穿孔爆破专题.docx
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穿孔爆破专题
6露天矿穿孔爆破（专题）
露天矿穿孔爆破时生产中的第一道工序。
本设计中，因矿岩的硬度不能直接挖掘,因此必须采用露天深孔爆破对矿岩松动。
6.1穿孔设备的选择及需要量的计算
穿孔设备主要根据矿岩物理学性质、矿岩生产能力，选择不同型号的潜孔钻机或牙轮钻机。
6.1.1钻机选型
设计矿山规模为45万t/a,属中型矿山，宜用深孔钻机，岩石为矽卡岩、片岩，中等稳固，f二：
T7,矿岩断层，裂隙发育，虽然潜孔钻机单位钻孔成本较高,但潜孔钻机能量损失少（冲击器活塞直接撞击在钻头上），噪声小（冲击潜入孔内工作），节省动力（冲击器排出的废气可用来排渣），钻杆使用寿命长，与牙轮钻机相比，潜孔穿孔轴压小，钻孔不易倾斜；工作气压高，回转扭矩大，凿岩效率高，性能可鼎：
钻机轻，设备购置费用低；钻孔方位广，调节灵活，定位准确。
穿孔设备需要量主要根据钻孔的生产能力和矿岩生产能力计算，另外参考类似矿111昆阳磷矿的应用经验，故初步设计采用的主要钻孔设备为直径200mm的KQ-200型潜孔钻机。
6.1.2钻机需求量计算
（1）钻机的台班生产能力Vo
Vb二0.6VTb〃，（6-1）
=0.6X30X8X0.4二57.6m/（台・班）
（2）钻机的需求数量N
露天矿所需钻机数量取决于矿山设计年采剥总量、所选钻机年穿孔效率与每米炮孔的爆破量。
N二九/[L・q（1-e）]（6-2）
=12486937/[44550X100X（l-3%）]=0.9取N二1台
式中：
符号
符号意义
单位
取值
备注
V-0
台班生产能力
m/（台•
班）
100.8
V
钻机机械钻进速度
cm/min
30
查钻机相关参数
得18m/h
To
班工作时间
h
8
q
班工作时间利用系数
0.7
一般为0.7~0.8
N
所需钻机数量
台
2
A.
矿山设计年采剥量
万t/a
125
100X（1+5.53X
1.3）
L
每台潜孔钻年穿孔效率
m/a
32310
L二75X3X330
X0.6
Q
每米炮孔爆破量
t/m
100
参考《露天采矿
学》类比国内矿山
e
废孔率
%
3
一般小于5%
6.1.3钻机相关指标
表6—1钻机相关指标
钻机型号
KQ-200型潜孔钻机。
孔径
200mm
台班生产能力
57.6m/（台•班）
废孔率
3%
班工作时间利用系数
0.8
钻机穿孔效率系数
0.6
钻机需要量
2台（1台备用）
6.2爆破工作
6.2.1深孔爆破设计的基本要求
1、设计依据
（1）《爆破安全规程》（GB6722—2003）
（2）《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院令466号）
（3）公安部《爆破作业人员安全技术考核标准》GA53-93；
（4）国家和地方政府颁布的有关技术规范和法规。
2、技术要求
（1）矿岩破碎的质量好，无根底，不合格的大块岩体很少，破碎的块度符合铲装设备的要求：
（2）爆破堆积形态好，爆堆集中且有一定的松散度，利于铲装设备的高效工作；
（3）无危害，地震、飞石、噪音等危害因素均应控制在允许范围内，同时，也应控制后冲、后裂和侧裂现象、
（4）经济效益好，使穿孔、爆破、装运，破碎等各种工序的综合成本最低。
6.2.2钻孔形式与布孔方式
（1）钻孔形式有垂直孔和斜孔两种，从爆破效果看，斜孔优于垂直孔（斜孔的抵抗线均一），但钻凿斜孔的技术操作较复杂，孔的长度比相应的垂直孔长，且装药过程中斜孔易发生堵孔，虽然斜孔前排抵抗线较均匀，后冲较小，穿孔效率低，所以在大中型露天矿山广泛采用垂直孔。
为了提高穿孔效率，综合考虑后本设计决定选用垂直钻孔。
（2）布孔方式有单排孔和多排孔布置。
采用大区毫秒延迟爆破技术的矿山一般釆用多排孔布置。
多排孔乂分方形、矩形、梅花形三种。
梅花形布孔时，能量分布比较均匀。
可以形成较好的爆破成效，本设计中，选用多排孔梅花形布置方式。
I1111111I1I1I1I1I111111111
图6-1破炮孔布置示意图
H—台阶高度；Wd—底盘抵抗线；h—超深；d—炮孔直径；L?
