露天矿开采技术课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案_三九文库

2022-08-11
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【文章导读】露天矿开采技术参考教材:露天矿开采技术学习网站:http: 露天开采概述1露天开采把矿体上部的覆盖岩石和两盘的围岩剥去,使矿体暴露在地表进行开采的方法,称为露天开采。2露天矿田划归一个露天矿开采的全部矿床或其一部分叫露天矿田。3露天矿从事露

露天矿开采技术课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案_三九文库


【正文】露天矿开采技术参考教材:露天矿开采技术学习网站:http:/ 露天开采概述(1)露天开采把矿体上部的覆盖岩石和两盘的围岩剥去,使矿体暴露在地表进行开采的方法,称为露天开采。(2)露天矿田划归一个露天矿开采的全部矿床或其一部分叫露天矿田。(3)露天矿从事露天矿田开采工作的矿山企业。下一页机械开采水力开采露天开采方式人工开采*41.1露天开采概述(4)露天采场进行露天采剥的工作场地称为露天采场。山坡露天采场凹陷露天采场露天采场它们以露天矿场的封闭为界,封闭圈以上为山坡露天采场;封闭圈以下为凹陷露天采场。下一页露天采场山坡露天采场露天采场凹陷露天采场山坡露天采场露天采场*5下一页现场判断方法:运输公路重车爬坡的是凹陷露天采场,反之是山坡露天采场。*6凹陷露天采场实例下一页*7山坡露天采场下一页*8补充知识 (1)矿石和废石 凡是地壳内的矿物体,在当代的技术经济水平条件下,能以工业规模从中提取国民经济所须的金属或矿物产品的,就叫做矿石。矿床中未开采的矿石,称为原矿石。采下的矿石与混入废石的总合,叫做采出矿石。 矿体周围的岩石以及夹在矿体中根本不含有用成分或含有成分过少、在当前技术经济条件下不适于目前工业应用的岩石,则称为废石。矿石和废石的概念是相对的,它们随着生产的发展和工业技术的改进而变化,这与矿石品位有密切关系。通常把矿床周围的岩石称为围岩。下一页*9补充知识(2)矿石品位 矿石所含金属或其他有用成分的多少,称为矿石的品位。常用重量百分比表示,但对于黄金等某些稀有贵重,则用1t(或m3)矿石中含若干g有用成分来表示。即 g/t 或 g/ m3 。 根据当前的工业技术经济水平,当矿石的品位低于某一数值时,便无利用价值,则这一数值的矿石品位叫做最低工业品位。它是划分矿石工业品级平衡表内与平衡表外储量界限的质量指标,是对有用成分含量的最低要求,是根据当前国民经济的需要和技术经济条件所确定的最低开采品位。 矿体的边界品位是指矿石与围岩的分界品位。在圈定矿体的可采范围时,低于此品位的矿石不计算在内。所圈定的矿体中,矿石的平均品位不低于最低工业品位。 