大塊破碎方法及其應用

蘇光有

摘 要：水文闡述了減少大塊率的途徑和各種大塊破碎方法，試驗應用表明，靈活應用會獲得校好的效果。

關鍵詞：大塊破峰人力另裂法淺孔爆破空酸爆破外覆爆破聚能藥包煉破

1、前言

在地下或露天采礦中，無論采用何種采礦方法，裝運和破碎設備，均對礦巖的塊度提出一定的要求。塊度過小時，將使落礦效率降低和成本增高：塊度過大時，又會使裝運和粗破碎設備生產(chǎn)率大為下降。但任何一種爆破方法，都難有一定量的大塊產(chǎn)生，尤其是采用深孔和銅室爆破時，大塊問題更為突出，所以必須進行二次大塊破碎。

計和生產(chǎn)實踐表明，合理選擇落礦方法，尤其是全理選擇爆破方法及爆破參數(shù)，是減少大塊率的關鍵，與此同時，按現(xiàn)場實際情況，采用相適應的大塊破碎方法，對保證安全、提高生產(chǎn)效率和降低成本都是至關重要的。作者先后在廣西龍水金礦、廣西龍頭山金礦采用優(yōu)化爆破參數(shù)，試驗研究擴底空腔爆破，應用聚能藥包破碎大塊等都收到令人滿意的效果。

2、大塊產(chǎn)生的原因分析及其控制

2.1大塊產(chǎn)的原因分析

產(chǎn)生大塊因素很多，除了礦巖地質成因外，主要與采礦方法的落礦方式，尤其是爆破類型及其參數(shù)有關，其次粗破碎及裝運設備與落礦方式是否相匹配等有關。

（1）礦巖地質因素：相同條件下，如果礦巖層理、節(jié)理發(fā)育，爆破后必然沿著層理或節(jié)理崩落，大塊增多。層理、節(jié)理越發(fā)育，大塊越多。

（2）爆破參數(shù)選取過大，尤其是深孔或銅銅室爆破，大塊率超過10%，尤其是孔口和嗣室爆破導硼銅口及其表面層大塊最集中。

（3）落礦方式與粗破碎及裝運設備不匹配，是造成大塊率增大的主要原因。某大型碎礦的石灰石礦，由于地處廣西特有的咯斯特地形，孤山較高，很難形成臺階深孔模破，經(jīng)對比，只好采用礙室爆破。同時，企業(yè)為了節(jié)省開支又要利用現(xiàn)有400×600型破碎機及0.5m2柴油鏟、3.5噸自卸翻斗車裝運。生產(chǎn)流程不匹配、大塊率高，二次爆破消耗炸藥比酮室爆破多。生產(chǎn)效率低。民采及小型露天開采礦山普遍存在上述類似現(xiàn)象。

（4）其他人為因素：采場自由式鑿巖爆破也是造成大塊增多的原因之一。

如廣西龍水金礦和廣西龍頭山金礦，雖然采用淺孔全面留礦法，但由于自由式落

礦造成大塊率多，放礦漏斗口被大塊沖垮或堵塞，為此龍水金礦曾用鋼筋混凝土加固漏斗口，龍頭山金礦則要消耗大量時間處理漏斗堵塞，因而出礦效率降低，成本增大而且增加選廠相破碎工作量，影響選廠生產(chǎn)。

2.2挖制大塊的途徑

各類爆破都會產(chǎn)生一定量的大塊，但是如何控制其最小值？根據(jù)如下經(jīng)驗公式設計選用的參數(shù)，可以達到最佳的爆破塊度。

式中D一礦巖最大塊度，mm。一般地下礦山D=300～400mm；

3露天礦山D=800～1000mm

S一孔網(wǎng)面積，m2，地下淺孔爆破S=1.1～1.5m

露天深孔爆破S=49～72m

a一孔間距，m；

b一炮孔排距，m；

m一炮孔最佳鄰近系數(shù)m=1.6～8

一般常規(guī)深孔爆破m=3.5；淺孔爆破布孔方式n=1.16～1.25其爆破效果最好，

空腔爆破或擴底空腔爆破m值選用3.5～5效果最好。

設計時，根據(jù)產(chǎn)量規(guī)模選定粗破碎設備。即礦巖最大塊度尺寸D。D已經(jīng)確定后，根據(jù)D值再選定裝運設備，其它溜井，漏斗及爆破參數(shù)必須與它相適應。與此同時，正確選擇爆破類型及優(yōu)化其參數(shù)是至關重要的。有條件的話，應盡量采用擠壓微差爆破，腔爆破，擴底空腔爆破[3]和條狀藥包稠室空腔爆破等等，對降低大塊率將收到顯著的效果。