—填塞长度；C—安全距离；a—孔距；b—排距
6.2.3爆破参数的确定
深孔爆破参数包括孔径、孔深、超钻、地盘抵抗线、填塞长度、孔距、排距和炸药单位消耗量等。
（1）孔径d
露天中深孔爆破的孔径主要取决于钻机类型、台阶高度和岩石性质。
本设计选用
KQ-200型潜孔钻机，其孔径为200mm,故d取值200mm。
（2）底盘抵抗线W应
1•按H.B.迈利尼科夫公式计算：
w=一％（K-p）+J打（K一pf+4qngH'（）
2qmH
式中：
4——每米炮孔装药量，32kg/m：
K——堵塞系数，取0.8：
p——超深系数，°=0」5~0.35,取0.2；
单位炸药消耗，取0.4kg/m3；
加——炮孔密集系数，取m=1.2；
H——台阶高度，10m。
经计算得
ur_-32x（0.8-0.2）+7322（0.8-0.2）2+4x0.34xl.2x32xl02_55.6o
2xO.34xl.2xlO
n——_6・8mo
8.2
W=d
2•按巴隆公式计算:
（6-4）
式中：
d——孔径，2dm；
A——装药密度，lkg/dm3；
T——装药系数，~0・5〜0.7,取丁=0.7；
经计算得:
W=2X
^7.85x1x0,7
1.2x0.34
3n）o
3.按炮孔直径计算
W=（20〜50）〃=6m~1Ont
综合计算以及咨询师兄的工作经验，取最小抵抗线为/f=7mo
（3）孔深
超深：
〃=（0」5〜0.35）W=0.9~2.1,取1.5m;（6-5）
则孔深为：
L二H+h二10+1=11.5m。
（6-6）
（4）孔距a和排距b
孔距a是指同一排中相邻两孔中心线的距离，：
1.孔距：
®a=mW=l.2X6=7.2m（6-7）
②按每孔容许装药量及崩落岩石体积计算：
rqL0.7x32x11.5（.
a=——二=10.7m（6-8）
qHW0.34x10x6
炮孔密集系数叽取P1.5,随着多排毫秒爆破技术和合理的深孔起爆顺序的应用，出现了增大孔距，缩小排距，从而增大炮孔密集系数的现象，有时％
达到3~8也得到好的爆破效果。
实践证明，适当加大％有利于改善爆破块度。
设计中取为1.5。
为保证爆破质量取孔距a=7m=III于后二排曲于炮孔深度较少孔距根据经验也要适当减少，故，倒数笫一、第二排孔距为沪6m。
排距b指多排孔爆破时，相邻两排钻孔间的距离。
2.排距：
前排孔Z?
=0.8666/=7.8/«,取b=W=6/；后排孔由于岩石夹制作用及减小后冲，排距应适当减小，按经验公式计算：
b=（0.6〜1.0）W=3.6〃?