下一页*10补充知识下一页(3)矿石的种类非金属矿石金属矿石矿石有色金属矿石(铜、铅、锌、铝、锡、钼、镍、锑等)贵重金属矿石(金、银、铂等)按所含金属种类黑色金属矿石(铁、铬、锰)稀有金属矿石(钽、铌等)放射性矿石(铀、钍等)矿石金属矿石矿石非金属矿石金属矿石矿石多金属矿石单一金属矿石按所含金属成分的数目*11补充知识下一页(3)矿石的种类按品位高低富矿中矿贫矿按品位高低富矿中矿贫矿按品位高低高价矿中价矿低价矿按所含有用成分的价值按品位高低按品位高低富矿中矿贫矿按品位高低高价矿中价矿低价矿按所含有用成分的价值按品位高低按品位高低富矿中矿贫矿按品位高低高价矿中价矿低价矿按所含有用成分的价值按所含金属矿物组成、性质和化学成分混合矿石硫化矿石如黄铜矿CuFeS2、方铅矿PbS、闪锌矿MoS2等)自然金属矿石(如金、银、铂等)氧化矿石(如赤铁矿Fe2O3、磁铁矿等Fe3O4)*12补充知识在矿石和岩石性质中,对矿床采影响较大的有: 硬度。矿岩抵抗工具侵入的性能叫硬度。矿岩的硬度取决于矿岩的组成,即取于矿岩颗粒的硬度、形状、大小、晶体结核及颗粒间胶结物的情况。矿岩的硬度除对凿岩有很大影响,还影剧院响到矿岩的稳固性及材料消耗和采矿成本。 坚固性。矿岩的坚固性是一种抵抗外力的性能,其所抵抗的外力是一种综合的力,即机械破碎、炸药爆炸等作用的力。 稳固性,指矿岩在一定的暴露面积下经过一定的时间不塌落的性能。矿岩节理裂隙发育程度、含水性等对稳固性有很大影响。在设计露天矿场的边坡时要考虑稳固性。 结块性,指爆破下来的矿岩如果含有粘土、滑石或细小的粘性矿物时,遇水受压经过一定的时间重新结成正块的性能。结块性对装运、排卸工作都有影响。下一页(4) 岩石的性质*13补充知识 氧化性,指硫化矿石在水和空气的作用下变成样氧化矿的性能。矿石氧化后将降低选矿回收指标。 自燃性,指矿岩具有自然的性能。含硫在1820%以上的硫化矿石有自然性。 含水性,指矿岩吸入和保持水分的性能。含水的岩石容易造成排土场边坡的滑落。 松散性。矿岩从原矿体崩落破碎以后,其松散的程度用松散系数表示,它等于破碎后的体积之比。松散系数一般在1.21.6,而装入容器的矿岩由于二次松散,松散系数增至1.82.0。 容重。指单位体积的矿岩重量,t/m3。 下一页(4) 岩石的性质*14补充知识 有用矿物在地壳中的天然聚集体或堆集体叫做矿体。 矿床是由由相邻的几个矿体或仅有一个矿体组成。矿床的技术特征主要有形状、倾角、厚度。 下一页(5)矿体与矿床补充知识(5)矿体与矿床*15q层状矿床此类矿床多为沉积生成,其特点是分布范围比较广,形状及赋存条件稳定,品位分布均匀。q脉状矿床此类矿床主要由热液和汽化作用将矿物质充填在地壳裂缝中生成。它的特点是矿脉与围岩接触处有蚀变现象,矿床埋藏不稳定,有用成分含量不均匀。q块状矿床此类矿床在空间三个方向的尺寸大致相等,其大小和形状不规则,常呈透镜状、矿巢状和矿株状,一般与围岩无明显界限。下一页补充知识(6)金属矿床的形状*16矿体的层面与水平面的夹角即为矿体倾角q近水平矿体 倾角在05;q缓倾斜矿体 倾角在530;q倾斜矿体 倾角在3055;q急倾斜矿体 倾角在55以上下一页补充知识(7)矿床的倾角补充知识(7)矿床的倾角*17矿体的厚度系指矿体上下盘间的垂直距离或水平距离。前者称为垂直厚度,后者为水平厚度 。q极薄矿床,厚度小于0.8m;q薄矿床,厚度在0.84.0m;q中厚矿床,厚度在4.010.0m;q厚矿床,厚度在10.030.0m;q极厚矿床,厚度大于30m。返回补充知识(8)矿床(体)的厚度*181.2 露天开采基本概念1.2.1 露天采场的构成要素 露天开采时,通常把露天矿场内的矿岩划分成一定厚度的水平分层,用独立的采掘、运输设备自上而下逐层开采,上下分层间保持一定的超前关系,从而形成阶梯状。