大塊破碎方法及其應(yīng)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(yàn)應(yīng)用表明，靈活應(yīng)用會(huì)獲得校好的效果。

關(guān)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(wú)論采用何種采礦方法，裝運(yùn)和破碎設(shè)備，均對(duì)礦巖的塊度提出一定的要求。塊度過(guò)小時(shí)，將使落礦效率降低和成本增高：塊度過(guò)大時(shí)，又會(huì)使裝運(yùn)和粗破碎設(shè)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(shí)，大塊問(wèn)題更為突出，所以必須進(jìn)行二次大塊破碎。

計(jì)和生產(chǎn)實(shí)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(guān)鍵，與此同時(shí)，按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用相適應(yīng)的大塊破碎方法，對(duì)保證安全、提高生產(chǎn)效率和降低成本都是至關(guān)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(yàn)研究擴(kuò)底空腔爆破，應(yīng)用聚能藥包破碎大塊等都收到令人滿(mǎn)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(zhì)成因外，主要與采礦方法的落礦方式，尤其是爆破類(lèi)型及其參數(shù)有關(guān)，其次粗破碎及裝運(yùn)設(shè)備與落礦方式是否相匹配等有關(guān)。

（1）礦巖地質(zhì)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(guò)大，尤其是深孔或銅銅室爆破，大塊率超過(guò)10%，尤其是孔口和嗣室爆破導(dǎo)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(yùn)設(shè)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(tái)階深孔模破，經(jīng)對(duì)比，只好采用礙室爆破。同時(shí)，企業(yè)為了節(jié)省開(kāi)支又要利用現(xiàn)有400×600型破碎機(jī)及0.5m2柴油鏟、3.5噸自卸翻斗車(chē)裝運(yùn)。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(kāi)采礦山普遍存在上述類(lèi)似現(xiàn)象。

（4）其他人為因素：采場(chǎng)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(shí)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(chǎng)相破碎工作量，影響選廠(chǎng)生產(chǎn)。

2.2挖制大塊的途徑

各類(lèi)爆破都會(huì)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(yàn)公式設(shè)計(jì)選用的參數(shù)，可以達(dá)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(kuò)底空腔爆破m值選用3.5～5效果最好。

設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)產(chǎn)量規(guī)模選定粗破碎設(shè)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(yùn)設(shè)備，其它溜井，漏斗及爆破參數(shù)必須與它相適應(yīng)。與此同時(shí)，正確選擇爆破類(lèi)型及優(yōu)化其參數(shù)是至關(guān)重要的。有條件的話(huà)，應(yīng)盡量采用擠壓微差爆破，腔爆破，擴(kuò)底空腔爆破[3]和條狀藥包稠室空腔爆破等等，對(duì)降低大塊率將收到顯著的效果。

此外，采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，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(qiáng)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(yīng)用研究

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)及試驗(yàn)研究統(tǒng)計(jì)，常規(guī)淺孔爆破大塊率為5%，深孔爆破7%，擴(kuò)底（藥壺）爆破8%，導(dǎo)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(kuò)底空腔爆破為1%。由此可見(jiàn)，擠壓微差或空腔爆破以及擴(kuò)底空腔爆破大塊率最低，尤其是后者，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)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(dòng)和飛石很少，據(jù)統(tǒng)計(jì)裝運(yùn)效率可提高20%，因此，推廣擴(kuò)底空腔爆破技術(shù)是有現(xiàn)實(shí)意義的。

但是，無(wú)論采用哪一種爆破方法，大塊或多或少總會(huì)產(chǎn)生，如何有效、簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行大塊破碎？這是一個(gè)普通而又傷腦筋的問(wèn)題，往往工作疏忽，就會(huì)產(chǎn)生重大事故或嚴(yán)重影響生產(chǎn)。所以尋找安全簡(jiǎn)便而經(jīng)濟(jì)的大塊破碎方法很有現(xiàn)實(shí)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(jī)械、高頻振動(dòng)破碎法等。

3.1人工法及人力劈裂法

當(dāng)采場(chǎng)、選廠(chǎng)、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(jì)上不合理時(shí)，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(lǐng)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(diǎn)是效率低，消耗體力大，為了克服此缺點(diǎn)，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(zhǎng)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(jiàn)圖1a），該法應(yīng)用最廣。其缺點(diǎn)就是易于產(chǎn)生飛石，飛石最遠(yuǎn)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(wú)形中給爆破作為了克服上述的缺點(diǎn)，最好采用圖1淺孔爆破法裝藥法結(jié)構(gòu)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(shí)踐中也做過(guò)實(shí)驗(yàn)，也證實(shí)了上述結(jié)論。

