,炮孔邻近系数m为孔距与排距的比值,即:ma/b,工程经验表明,一般情况下,炮孔邻近系数m大于1.0,后排炮孔的m=1.31.7。在宽孔距爆破中炮孔邻近系数m则取34或更大。但是,第一排孔往往由于底盘抵抗线过大,应选用较小的密集系数,以克服底盘的阻
12、力。,(7-19),(7-20),24,7 露天深孔爆破,(7-21),将式(717)代入以上二式可得另外两个表达式,即,(7-22),(7-23),25,7 露天深孔爆破,7.3.11 布孔方式,布孔方式有单排布孔(一字形布孔)及多排布孔两种,多排布孔又分为方形、三角形(或梅花形)三种,如图7-3所示。从能量均匀分布的观点看,以等边三角形布孔最为理想,方形或矩形多用于挖沟爆破。在相同条件下,与多排孔爆破相比较,单排孔爆破能取得较高的技术经济指标。,26,7 露天深孔爆破,27,a单排布孔 b矩形布孔 c交错布孔 d方形布孔,炮孔平面布置,7 露天深孔爆破,28,7 露天深孔爆破,7.3.12
13、 延米方量VL,7.4露天深孔爆破设计,29,7 露天深孔爆破,30,7 露天深孔爆破,7.5 炸药选用与装药结构,7.5.1炸药选用,(1)全段药卷装药结构(2)全段散装药结构(3)空气层装药结构(4)孔内分段间隔装药结构,(5)混合装药结构,7.5.2装药结构,31,图6-7 孔间交错间隔装药结构1-沙土、岩粉;2-炸药,32,7 露天深孔爆破,为了提高爆破效果,可以根据爆破地点的地形地质条件,灵活地采用装药结构或增加辅助药包的方式。如图7-4所示。梯段底部抵抗过大时可以增加底盘炮孔;对于坚硬的岩石,上部装药不足时,可增设辅助炮孔;对于表层风化,底部坚硬的岩层,可采用两种炸药的混合装药法;
14、对于超深孔或孔口堵塞段过长时,可采用分段装药法;在岩石不很坚硬,但又较完整时,可采用空气间隔装药法。,33,7 露天深孔爆破,34,7 露天深孔爆破,7.6 露天深孔爆破施工,7.6.1施工总体布置和平整台阶,7.6.2布孔和孔位选择,布孔从台阶边缘开始,边孔与台阶边缘保留一定距离,以保证钻机安全工作。孔位根据设计要求测量确定,但孔位要避免布在岩石被震松,节理发育或岩性变化大的地方。遇到这些地方,可以调整孔位,调整时要注意抵抗线、排距和孔距之间的关系。一般说,应保证抵抗线(或排距)和孔距及他们的乘积在调整前后相差不超过百分之十。布孔时当坡面角度过缓时,要在坡脚处补孔,或者加大超深。地形复杂时应
15、注意钻孔沿整个长度的抵抗变化,避免因局部地方的抵抗线过小引起水平冲炮造成飞石过远。铁路建设大部分是在一狭小的条形地带施工,线路绵延于山区和丘陵地区,就土石方爆破工程来讲,除个别站场的工程量较大外,一般工程数量都比较小而分散。因此,铁路建设工程中深孔爆破的台阶布置形式与露天矿开采有所不同。,35,根据台阶坡面走向与线路走向之间的关系,可以把深孔爆破的台阶布置方法分为以下两种。1.纵向台阶法 爆破施工形成的台阶坡面走向与线路走向平行时,称为纵向台阶(图7-5)。采用纵向台阶进行土石方施工的方法称为纵向台阶法。按纵向台阶法进行钻孔爆破时的炮孔布置方法称为纵向台阶布孔法。,7 露天深孔爆破,36,纵向
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