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    直充式空氣間隔器在露天鐵礦的應用

    介紹了直充式空氣間隔器在露天礦爆破中的應用,它不僅降低了大塊率,提高了鏟、運生產效率,而且節省了部分炸藥,極大地降低了爆破成本,為礦山生產經營目標的完成奠定了堅實基礎。

    本鋼露天鐵礦是我國大型露天開采礦山,年產鐵礦石1300多萬t。礦層屬鞍山式沉積變質鐵礦床,由三個鐵礦層組成,礦層傾角40-50度,底盤為角閃巖,頂盤為云母石英片巖和混合巖。三個礦層中間夾有石英綠泥片巖或綠泥角閃巖。礦石主要由磁鐵石英巖和透閃磁鐵石英巖組成。主要金屬礦物磁鐵礦,有少量赤鐵礦。礦床開拓是沿礦體上盤的巖石開溝,分別向上、下盤推進。礦石運輸為汽車——礦石倒裝站——鐵路運輸,巖石運輸為汽車——巖石倒裝站——膠帶運輸或汽車運輸。采場爆破采用高精度、高強度雷管,孔內全部用400ms的延時雷管,地表用9ms17ms25ms42ms65ms100ms的延時雷管。起爆方式為“V型”、“對角”起爆,清渣爆破多余壓渣爆破。采用乳化油、多孔粒狀、重銨油、巖石乳化炸藥。炮孔裝藥采用連續、間隔裝藥結構,其中孔深小于13.5m采用連續裝藥結構,反之,采用間隔裝藥結構。

    在大型露天礦爆破生產過程中,由于采用大直徑炮孔(250-310mm),鉆孔超深較大(2.5-3m)和使用高密度炸藥,使孔內藥柱中心下移,上部非裝藥區高度過大,這對克服較大底盤抵抗線、避免產生根底是有利的。但由于炸藥分布不均,使爆破巖體的整體破碎效果不佳,上部巖體得不到充分破碎,而下部巖體則由于炸藥的相對集中而造成過粉碎,盡管炸藥用量很大,但爆堆上部大塊增多,不僅增加了二次爆破費用,而且降低了電鏟的作業效率。而解決此問題的關鍵是改變炸藥在孔內的分布狀況,即改進裝藥結構。實現的方法很多,但最直接的,也是最有效的方法之一是使用間隔器對炮孔進行適當部位間隔,可以降低孔內爆炸壓力,減少、甚至避免因耦合裝藥而形成的礦巖沖擊破碎,擴大爆裂區范圍,提高爆破能量的有效利用率。此外,由于裝藥位置的提高,使孔內爆炸壓力沿炮孔軸向的分布更加均勻,能有效的克服根底和降低大塊率。同時,還可以節省部分炸藥,降低礦山爆破成本。

      1 直充式空氣間隔器規格、性能及使用方法

         1.1 直充式空氣間隔器規格

         產品規格見表1

    1 產品規格

    型號

    高度(mm)

    舒展折徑(mm)

    舒展直徑(mm)

    適用范圍

    BJK-90

    570

    190

    96

    φ90炮孔

    BJK-150

    570

    310

    190

    φ90,φ150炮孔

    BJK-200

    570

    410

    254

    φ200,φ150炮孔

    BJK-250

    570

    510

    324

    φ250,φ200,φ150炮孔

    BJK-310

    570

    610

    381

    φ310,φ250,φ200,φ150炮孔

         1.2 直充式空氣間隔器性能指標

         (1)、雙層密閉氣袋透氣量< 4g/24h

     (2)、空氣隔離器在干孔炮孔內的充氣壓力范圍為0.60-0.75bar,不得超過0.8bar,否則間隔器容易發生爆裂;在水孔中的充氣壓力隨著水深的變化而增加,每增加一米的水深,充氣壓力就在干孔的基礎上增加0.1bar,詳見表格:

     (3)、在炮孔內達到額定壓力的間隔器的承重力為2380Kg;間隔器在炮孔內達到額定壓力的時間≤20s

     1.3 直充式空氣間隔器的使用方法

     1,將空氣間隔器和充氣接頭連接起來,然后用護套將其護住;“咔”一聲后即為連接成功。
     
        2,將其放到炮孔中的預定位置;
         3,通過壓力表的控制,向空氣隔離器中沖入一定的氣壓,干孔壓力為0.60-0.75bar,水孔每增加一米水深,充氣壓力在干孔壓力基礎上增加0.1bar
         4,壓力達到后,稍微用力拉一下和空氣間隔器相連的氣管,將其和充氣接頭分離;
         5,對炮孔進行裝藥、填塞、爆破等作業。