每一个阶梯就是一个台阶。台阶是露天矿场的基本要素之一。下一页(1)台阶 *191.台阶上部平盘指台阶上部水平面;2.台阶下部平盘指台阶下部水平面;3.台阶坡面指台阶的倾斜面;4.台阶坡顶线指台阶坡面与上部平盘的交线;5.台阶坡底线指台阶坡面与下部平盘的交线;台阶高度指台阶上、下平盘间的垂直距离;台阶坡面角指台阶坡面与下部平盘的夹角。台阶的构成要素如上图所示。下一页*20台阶绘制方法WWAHHA200m200m176m176m188m188m台阶坡面坡顶线A-A上部平盘坡底线台阶坡面台阶七要素:W台阶宽度H台阶高度台阶坡面角坡顶线坡底线上部平盘下部平盘*21注意n台阶的上部平盘和下部平盘是相对的,一个台阶的上部平盘同时又是其上方相邻台阶的下部平盘。n台阶的命名常以其下部平盘的标高表示,故通常把台阶叫做某某水平。n正在进行采剥工作的台阶称为工作台阶,其上的平盘称为工作平盘。n已经结束采剥工作的台阶称为非工作台阶,其上的平盘有三大作用:减缓边坡、阻挡上部滚石和运输通道。下一页*22露天矿场的构成要素 (2)采掘带开采时将台阶划分为若干个条带,逐条顺次开采,每一个条带叫做采掘带。如果采掘带较长,可沿长度划分为若干区段,各区段配电独立的采掘运输设备进行开采,这样的区段称为采区。因此,采区的长度是一台电铲所占的采掘带长度(图1-2)。已经作好采剥准备工作的采掘带称为工作线。下一页*23采掘带下一页*24露天矿场的构成要素 (3) 非工作帮非工作帮也称最终边帮由已经结束采剥工作的台阶(平台、坡面和出入沟底)所组成的露天矿场的四周表面称为露天矿场夺的非工作帮或最终边帮,如图1-3中的AC、BF。位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮,位于矿体上盘一侧的边帮叫做顶帮,位于矿体走向两端的边帮叫做端帮。下一页*25非工作帮下一页*26非工作帮下一页*27露天矿场的构成要素 (4)工作帮由正在进行采剥工作和将要进行采剥工作的台阶所组成的边帮叫露天矿场的工作帮,如图1-3中DF。工作帮的位置并不固定,它随开采工作的进行而不断改变。下一页*28工作平盘工作帮下一页*29露天矿场的构成要素 (5)非工作帮坡面(最终帮坡面)通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面叫做露天矿场非工作帮坡面或最终帮坡面(图1-3中AG、BH)。它代表露天矿场边帮的最终位置,在分析研究问题时,用它代表边帮的实际位置,可使问题简化并保证有足够的准确性。下一页*30露天矿场的构成要素(6)非工作帮边坡角(最终边坡角) 非工作帮坡面与水平面间的夹角,叫非工作帮边坡角或最终帮坡角(图1-3中的、)。 下一页*31露天矿场的构成要素(7)工作帮坡面 通过工作帮最上一个台阶的坡底线和最下一个台阶的坡底线所做的假想斜面(图1-3中的DE)。 下一页*32露天矿场的构成要素(8)工作帮坡角工作帮坡面与水平面之夹角,叫做工作帮坡角(图1-3中)。下一页*33露天矿场的构成要素 (9)工作平盘工作帮的水平部分,即工作台阶的上部平盘和下部平盘,叫做工作平盘。它是用以安置设备进行穿爆、采装、运输的工作场地。下一页*34露天矿场的构成要素(10)露天矿场的上部最终境界线 非工作帮坡面与地表的交线(图1-3中A、B点)。