~6〃，取5m。
（5）堵塞长度L=
堵塞长度关系到堵塞工作量的大小、炸药能量利用率和空气冲击波的危害程度。
合理的堵塞长度应能防止爆炸气体产物过早地冲出孔外，是破碎更加充分。
常用的经验式为：
L:
=ZW=4.2m（6-9）
式中：
Z——填塞系数，垂直孔取0.7。
那么装药长度则为Le=ll-4.2=7m
（6）单孔装药量Q
前排：
Q汙qaHW（6-10）
后排：
Q汙qabHk（6-11）
式中：
q单位炸药消耗量，取0.4kg/m3:
a——炮孔间距，为7m；
b——炮孔排距，为5m；
H台阶咼度，10m；
Wak最小抵抗线，7m;
k后排装药量增加系数，一般1.P1.3,取1.2。
计算得,前排2201.6kg,后排Q=168kg。
（7）装药量验算
（6-12）
装药量验算值，kg；
Li装药长度，mo
Ql小于Q时，可以适当调整孔网或炮孔直径。
（8）爆破参数
表6—2爆破参数
设备类型
单位
KQ-200型液压潜孔钻机
孔径d
mm
200
孔深h
m
11.5
超深h
m
1.5
底盘抵抗线W底
m
7
孔距a
m
7
排距b
m
6
堵塞长度L
m
4
单位炸药消耗量q
kg/m3
0.4
单孔装药Q
第一排
kg
201.6
后排
168
废孔率
%
3
6.2.4装药、填塞、起爆方法
一.装药
（1）装药结构
d单一装药：
我国露天矿多采用这种结构；
b组合装药:
孔底部装高威力炸药，上部装低威力炸药；
C间隔装药：
炮孔中两段或多段装药，各段间用炮泥或空气隔开，我国露天矿山多采用空气间隔。
间隔可以降低大块率，改善爆破质量；
d不偶合装药：
在遇裂爆破和光面爆破中釆用药包直径小于钻孔直径的装药结构，可以保护边坡。
本设计中初步选择间隔装药结构。
使用空气间隔。
附
1—一填充物
2—一至秒辿时寵
3——炸药
4—一导爆爸
5―空气柱
图6——2爆破装药结构纵剖面示意图
二填塞
U前我国露天矿深孔爆破的填塞工作仍以人工填塞为主，填塞物为炮孔周边的钻孔岩屑（炮泥）填塞。
三起爆方法
根据起爆材料不同，起爆方法有：
（1）电力起爆：
使用的气爆器材有普通电雷管，秒差电雷管，毫秒电雷管。
电力起爆在我国露天矿应用较广泛，爆破用电源取自爆破安全距离以外的电源。
爆破前可对电爆网路进行检查，确保及时准确起爆。
这种起爆发放成本低，但爆破前准备工作复杂。
电爆网路连接方式有：
吊联法，网路简单，所需电流较小，操作简单，但容易产生拒爆。
适用于小规模爆破；并联法：
网路中各电雷管互不干扰，起爆较可靠，缺点是起爆所需电流较大，受到条件限制；混合联法：
适用于大爆破。
（2）导爆索起爆：
常以继爆管配合使用。
装药中不用雳管，比较安全。
爆破前准备工作简单，但成本高。
（注：
现已经不用此方法）
（3）导爆管起爆：
导爆管是传递冲击波的塑料小管，与非电毫秒雳管，联结传爆元件和引爆元件组成导爆管非电起爆系统；
（4）导火索起爆：
常用8"火雳管起爆，露天矿多用于二次爆破和辅助作业爆破;
（注：
现已经不用此方法）
（5）混合起爆：
使用低敢度炸药的矿山，先用少量感度高的炸药作起爆药包先起爆，然后引起大量低感度炸药起爆。
在本设讣中，根据国内矿山的经验和都龙开采以来的实践经验，本次设计采
用导爆索-导爆管联合起爆网路，用磁电雷管作起爆雷管起爆导爆索。
6.2.5起爆及网路连接方法
6.2.5.1炮孔数的确定
爆区采用一爆两采的方法确定爆堆宽度，此时bd"（R“p+Rg）+a-c皿；
式中f—挖掘机规格系数，fWO.9；
c—线路中心线到爆堆的距离，一般为2—3m；
此时最小爆堆宽度b*二1.5H=15m；实际爆堆宽度为3b+W«=3X
6+7=25m>18m,符合要求。
可以得到爆堆的宽度取25m合理。
根据爆破一次能够满足挖掘机铲装10-15个昼夜的量讣算爆区的长度。
矿山1年剥采总为13707330m3,故每年采剥总量为1370733n?