此外，采用間隔裝藥結構，孔內(nèi)微差爆破用速凝砼或水泥砂漿替代巖粉或黃土堵塞泡孔口，以及加強起爆管理都是減少大塊行之有效的措施。

3、大塊破碎方法及其應用研究

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)及試驗研究統(tǒng)計，常規(guī)淺孔爆破大塊率為5%，深孔爆破7%，擴底（藥壺）爆破8%，導礙或酮室爆破為15%，條狀藥包酮室空腔爆破為6%，擠壓微差您破或深孔空腔爆破為3%，擴底空腔爆破為1%。由此可見，擠壓微差或空腔爆破以及擴底空腔爆破大塊率最低，尤其是后者，現(xiàn)場實測幾乎很難發(fā)現(xiàn)明顯的大塊，而且還能有效地消除根底，塊度均勻，爆堆集中，震動和飛石很少，據(jù)統(tǒng)計裝運效率可提高20%，因此，推廣擴底空腔爆破技術是有現(xiàn)實意義的。

但是，無論采用哪一種爆破方法，大塊或多或少總會產(chǎn)生，如何有效、簡單而經(jīng)濟地進行大塊破碎？這是一個普通而又傷腦筋的問題，往往工作疏忽，就會產(chǎn)生重大事故或嚴重影響生產(chǎn)。所以尋找安全簡便而經(jīng)濟的大塊破碎方法很有現(xiàn)實意義。

目前大塊破碎方法有人工法、人力劈烈法、淺孔爆破法、外覆爆破法，水壓或水封聚能爆破法以及機械、高頻振動破碎法等。

3.1人工法及人力劈裂法

當采場、選廠、粗破碎和溜井口格篩等地方不具備鑿綢爆破條件下或者雖具備而經(jīng)濟上不合理時，采用人工破碎大塊是很方便的。人工破碎大塊通常采用18房大領錘把用3～5條竹片代替木把，使它具有柔性和彈性，既省力而效果又。錘擊方向必須選擇大塊層理或節(jié)理面，而且，大錘必須落在大塊面平整的地方。否則易產(chǎn)生飛石傷人，效果也差。

人工法最大缺點是效率低，消耗體力大，為了克服此缺點，采用人力劈裂法較好即在大塊中用小鉆頭（40mm）打200～300mm深淺孔，用錐形占子揭入小孔內(nèi)，再用大仰敲打大塊很容易破碎，既安全、效率也高，又節(jié)省炸藥。柳鋼白云石礦長期用此方法，效果很好。

3.2常規(guī)淺孔爆破法及淺孔水壓爆破法

常規(guī)淺孔爆破就是用小鉆頭打孔，然后裝藥爆破大塊（見圖1a），該法應用最廣。其缺點就是易于產(chǎn)生飛石，飛石最遠可1000多米，往往造成傷害事故，而且成功率低。由于露天爆破安全規(guī)定，爆破安全距200-400m，無形中給爆破作為了克服上述的缺點，最好采用圖1淺孔爆破法裝藥法結構示意圖淺孔水壓爆破[4]1-充填物（巖粉或黃土）1-水2-炸藥藥（如圖1b所示），塊，效果較好，幾乎不產(chǎn)生飛石，而且粉塵和噪音小，還能節(jié)約炸藥10%左右。

筆者在生產(chǎn)實踐中也做過實驗，也證實了上述結論。

水壓爆破在國外稱為無公害爆破法，但在寒冷季節(jié)使用它有一定的困難。淺孔水壓爆破效果好壞關鍵在于選取不偶合系數(shù)Kk值，當Kk值過小，則易于產(chǎn)生飛石，過大則大塊破碎不良。試驗表明，Kk=2.5時，獲得最好的效果。