下一页*35露天矿场的构成要素(11)露天矿场的下部最终境界线(底部周界)非工作(最终)帮坡面与露天矿场底平面的交线,叫做下部最终境界线或称底部周界(图1-3中G、H点)。下一页下一页*36底部周界上部最终周界*37露天矿场的构成要素(12)露天矿场的最终深度(最终采深)上部最终境界线所在水平与下部最终境界线所在水平之间的垂直距离称之。下一页*38(13)非工作帮上的平台 n安全平台(图1-3中2),用作减缓最终帮坡角,保证最终边帮的稳定性与和下部水平的工作安全;它设在露天矿场的四周边帮上,其宽度一般为台阶高度的1/3。n运输平台(图1-3中3),用作工作台阶与出入沟之间的运输联系的通路;它设在与出入沟同侧的非工作帮和端帮上,其宽度由运输方式和线路数目决定。n清扫平台(图1-3中4),用作阻截滑落的石块并在该平台上用清扫设备进行清理;它又起安全平台作用,每2-3个台阶在四周的边帮上设一清扫平台,其宽度由清扫设备规格决定。下一页*39露天矿场的构成要素(14)出入沟(单壁、双壁)为建立地面和各工作台阶之间的运输联系而开掘的倾斜的露天沟道,叫做出入沟。出入沟的沟底具有一定的坡度(图1-4中的AB)。*40露天矿场的构成要素(15)开段沟(单壁、双壁)为开辟新工作台阶建立工作线而掘进的露天沟道,称为开段沟;其沟底是水平的,见图1-4中的CD。根据地形条件和沟道的位置不同,在封闭圈以下开掘的沟道,其横断面是完整的梯形,称双壁沟,而在山坡上开掘的沟道,其横断面为不完整的梯形,称为单壁沟,见图1-5。*41出入沟与开段沟*42本节小结本次课我们主要学习了露天开采的基本概念(包括露天开采、露天矿、露天矿田、露天开采),以及露天采场的部份构成要素(台阶、采掘带、采区、工作线、工作帮以及非工作帮等)。大家要注意区分台阶的坡顶线及坡底线;注意采掘带、采区及工作线的区别。返回*431.2.2露天矿开采步骤q地面准备工作 q矿床疏干与防水q矿山基建 q正常生产 q地面恢复返回*441.3 露天矿山工程及工作台阶扩帮方式1.3.1露天矿山工程 在露天开采的整个生产过程中,矿岩的采剥工作必须经过 一定的生产环节 ,例如掘沟、剥离、采矿等,剥离和采矿又是以扩帮的形式进行的,每个生产环节 都需要按一定的工序进行生产(如穿孔、爆破、采装、运输、排土等)。所有这些工作,统称露天矿矿山工程。 返回*451.3.2露天矿山工程的发展程序图1-6一个台阶开采程序示意图对于一个台阶而言首先要开掘出入沟(图1-6中ABCD部分),然后在此基础上掘开段沟(FEGH),铁路运输时还需要铺设运输线路。当开段沟掘完一定长度或全长后,即可在沟的一侧或两侧布置工作面进行扩帮(剥离或采矿)。下一页*461.3.2露天矿山工程的发展程序随扩帮工程的进行,开段沟逐渐扩宽成为工作平台。在扩帮工程进行到一定位置,有足够平台宽度时(图1-7中宽度为B时),便可开掘第二个台阶的出入沟和开段沟,再进行第二个台阶的扩帮(上部第一台阶同时在扩帮)。下一页图1-7矿山工程延深示意图*471.3.2露天矿山工程的发展程序依此类推,以后各台阶的采剥工作均按此程序进行,直至最终开采深度为止(图1-8)。下一页图1-8矿山工程发展示意图在露天开采境界内,自上而下逐层进行不断的掘沟和扩帮的过程。