。
每天（每年工作330天）每台（共4台）挖掘机需要承担的量为1371m3o挖掘机10昼夜的铲装量为13710m3<>炮孔数目为13710/（6X7X10）=34.6,初步取36个孔。
最终布孔数量为40个。
实际炸药单耗计算：
实际爆破炸药量202X20+168X16=8128kg
实际炸药单耗：
士.二0.617kg/m3
13170
6.2.5.2网路连接设计方案
本次设计初步设讣以下儿种方案：
一.排间顺序起爆
（1）.优点
这种起爆形式是最简单、应用最广泛地一种，起爆网络连接简单。
一般呈三角形交错布孔。
（2.）缺点
在大区爆破时，由于同排药量过大，容易造成爆破地震危害。
1、网络连接方式：
把孔内引出的导爆管通过“四通”型连接卡垂直连接在孔外传爆导爆索上。
2、起爆顺序：
为了减小震动对周用环境的影响，本次设讣采用排间顺序起爆
毫秒延迟爆破。
3、时间间隔：
根据矿山生产以来的实践表明，使毫秒延迟爆破的间隔时间控制在50〜150ms之间以取得比较好的爆破效果。
4、设计的爆破网络见下图。
〉I||i|iI|I|I|I|I|II|I|I丨丨||||||11i|iI|I|I|I|I|II|I|I||丨1
图6——3逐排起爆网络图
5.爆破材料消耗及单位成本
表6-3逐排顺序起爆材料消耗成本表
项目
单位
数量
单价
成本（元）
一次爆破炸药总消耗量
Kg
8128
9元/kg
73152
空气间隔器
个
40
85元/个
3400
导爆管雷管
1段
发
10
8元/发
80
3段
发
10
8元/发
80
7段
发
10
8元/发
80
10段
发
磁电雷管
发
1
3元/发
5
导爆管
米
1000
2元/米
2000
导爆索
米
150
2.3/术
345
钻孔数
个
40
其他
总计
79142
三•逐孔毫秒延期起爆：
同一排孔按奇、偶数分组顺序起爆的方式，这是孔间毫秒延迟起爆。
而同一炮孔内进行分段装药，并在分段装药间实现毫秒延期间隔起爆的方法为孔内毫秒延期起爆。
1.优点
（1）毫秒延期爆破可实现多排孔爆破，扩大一次爆破的矿岩量，满足大型露天矿山的生产要求；
（2）提高爆破质量，降低爆破成本。
破碎的块度均匀，大块率低，爆堆集中有利于提高装载设备的效率；
（3）减轻爆破地震波作用，防止对附近建筑物和采场边坡的危害。
1.网络连接方式：
各排把孔内引出的导爆管通过“四通”型连接卡垂直连接孔外
同一根导爆管上，排间也用导爆管连接。
2.起爆顺序：
为了减小震动对边坡的影响，本次设讣采用逐孔起爆的毫秒延迟爆破。
3.时间间隔：
孔内采用MS10（380ms）,孔间用MS3（50ms）接力，排间用MS5（110ms）接力，从而实现逐孔毫秒延迟起爆。
4.设计的爆破网络见下图。
3.出：
设讣爆破材料消耗及单位成本
表6-4逐孔起爆材料消耗成本表
项目
单位
数量
单价
成本（元）
一次爆破炸药总消耗量
Kg
8128
9元/kg
73152
空气间隔器
个
40
85元/个
3400
导爆管雷管
1段
发
8元/发
3段
发
40
8元/发
80
5段
发
3
8元/发
80
10段
发
40
磁电雷管
发
1
5元/发
5
导爆管
米
1500
2元/米
3000
导爆索
米
2.3/术
钻孔数
个
40
其他
总计
79717
三.欲裂爆破：
优点：
①可以减少超欠挖量，节省工程投资；
2开挖面光洁平整，有利后期的作业；
3对保留的岩体的破坏影响小，有利于边坡的稳定；；
4山于预裂缝的存在，可以放宽对开挖区爆破规模的限制，提高工效。
缺点：
炮眼数较一般爆破法要多一些，钻眼的准确性要求较高，钻爆作业的单项工序时间要多一些。
需要一些特殊器材，如专用炸药、毫秒雷管、导爆索（传爆线）等。