淺孔爆破或淺孔水壓爆破炮孔深度及其藥量計算是相同的，可參考如下經(jīng)驗公

塊狀時，L=（1.1～1.3）W（3）

柱狀時，L=1.5w

Q=1000-0.1）（5）

藥量計算用得最普通的計算公式是：

0=qv

（6）

式中Q一每個炮孔裝藥量kg；

q一炸藥單耗量，kg/m，一般q=0.2～0.8kg/m'；

v一大塊體積m

實踐表明，（5）式偏低，（6）值選取難掌握，主要還是靠經(jīng)驗選取。

3.3外覆爆破法

外覆爆破法又稱裸露藥包

爆破或覆土爆破法，它與淺孔爆破一樣被廣泛應用。在不具備鑿巖條件下使用它很方便，但炸藥消耗量較大，而且易產(chǎn)生飛石和巨大噪音。其方法如圖2中所示。將小藥卷堆成等邊三角形或1-外復泥；2-炸藥3-面管4-人塊梯形外覆于大塊凹陷的位置，再用泥土或水袋覆蓋，采用后者可減少粉塵、噪音和飛石。

用泥土（或草皮，但草面要向下）或水袋覆蓋時，其高度必須大于藥包高度，否則效果較差。

藥量計算可參考前述（6）式進行，但炸藥單耗量q值應在0.6-0.8kg/m中選取取，特別堅硬而韌性大的礦巖9=1-2kg/m中選取，不過最好先測定q值，這樣精度較高。

本法適用大塊為1.2-1.5m，如果大塊較大時，可外覆2-4處，藥分均勻布置，同時起爆。此外，本法可用于溜井堵塞外覆爆破和城市控制爆破，如磚結構房屋和煙囪等。只要在敷設藥包位置取去半個磚，即可按外復爆破方法進行，同樣達到預計的爆破效果?？梢姡椒ê啽闼俣瓤?，適應城控爆破快、穩(wěn)、妥的特點。

3.4聚能藥包爆破法及水封聚能藥包爆破法

聚能穴在軍事上和爆破工程中應用很廣泛，如穿甲彈應用聚能原理穿透爆炸坦克，雷管應用聚能效應可增強雷管起爆力，改善炸藥的殉爆和傳爆性能；案能不行。割鋼板，提高掏槽爆破效率和周邊孔光爆質量等都起到了重要作用。而金應用聚能藥包破碎大塊，更示它的特有性能——方向性破碎，從而解決產(chǎn)生飛石的難題。

其方法如圖3中所示。

將加工好的聚能藥包外復于大塊凹陷而較平整面上，再用黃泥或水袋覆蓋為了使聚能焦點正對大塊上，必須用小巖片或木片作為墊板，一般為20～40mm。爆破后，大塊成十字形縱橫裂開聚能穴形狀可制成半圓形，圓錐形效果最好。錐度45～55°壁厚0.75～1mm，其材料可用金度薄板或厚紙板，前者效果最好。聚能穴高度為其底圓直徑的1.5倍為最佳。藥包大小視大塊體積而定，藥量計算可參考前述公式（6）進行。

聚能藥包在木模上壓制而成，圓外采用高猛度炸藥，如黑索金和TNT等，其密度達1.5～1.6g/cm，國內(nèi)一般用硝銨炸藥，其密度達1.1～1.3g/cm”。相同條件下，炸藥密度大，破碎力最大，其理論根據(jù)是：

P=1/4p.D2（7）

式中p——炸藥爆轟動壓；Pa；

D—炸藥爆速，cm/S：

p.——炸藥密度，g/cm。

可見，炸藥選定后，其爆速恒定：只有增長p。值則P值才能增加，但是密度過大爆轟波傳爆困難，嚴重者將會產(chǎn)生拒爆。

聚能藥包爆破法最大優(yōu)點是：垂直力破碎大塊，不產(chǎn)生飛石，所以很安全，礦山原礦倉經(jīng)常進行此類爆破，破碎大塊，對設備沒有影響，同時可提高破碎工效1-2倍，成本降低30%，其缺點是噪音特大，如采用水封（水袋）聚能藥包爆破，粉塵、炮煙和噪音等均可減少。本法適用破碎量大又不具備鑿巖條件，而且安全要求很嚴的地方。

3.5機械破碎法在粗碎格篩上用于大塊破碎與用設備破碎是行之有效的，但投資較大，成本高頻破碎正處在試驗階段，將來可用于生產(chǎn)實踐中。

4、結束語

減少大塊率根本途徑就是使粗碎、裝運設備與落礦方式相匹配。試驗研究表明：加強管理、推廣應用、擠壓微差爆破、空腔爆破和擴底空腔爆破是降低大塊家有效措施。各種大塊破碎方法應因地制宜、靈活應用，中小型礦山，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體采礦場應推廣人力劈裂法、水壓爆破法；有條件的大中型礦山，推廣水壓爆破法、水封漿能藥包爆破法和機械破碎方法更加合理。

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