露天矿的开采工艺（穿孔爆破篇）

发布时间:2018-05-03

露天矿开采由剥岩、采矿和掘沟三个环节组成，其主要生产工艺程序：穿孔、爆破、铲装与运输及岩石的排卸。

穿孔作业是露天矿开采的首道工序，其目的是为爆破工作提供装放炸药的孔穴。穿孔质量的好坏，直接关系到其后的爆破、采装、破碎等工作的效率。

穿孔方法：热力破碎穿孔和机械破碎穿孔两种方法。

穿孔设备：常用的穿孔凿岩设备按穿孔深度分为浅孔凿岩机（凿岩机和凿岩台车）和深孔凿岩机（牙轮钻机和潜孔钻机）。

(1)牙轮钻机

牙轮钻机是我国大型露天矿山广泛使用的一种高效率的穿孔设备。按穿孔尺寸计算，牙轮钻机穿孔的速度一般为4000~6000m／月，最高可达10000m／月以上；若按台年穿爆量计算，一般为400万～600万t，最高可达1200万一1400万t，是钢丝绳冲击钻机的4～5倍。牙轮钻机的钻孔速度比潜孔钻机约高40％～100％。

从经济效果衡量，牙轮钻机穿孔的成本也最低，大约为钢丝绳冲击钻机的75％，为潜孔钻机的70％。

缺点：牙轮钻机机身较重，价格昂贵，约200万/台，钻头2-3万，占钻孔成本的40%-50%，可通过提高钻头质量，延长其使用寿命来降低钻孔成本。

(2)潜孔钻机

潜孔钻机是我国20世纪50年代开始使用的一种穿孔设备，60年代取代了钢丝绳冲击钻，主要适用于中小型露天矿。

 它的主要特点是：

①孔径小(Φ150~200mm)，能钻凿斜孔，爆破的矿岩块度小，便于用小型挖掘机采装。

②设备结构简单，操作维护方便，机动灵活，价格低。

③设备效率发挥得较好，钻孔效率为2000m／(台.月)，台年穿爆矿岩量约60万～150万t。

(3)凿岩台车

凿岩台车是使用导轨式重型风动凿岩机的穿孔设备，由于设备简单、灵活、孔径小，可以打任意角度的炮孔，对提高劳动生产率，改善劳动条件作用明显，在小型矿山广泛应用。

爆破作业是露天矿开采的重要工序，为随后的采装、运输、破碎提供适宜的矿岩物。所以，爆破工艺的好坏，对后续工作有着很大的影响。

在露天矿开采中，常用的爆破方法有如下几种：

按爆破延期时间分类：齐发爆破，秒差爆破，微差爆破。

按爆破方式分类：浅孔爆破，中深孔爆破，硐室爆破，多排孔微差爆破，多排孔微差挤压爆破，药壶爆破，外敷爆破，逐孔起爆技术。

（1）浅孔爆破法

浅孔爆破法炮孔直径较小(一般为28—75mm)，孔深一般为5—8m。由于孔径、孔深的限制，其爆破量较少，不能满足大型装运设备的要求。因此，这种爆破方法主要用于小型露天矿或在地质条件较复杂，以及对爆破下来的矿石在几何形状上有特殊要求的情况下使用。大、中型露天矿仅用这种爆破方法进行二次爆破处理根底或工作面上悬浮的孤石。

（2）深孔爆破法

深孔爆破，是露天矿应用最为广泛的一种爆破方法。炮孔的深度一般为15～20m。孔径为75—310mm，常用的孔径为200—250mm。深孔爆破广泛用于大型矿山的开沟、剥离、采矿等生产环节。其爆破量约占大型矿山总爆破量的90％以上。

深孔有垂直深孔和倾斜深孔之分。垂直深孔多为冲击式穿孔机所穿凿。倾斜深孔多为牙轮钻机或潜孔钻机所穿凿。其倾斜度一般为了75°～80°。 

深孔爆破能否顺利进行及爆破效果的好坏，与爆破前的准备工作有着密切的关系，因此，在深孔爆破前必须做好准备工作。

（3）硐室爆破

硐室爆破是将炸药放置在预先凿好的硐室中，集中装药。其每次起爆的炸药数量没有规则，有的装几十吨、几百吨或上千吨。由于一次爆破量较大，所以又称大爆破。

由于露天矿山挖掘机械不断发展更新，促进了矿山生产率的大幅度提高，因此，必须采用一次爆破量较大的爆破方法，才能适应新型挖掘机械的需要。目前我国一次爆破量较大的爆破方法是采用多排孔微差爆破和多排孔微差挤压爆破方法，这两种方法能一次爆破5～10排炮孔，爆破矿岩量可达30万一50万t。

多排孔微差爆破：微差爆破是指相邻炮孔中药包在极短时间(以ms计算)内按预先设计的次序顺次起爆的爆破方法。

多排孔微差挤压爆破：多排孔微差挤压爆破，是指工作面残留有爆堆情况下的多排孔微差爆破。

多排孔微差爆破的常用起爆顺序有以下几种：  

  ①单排孔微差爆破起爆顺序  

  单排孔的微差爆破多采用孔间微差起爆顺序。这种方法简单，易于掌握，此法多用于台阶工作面采矿爆破作业中，起爆顺序如图4-10所示。 

②多排孔排间微差爆破的起爆顺序  

这种方法也较为简单，在一般情况下，效果较好。多排孔排间微差爆破的炮孔布置多数采用三角形方式。有时也布置为方格形，起爆顺序如图4—11所示。      

 ③波浪形微差爆破的起爆顺序  

这种起爆顺序，具备了以上两种微差爆破的特点，岩石粉碎性好，爆破宽度小，炮孔布置较复杂，多数用于矿石难于爆破或易于产生大块的工作面上。但是这种起爆顺序连线较为复杂，且易留根底。起爆顺序如图4—12所示。  

④对角形微差爆破起爆顺序  

此种起爆顺序能保证最小起爆堆宽度，岩块飞散距离较小。其起爆顺序如图4—13所示。  

⑤楔形微差爆破起爆顺序  

楔形起爆，在炮孔排数较多，如路堑的掘进中采用较多。由于其产生挤压和冲击作用，因而岩石粉碎得较好。楔形起爆顺序如图4—14所示。

根据国内矿山采用多排孔微差挤压爆破的实际经验，在实施多排孔微差挤压爆破时，应注意如下事项：  

 (1)渣堆厚度对爆堆宽度的影响。为了保护台阶工作面的线路，在装药时，必须参照表4-4的要求。

(2)单位炸药消耗量和药量分配。多排孔微差挤压爆破的单位炸药消耗量，比一般微差爆破约大20％一30％。

 (3)微差间隔时间。因挤压爆破要推压前面的渣堆，所以起爆间隔时间一般为50—100 ms。  

(4)爆破排数与起爆顺序。挤压爆破的排数一般在四排以上。各排的起爆／顷序，除可采用普通微差爆破的几种起爆顺序外，还有一种环形起爆顺序，如图4—15所示。

（1）露天矿爆破安全

露天矿主要爆破危害因素：爆破震动、空气冲击波、爆破飞石、有害气体、爆破噪音。

露天矿爆破预防措施：微差爆破，挤压爆破，控制单段起爆药量，合理确定爆破安全距离，发出警报信号，设置境界线与警戒点。

（2）露天矿生产爆破程序

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