爆破经济效果差，成本高。
图6-5欲裂爆破网路图
5・11士设计爆破材料消耗及单位成本
表6-5欲裂材料消耗成本表
项目
单位
数量
单价
成本（元）
一次爆破炸药总消耗量
Kg
8128
9元/kg
73152
空气间隔器
个
58
85元/个
4930
导爆管雷管
2段
发
14
8元/发
112
3段
发
14
8元/发
112
5段
发
1
8元/发
8
10段
发
58
8元/发
464
磁电雷管
发
1
3元/发
20
导爆管
米
1500
2元/米
3000
导爆索
米
400
2.3/米
920
钻孔数
个
58
其他
100
总计
82818
经过综合比较，逐孔起爆可以达到如下爆破效果:
爆破块度好，大块率低,二次爆破量少;底根少或无底根;控制后冲或侧冲破坏，便于爆区衔接;控制爆堆移动方向，降低贫化;控制爆堆形状，发挥铲装设备效率;控制爆堆松散度及松散均
匀度，便于挖掘;控制爆破震动、噪声和飞石
:
而逐排顺序起爆虽然成本低，但山于同排药量过大，容易造成爆破地震危害，所以不选择；欲裂爆破相对前两种方案比较而言，虽然爆破效果好，但是材料消耗成本过大，钻孔数多，所以不选择。
故本次设计最终选择逐孔毫秒延迟起爆网络。
6.2.8起爆安全措施
穿孔爆破根据爆破安全规程（GB6722-2003）规定：
露天土岩爆破个别飞石
对人员的最小安全距离不得小于200m,建、构筑物的爆破地震安全性应满足安
全震动速度的要求，具体措施如下：
（1）•爆破采用定时爆破，让职工及附近村民有规律地避炮，加强职工、附近村民安全教育，让职工、村民事先知道警戒范圉、警戒标志、声响信号的意义;
2）.在爆破警戒线外设置明显标志，爆破前同时发出音响和视觉信号，使危险区内的人员能清楚地听到和看到；
3）.爆破时派专人负责警戒，严禁任何人员进入爆破警戒线范围以内，待爆破丄作结束并确认安全方可进入采区；
4）.采用KQ-200潜孔钻机钻机穿孔，实行多钻孔，少装药的逐孔爆破，扩帮时采用预裂爆破，以减小爆破地震波对边坡的影响；
（1）、震动安全距离
（6-13）
式中：
V-不同条件下最大允许震动速度；cm/s
K、a-查爆破教材326表13-1；
Q-—次爆破最大炸药量；kg
200—1
R=［一严5（322.56x12）3=255m计算得：
2
（2）、爆破飞石安全距离
式中:
k-安全系数，一般1.0-1.5；
n-爆破作用指数；
沪最小抵抗线，m
计算得：
R=2OX1.5X12X7=210m
所以，最终爆破安全警戒距离选取300米。
总之，严格按照《爆破安全规程》规定及以上措施实施爆破作业完全能保证该露天矿的爆破安全
6.2.9爆破组织工作
根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）,采场四周所有能到釆场的路口应设警戒点，警戒距离定为300米，本釆场爆破时警戒设于各主要路口（见采场爆破示意图），在爆破前派出人员警戒，竖立警示标志。
（1）爆破作业施工前，进行安全教育及技术交底工作。
表6-6爆破基数交底
1
技术参数
①破尺寸：
长X宽X高=70mX26mX10m②孔参数：
11.5m超深1.5m③孔要求：
4排-梅花孔
2
装药
①炸药单耗0.4Kg/m3②前排
孔202kg;后排孔168kg
3
填塞
①填塞高度4m：
②炮泥填塞
4
爆破网路参数
③复式起爆网路；④导爆管雷
管⑤段别布置：
2-8o
（2）爆破作业必须严格按批准的爆破设计方案，山爆破组长或熟练爆破员在现场根据设计方案和实际地形布置炮孔，当钻孔组穿孔完毕，山爆破技术员对炮孔的深度、角度进行验收，不合格的炮孔给予报废，重新穿孔，确保安全。
具
体作业如下：