对同一个水平来说,首先掘进出入沟,然后掘进开段沟和扩帮;对于上下水平来说,掘沟和扩帮同时进行,即上部水平在扩帮的同时下部水平进行掘沟工程。如图1-8所示,当+1852水平进行掘沟时,+1866、+1880水平进行扩帮,其中+1866水平采矿,+1880水平剥离。*48采场扩延示意图 假设一露天矿最终境界内的地表地形较为平坦,地表标高为200m ,台阶高度为12m。首选在地表境界线的一端沿矿体走向掘沟到188m水平(图a)。出入沟掘完后在 沟底以扇形工作面推进(图b)。 下一页*49采场扩延示意图 当188m水平被揭露出足够面积时,向176m水平掘沟,掘沟位置仍在左侧最终边帮(图c)。之后, 形成了188-200米台阶和176-188米台阶同时推进的局面(图d)。 下一页*50采场扩延示意图 随着开采的进行,新的工作台阶不断投入生产,上部一些台阶推进到最终边帮(即已靠帮)。若干年后,采场现状变为如图e所示。 当整 个矿山开采完毕时便形成了如图f所示的最终境界。 当纵坡坡度为8%左右时,连续陡坡坡长限制在约350m以内。缓冲平台缓冲平台的坡度一般不大于3%,长度在80m左右。返回*511.3.3工作台阶扩帮方式下一页 依据工作线的方向与矿体走向的关系,工作线的布置方式可分为: 纵向 横向 扇形*52(1)工作线纵向布置,向上盘、下盘方向扩帮 纵向布置时,工作线的方向与矿体走向平行。 这种方式一般是沿矿体走向掘出入沟、并按采场全长开段沟形成初始工作 面,之后依据沟的位置(上盘最终边帮、下盘最终边帮或中间开沟),自上盘向下盘、自下盘向上盘或从中间向上、下盘推进。 下一页*53(2)工作线横向布置,沿走向扩帮 横向布置时工作线与矿体走向垂直。这种方式一般是沿矿体走向掘出入沟,垂直于矿体掘短段沟形成初始工作面,或不掘段沟直接在出入沟底端向四周扩展,逐步扩成垂直矿体的工作面,沿矿体走向向一端或两端推进。由于横向布置时,爆破方向与矿体的走向平行,故对于顺矿层节理和层理较发育的岩体,会显著降低大块与根底,提高爆破质量。由于汽车运输的灵活性,工作线也可视具体条件与矿体斜交布置。 下一页*54(3)工作线扇形布置,扇形扩帮 扇形布置时工作线与矿体走向不存在固定的相交关系,而是呈扇形向四周推进。这种布置方式灵活机动、充分利用了汽车运输的灵活 性,可使开采工作面尽快到达矿体。 下一页*55复习思考题 1.与地下矿山相比,露天矿开采的优点有哪些?2.与地下矿山相比,露天矿开采的缺点有哪些?3.怎样区分山坡露天采场与凹陷露天采场?4.露天采场台阶构成要素有哪些?5.什么是采掘带?采掘带与工作线、采区有什么区别?6.出入沟与开段沟有什么区别?7.露天矿山从开采准备至最终闭坑,一般历经了哪几个开采步骤?8.露天开采主要工艺环节有哪些?9.露天矿台阶工作面的扩延方式有哪些?10.简述露天矿山工程的发展程序。*56复习思考题 11.绘制下图,要求:出入沟水平长度100m,沟宽12m;开段沟长400m,沟宽16m;台阶高度10m,坡面角60。*57本章完谢谢!第二章 穿孔爆破参考教材:露天矿开采技术学习网站:http:/ 录n1.前言n2.穿孔爆破工作要求n3.穿孔作业 q3.1穿孔作业概述q3.2穿孔设备n穿孔设备概述n潜孔钻机n牙轮钻机q3.3穿孔作业安全q3.4提高穿孔效率的途径 n提高潜孔钻机效率的途径n提高牙轮钻机效率的途径n4.