黑岱沟露天煤矿抛掷爆破引入数码雷管的探讨 哈尔乌素露天煤矿
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时间:2019-05-03
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摘要:黑岱沟露天煤矿为了优化抛掷爆破,降低生产成本,于2010年引进了数码雷管进行抛掷爆破试验。本文将对试验中进行的优化以及成本进行分析。 关键词:黑岱沟露天煤矿;抛掷爆破;数码雷管 中图分类号:O741+.2文献标识码:A 文章编号: 1背景 黑岱沟露天煤矿2003年开始对原开采工艺进行抛掷爆破—拉斗铲无运输倒堆技术改造,本次技术改造是在一期工程已有综合开采工艺的基础上,通过增加抛掷爆破—拉斗铲无运输倒堆剥离工艺,扩大露天煤矿的生产能力。实施抛掷爆破—拉斗铲工艺技术改造后,黑岱沟露天煤矿采煤工作线长度由原来的1200m增加到2000m,设计生产能力为20Mt/a。黑岱沟露天煤矿技术改造后的综合工艺为:上部黄土采用轮斗挖掘机—带式输送机—排土机的连续开采工艺;下部黄土及上部岩石采用单斗—卡车开采工艺;下部岩石采用抛掷爆破—拉斗铲倒堆开采工艺;煤层采用单斗—卡车—地面破碎站—胶带输送机半连续开采工艺,如图1所示。 图1 黑岱沟露天煤矿开采工艺示意图 黑岱沟露天煤矿从2006年年底开始实验深度为50m的斜孔预裂爆破,2007年3月1日成功进行了第1次抛掷爆破,爆破采用多排孔毫秒微差抛掷爆破加预裂爆破等先进的控制爆破技术。 2 问题的提出 黑岱沟露天煤矿是国内唯一的一家使用抛掷爆破技术的露天矿,在应用初期一直处于一边调整、一边优化、总结经验、积累经验的过程。经过几次调整优化后,逐步形成了一整套较适合本矿的抛掷爆破技术,有效抛掷率基本稳定在33%左右。但是相比于国外,仍然有较大的提升空间。而提高有效抛掷率的因素是多方面的,如孔网参数的优化、装药结构的优化、延期时间的控制等。 (1)原有的抛掷爆破孔网参数是8×11m,前排平均抵抗为9m。由以往的经验知道,抛掷爆破中的有效抛掷量绝大部分产生于前3排的爆破方量中,前排抵抗是否合适直接影响了抛掷效果。 (2)经过调整优化,现有的装药结构是前5排孔孔内装1.1g/cm3重铵油和0.8 g/cm3铵油;6~8排孔孔内装0.8 g/cm3铵油;第9排孔2层间隔装铵油炸药;第10排孔由孔深决定分2~3层间隔装铵油炸药。平均炸药单耗0.72kg/m3左右,按照这样装药,爆破后的爆堆形状不是很理想,沉降高度普遍不高。 (3)爆破采用多排孔毫秒微差抛掷爆破加预裂爆破等先进的控制爆破技术,要求延期时间控制得必须精准,而现在使用的高精度导爆管在延期时间上通常存在着2%至15%的误差,很难精确控制单位时间的最大起爆药量,对抛掷爆破的震动及抛掷效果会产生一些影响。 3 使用数码雷管解决问题 数码雷管具有延期时间控制精确、使用灵活的特点,在延期时间以及爆破设计上能实现过去的非电导爆管雷管无法实现的功能。黑岱沟露天煤矿共进行了四次数码雷管抛掷爆破实验,在试验中将充分利用这些优点来优化抛掷爆破设计方案,期望在爆破效果上达到最佳效果。 3.1孔网参数的优化 在抛掷爆破中,优化前排抵抗线至关重要。能够准确判断最小前排抵抗线,确保不会因飞石、爆炸空气冲击波和地面震动而使得爆炸能量损失,这对抛掷率的最大化而言是非常关键的。在第二次数码雷管试验中,唯一的优化点就是前排抵抗线由9m减到7m,取得了不错的效果,而在第三次、第四次中,前排抵抗线又进一步减小到6m、5m,并由原来的10排主爆孔增加到11排,孔间距由11m增加到12m,爆破后效果非常明显,两次的抛掷率都达到了40%以上。 3.2装药结构的优化 前排孔装药结构调整如图2。第3次、第4次数码雷管试验中,调整后的平均炸药单耗分别达到了0.78kg/m3和0.84kg/m3。爆后的效果非常明显,爆堆非常破碎,沉降都在10~15m之间,在第4次爆破试验中,部分沉降甚至超过了15m(见图3)。 图2 装药结构调整前后的前排孔装药对比 图3 第4次数码雷管试验爆堆形状及沉降高度 3.3延期时间的控制 i-konTM数码雷管的延期时间可以在1ms至15000ms之间按需设定,且误差仅为标定延期时间的0.01%,比非电雷管精确了1000倍。所以在这4次试验中可以灵活设定延期时间,使得起爆顺序与实际的抵抗线以及孔间距相匹配,这样既可以增加前排孔的能量释放,从而增加抛掷量,同时又可以控制后排孔的抛掷释放率,改善岩石的破碎度,并有效的保护了预裂面的完整。 图4第4次数码雷管试验爆后爆堆形状及预裂面上清晰的半孔痕迹 4数码雷管使用效益 4.1经济效益 四次数码雷管抛掷爆破试验的平均有效抛掷率达到了37.12%,比2009年的32.17%提高了4.95%,比2010年常规抛掷爆破的34.23%提高了2.89%。经计算,共节省成本约287607.58元。 4.2 工程及社会效益 数码雷管属于火工品中的新兴产品,近些年在世界范围内得到了广泛的应用,但是使用数码雷管进行抛掷爆破在国内尚属首次。从数据上分析,不管是在抛掷率还是在成本节约上这4次数码雷管试验都是成功的。并且数码雷管相对于高精度雷管在延期时间控制上更精准,在现场使用中更方便灵活,而且更安全。在数码雷管试验爆区,通过现场观察,爆后的爆堆形状非常有利于推土机作业,减少了工作量,使得吊o47731741230513 注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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