1、炮孔的检查
炮孔的孔径、孔深、孔距、排距应达到设计要求，对个别有变化的孔位和孔深要做好记录和标志。
2、炮孔深度的测量
作好记录，孔深的误差应在0.5m以内。
对个别孔深与设计孔深相差较大的浅孔应重新加深，对超深过大的孔应适当回填；孔数不足时，应补孔；最后一排炮孔的超深一定要满足设计要求，以避免造成“炮根”。
3、炮孔的方位角和倾角其偏差应在1°30’o
4、孔口的岩渣或杂物应清理干净，用纸或草根或大的石块儿等堵好，发现炮孔堵塞，应进行处理（补钻或补孔）。
3、对有水的炮孔用高压风吹或用专用的排水工具（如用海绵吸水）等。
必要时可在孔口用粘土做围堤，防止水倒流。
6、验孔人员必须做好验孔记录，如：
孔径、孔数、孔深等，以备检查和记录存档
（3）爆破作业必须山经过培训、考试合格取得爆破员作业证的人员担任，
装配引药（起爆药包、起爆药柱）、装药、连线、检查线路工作只准爆破员进行操作。
（4）装药前应检查布孔是否符合要求，并核对布孔参数及相应装药量。
装药时，必须首先清除炮孔内岩粉和积水，如炮孔底有水，应用岩石乳化
炸药。
装药时应保护爆破网络及起爆药包引线，防止脱落及挤压；
炮孔装入药卷后，剩余的炮孔部分，应用细质沙粘土炮泥封实。
无封泥或
封泥不严的炮孔禁止放炮。
封泥长度应不小于炮眼深度的l/3o
（5）爆破
爆破前，按确定的危险边界和警戒点，山爆破负责人指派专人警戒，设明显警戒标志，严禁一切人员通过。
直至爆破员解除信号发出为止。
爆破前，爆破带班人员应组织人员，把工具、设备撤退到安全地点存放，并清点人数，确认无误后，方准下达爆破命令。
爆破后，经至少15分钟等待，炮烟吹散后，才准爆破人员进入爆破地点，检查有无盲炮、危石等惜况，如有危险情况应及时处理，处理前应放危险警戒标志。
只有上述危险情况处理完毕，警戒人员山爆破组长亲自撤回后，经爆破组长同意，才准许其他人员进入爆破地点作业。
爆破后，爆破员及时切断电源，收拢放炮母线，检查爆破效果，填写爆破记录。
（6）盲炮处理
发现盲炮应及时处理，防止意外事故发生。
盲炮处理要遵照《爆破安全规程》（GB6722-2003）进行。
1经检查确认炮孔的爆破线路完好，并没有破坏原有爆破条件的悄况下，可重新连接起爆；如条件有变化时，要请示主管工程技术的人员，有必要时，要加覆盖，确保重新起爆的安全。
2中深孔爆破在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆。
3如用非抗水硝鞍类炸药，且孔壁完好，可取出部分填塞物的，向孔内灌水使之失效，然后作进一步处理。
（7）爆破器材管理：
爆破器材由马关县民爆公司提供并按每天使用量派员送到采场，采场设保管一天用量的存放点，设专人看守。
而存放点按规定设置警示标志、建立报警系统等，必须设专人管理，建立严格的领取、使用和清退制度。
（8）爆破工程开工前，应将警戒信号、警戒标志、起爆信号提前告知周围群众及附近采选厂，做好安民告示工作。
爆破信号如下：
笫一次警报一预告信号，一长两短。
起爆前30分钟，将爆区周圉人员疏散撤离危险区域撤至指定安全地点，所有警戒人员到位。
第二次信号，一长声。
起爆前1分钟，确认人员和设备全部撤离危险区，警戒到位，具备安全起爆条件时，方准发布起爆信号。
现场总指挥发布起爆指令，“5、4、3、2、1、起爆”!
第三次警报一解除警戒信号，一短声。
经检查人员检查确认安全后，方准发出解除警戒信号。
在未发出解除警戒信号前，除总指挥批准的检查人员外，任何人不能进入危险区。
6.3穿孔爆破材料消耗及单位成本
表6-7主要技术经
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