     2 直充式空氣間隔器爆破生產實踐

     此爆區位于上盤202-190臺階北部,混合巖,硬度f8-10,爆破難易程度為中等。爆區頭排為清渣,且最大抵抗線為12m左右。該爆區共有爆孔65孔,頭排孔15個,后排孔50個,其中水深0.7m以下孔10個,水深超過0.7m40個。根據提高爆破質量,降低炸藥單耗的整體要求,該爆區采用直充式空氣間隔器進行間隔裝藥。

    2.1 直充式空氣間隔器間隔裝藥爆破設計

    2.1.1 直充式空氣間隔器選型

    根據巖石的堅固性系數及穿鑿設備的作業效率,此爆區用孔徑為250mm鉆機穿鑿,所以選用BJK-250直充式空氣間隔器。

    2.1.2 火藥品種、性能

    其性能如表2

    2 炸藥性能

    炸藥名稱

    密度/g/cm3

    爆速/m/s

    多孔粒狀炸藥

    0.82-0.83

    2800

    乳化油炸藥

    1.15-1.25

    4200

         2.1.3 裝藥結構

    為了克服頭排清渣大抵抗線,頭排15孔不進行間隔裝藥,采取連續裝藥結構。該爆區其它50孔利用直充式空氣間隔器進行間隔裝藥。對于水深0.7m以下的10個炮孔,如果直接裝多孔粒狀炸藥,孔眼底部會有部分炸藥失效,影響爆破質量,反之,該爆區全部裝乳化油炸藥會使炸藥單耗升高,無形中增加了此爆區的爆破成本。為此,這10個炮孔采用底部間隔裝藥結構,也就是將直充式間隔器放在孔眼底部預定位置,在孔內下兩組起爆藥柱,第一組下在藥柱高度的1/3處,第二組下在藥柱高度的2/3處,然后再裝多孔粒狀炸藥,其裝藥結構見圖1



    對于水深超過0.7m40個炮孔采用中間間隔裝藥結構,在炮孔內先下一組起爆藥柱,將總藥量60%-70%的乳化油炸藥裝入炮孔內,然后將空氣間隔器和充氣接頭連接起來,下到指定位置,向空氣間隔器充氣膨脹于孔壁,再下另一組起爆藥柱,上部裝占總藥量40%-30%的乳化油炸藥,其裝藥結構見圖2

    2.1.4 空氣間隔長度

    此爆區后排孔孔深為15-15.5m,選擇空氣間隔長度為2m

    2.2 爆破效果

    由于直充式空氣間隔器能保證間隔的準確位置,并且快速漲到孔壁,致使此爆區爆堆隆起4-5m,爆堆形狀規整、集中、連續,表面巖石破碎較好,爆區接頭部位塌落線明顯,爆區無后翻現象,經鏟裝后,此爆區無有根底,大塊率至少降低45%

    2.3 經濟效益

    在礦山爆破中,運用直充式空氣間隔器進行間隔裝藥,保證了間隔質量,與連續裝藥結構相比節約火藥成本為

    40孔炸藥共計為15848元;10孔炸藥共計為3250

    減去直充式空氣間隔器的成本,此爆區節省成本為:16800

    由于大塊率下降,還節省了二次爆破費用,再加上電鏟作業效率的提高,會帶來較大的經濟效益。

    3 結語

    在礦山爆破生產實踐中,運用直充式空氣間隔器進行間隔裝藥,它與連續裝藥相比,不僅爆破效果有了明顯提高,而且降低了火藥單耗。

    1)直充式空氣間隔器能保證間隔的準確位置,特別是水孔中間隔器定位準確、不上浮。間隔長度符合設計要求,能達到預期的爆破效果。

    2)爆堆上部大塊數量減少,降低了二次爆破費用。

    3)爆堆形狀規整、松散度好,為鏟裝、運輸等后續高效生產創造條件,極大地提高了設備作業效率。

    4)間隔裝藥炮孔能節約部分炸藥,爆破炸藥單耗減少,礦山爆破成本降低,為礦山完成減虧增效目標奠定堅實基礎。

    5)直充式空氣間隔器內部不包含氣罐或可燃氣體,所以不會被劃分到危險品的范圍內,因此,儲存、運輸、使用安全性高。

    6)直充式空氣間隔器使用簡單、操作方便。

    7)直充式空氣間隔器既能用于干孔,又能用于水孔,有利于提高生產率。


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