爆破工作q4.1爆破工作概述q4.2露天矿正常采掘爆破n多排孔微差爆破n多排孔微差挤压爆n逐孔起爆技术q4.3露天矿临近边坡的爆破n微差爆破减少震动n预裂爆破隔离边坡n光面爆破清理边坡n缓冲爆破减少震动n临时边坡爆破总结q4.4爆破作业安全n5. 复习思考题1.前言n露天开采中常见两种性质的矿岩n坚硬矿岩很难直接使用采掘设备将它们从整体中分离出来,必须经过预先破碎。目前破碎矿岩的手段仍以穿孔爆破方法为主。n穿孔爆破的任务是有效地破碎矿岩。n穿孔爆破是两道不同的生产工序,但它们之间有着极为密切的联系。穿孔工作必须满足爆破技术的要求,而爆破矿岩的数量和质量又反映了穿孔工艺的水平。坚硬、半坚硬矿岩-爆破开采软弱矿岩机械开采回目录2.穿孔爆破工作要求A、数量要求 穿爆的生产能力必须满足矿山生产的需要;B、质量要求 矿岩的破碎程度尽可能均匀合格,爆堆形状整齐集中,便于装载;C、安全经济要求 穿爆工作不能造成安全事故,穿爆工作直接、间接成本力求较低。2.1穿孔爆破工作总体要求在露天开采中,穿孔爆破的总体要求体现在三个方面: 下一页A、有足够的爆破贮备量露天开采是以采装工作为中心来组织生产的。为了保证挖掘机连续工作,工作面每次爆破的矿岩量,至少能满足挖掘机5-10昼夜的采装需要。注意:设计工作中常以7天作为计算基础。2.2 露天开采对爆破工作的具体要求2.穿孔爆破工作要求露天开采对爆破工作的要求有以下5点:下一页B、爆破的矿岩块度要符合要求露天爆破后的矿岩块度,是指爆下岩块长边的尺寸。对于剥离工作面,这个尺寸要小于挖掘机铲斗容积允许的最大块度d(m)(2-1)式中d-挖掘机铲斗容积允许的最大块度;E-挖掘机铲斗容积(m3)。满足破碎机入口宽度的要求,即d0.8F(m)(2-2)式中F破碎机入口的最大宽度(m)。超过允许块度的矿岩,就是大块。所谓大块产出率是指大块总量(按体积计算)占爆堆量的百分数。2.2 露天开采对爆破工作的具体要求下一页C、爆堆的形状和尺寸要符合要求爆破后的松散矿岩堆称为爆堆。爆堆的形状和尺寸对于采装和运输工作影响很大:爆堆过高,会影响挖掘机安全作业;爆堆过低,挖掘机不易装满铲斗;若爆堆前冲过大,不仅增加挖掘机事先清理的工作量,而且运输线路也受到妨碍;前冲过小,说明矿岩碎胀不佳,破碎效果不好。因此,爆堆的高度及宽度都要适宜。2.2 露天开采对爆破工作的具体要求下一页D、爆破后台阶工作面要规整不允许出现三种缺陷:根底伞岩后冲2.2 露天开采对爆破工作的具体要求下一页E、爆破安全爆破是一种瞬间发生的巨大能量释放现象,安全工作很重要。在开采过程中,要注意的爆破安全包括下面几方面:爆破技术操作安全对环境影响安全:爆破震动、空气冲击波及个别飞石对周围的危害小。除了以上五点外,爆破工作的经济合理性,除了从爆破本身衡量外(如延米爆破量、单位矿岩爆破成本等),还要从采装、破碎等总的经济效果来评价。2.2 露天开采对爆破工作的具体要求回目录3.穿孔作业A、穿孔工作重要性 穿孔工作是露天开采工作的首道工序。B、穿孔工作定义 就是在矿岩中使用穿孔设备钻凿埋设炸药的炮孔。炮孔有垂直孔、倾斜孔与水平孔之分。回目录3.1 穿孔作业概述3.2 穿孔设备3.2.1 穿孔设备概述六十年代以前世界各国露天矿山主要采用钢绳冲击式穿孔机进行凿岩,但随着矿山生产能力的发展与生产效率的提高,这种钻机已被各种高效率的钻机所代替。