水壓爆破在國(guó)外稱(chēng)為無(wú)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(guān)鍵在于選取不偶合系數(shù)Kk值，當(dāng)Kk值過(guò)小，則易于產(chǎn)生飛石，過(guò)大則大塊破碎不良。試驗(yàn)表明，Kk=2.5時(shí)，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(jì)算是相同的，可參考如下經(jīng)驗(yàn)公

塊狀時(shí)，L=（1.1～1.3）W（3）

柱狀時(shí)，L=1.5w

Q=1000-0.1）（5）

藥量計(jì)算用得最普通的計(jì)算公式是：

0=qv

（6）

式中Q一每個(gè)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(shí)踐表明，（5）式偏低，（6）值選取難掌握，主要還是靠經(jīng)驗(yàn)選取。

3.3外覆爆破法

外覆爆破法又稱(chēng)裸露藥包

爆破或覆土爆破法，它與淺孔爆破一樣被廣泛應(yīng)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(fù)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(shí)，其高度必須大于藥包高度，否則效果較差。

藥量計(jì)算可參考前述（6）式進(jìn)行，但炸藥單耗量q值應(yīng)在0.6-0.8kg/m中選取取，特別堅(jiān)硬而韌性大的礦巖9=1-2kg/m中選取，不過(guò)最好先測(cè)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(shí)，可外覆2-4處，藥分均勻布置，同時(shí)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(jié)構(gòu)房屋和煙囪等。只要在敷設(shè)藥包位置取去半個(gè)磚，即可按外復(fù)爆破方法進(jìn)行，同樣達(dá)到預(yù)計(jì)的爆破效果。可見(jiàn)，方法簡(jiǎn)便速度快，適應(yīng)城控爆破快、穩(wěn)、妥的特點(diǎn)。

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(yīng)用很廣泛，如穿甲彈應(yīng)用聚能原理穿透爆炸坦克，雷管應(yīng)用聚能效應(yīng)可增強(qiáng)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(zhì)量等都起到了重要作用。而金應(yīng)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(fù)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(diǎn)正對(duì)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(kāi)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(jì)算可參考前述公式（6）進(jìn)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(dá)1.5～1.6g/cm，國(guó)內(nèi)一般用硝銨炸藥，其密度達(dá)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(dòng)壓；Pa；

D—炸藥爆速，cm/S：

p.——炸藥密度，g/cm。

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

聚能藥包爆破法最大優(yōu)點(diǎn)是：垂直力破碎大塊，不產(chǎn)生飛石，所以很安全，礦山原礦倉(cāng)經(jīng)常進(jìn)行此類(lèi)爆破，破碎大塊，對(duì)設(shè)備沒(méi)有影響，同時(shí)可提高破碎工效1-2倍，成本降低30%，其缺點(diǎn)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?chē)?yán)的地方。

3.5機(jī)械破碎法在粗碎格篩上用于大塊破碎與用設(shè)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(yàn)階段，將來(lái)可用于生產(chǎn)實(shí)踐中。

4、結(jié)束語(yǔ)

減少大塊率根本途徑就是使粗碎、裝運(yùn)設(shè)備與落礦方式相匹配。試驗(yàn)研究表明：加強(qiáng)管理、推廣應(yīng)用、擠壓微差爆破、空腔爆破和擴(kuò)底空腔爆破是降低大塊家有效措施。各種大塊破碎方法應(yīng)因地制宜、靈活應(yīng)用，中小型礦山，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)體采礦場(chǎng)應(yīng)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(jī)械破碎方法更加合理。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊人光等建筑物爆破拆除中國(guó)建筑工業(yè)出版社1995年3月第一版P1999（D/0.288）7（m）nnnn

[2]伊輝卿大扎距爆破最佳鄰近系數(shù)（編值）的確定期礦山技術(shù)1994（2）P15-19

[3]林夾宗擴(kuò)底空腔爆破金屬礦山1997（2）P34～39

[4]龍維襟水壓爆破及其應(yīng)用于有色金屬（采礦部）1985（3）P13-14

[5]冶金部黑色金庫(kù)礦山情報(bào)網(wǎng)合編1993年P(guān)47～51