目前,国内外露天矿山中使用的穿孔设备主要有牙轮钻机和潜孔钻机,在某些特殊性况下还会使用到火力钻机,在二次破碎、低台阶开采及一些小型露天矿山生产中也常采用浅孔凿岩机进行凿岩。此外,还有一些新型的穿孔方法正在探索之中,如激光凿岩、频爆凿岩、超声波凿岩、化学凿岩等,这些新型凿岩方式尚处于试验阶段,生产中还未得到广泛应用。回目录钢绳冲击式穿孔机钢绳冲击式穿孔机是六十年代以前世界各国露天矿山的主要穿孔设备。它利用钻具的自重产生的冲击功破碎矿岩,形成炮孔。这种钻机穿孔速度低,操作繁重,劳动条件差,震动大。随着矿山生产能力的发展与生产效率的提高,这种钻机已被各种高效率的钻机所代替。返回注:网络图片返回火力钻机1.火力钻机的穿孔机理:是使岩石受热产生不均匀变化,即工作时用煤油(或柴油)和氧气在燃烧室中燃烧,产生高温(1600)、高速(11001800m/s)的火焰喷向岩石表面,岩石在热力作用下驟热、膨胀、碎裂、剥落成孔。2.火钻适用条件:热容量小、导热性差、膨胀性大的岩石,特别是在石英含量高的矿岩中具有很高的穿孔速度,如姑山铁矿在f=18的石英石中,穿孔速度曾达到610m/h,相应条件的冲击钻机只有0.1-0.15m/h。美国、加拿大原JPM火钻,台年穿爆量达350-450万t。3.火钻的优点是在某些极硬而且磨蚀性强的矿岩中,穿孔速度比牙轮钻机高、而费用比牙轮钻机低,同时还可以进行扩孔作业,以形成多种形状的炮孔内腔,以便把炸药集中装在最适当的部位,改善爆破效果。4.火钻的缺点是要消耗大量的柴油的氧气(或压气),穿孔成本很高。对矿石有严格的要求,只能用于石英含量高的致密矿岩,对于裂隙多、含粘土在2-4%的矿岩不能使用。3.2.2 潜孔钻机潜孔钻机是由冲击器潜入孔内,直接冲击钻头,而回转机械在孔外,带动钻杆旋转,向矿岩进行钻进的设备。潜孔凿岩于1932年始于国外,首先用于地下矿钻凿深孔,后来用于露天矿。20世纪70年代,国外对潜孔钻机进行了大量研制工作,产品性能和质量有了较大提升。目前,潜孔钻机广泛用于矿山、采石、水电、交通、勘探、锚固等施工作业中。我国于1963年试制露天潜孔钻机,次年定型并批量生产,首先用于石灰石矿,接着成为冶金、化工、建材等矿山主要钻孔设备之一,纷纷取代了钢绳冲击式穿孔钻。据资料介绍,20世纪70年代国有冶金露天矿使用潜孔钻机数量占全部钻孔设备的60左右。目前,在建材、水电、冶金、交通、港湾等施工中,潜孔钻机的应用仍很普遍。20世纪60年代后期,国外牙轮钻进技术迅速发展,如美国等许多大型露天矿,潜孔钻机很快被牙轮钻机所取代,但在中小型露天矿潜孔钻机仍是主要钻孔设备之一。随后在其结构和性能方面也做了许多改进和完善。20世纪70年代,由于高风压潜孔冲击器及球齿钻头的出现,解决了钻孔偏斜及钻头使用寿命过低这两个技术问题,作为中、大孔径凿岩设备高风(气)压潜孔钻机的应用又得以扩大。一、发展历史及现状 下一页回目录二、潜孔钻机分类按行走机构分自行式非自行式轮胎式履带式支柱(架)式简易式按使用气压分普通气压潜孔钻机(0507MPa)高气压潜孔钻机(1725MPa)中气压潜孔钻机(1014MPa)下一页二、潜孔钻机分类按钻机钻孔直径及重量分轻型潜孔钻机(孔径80100mm以下,整机重量35t以下)下一页中型潜孔钻机(孔径130180mm,整机重量1015t)重型潜孔钻机(孔径180250mm,整机重量2830t)特重型潜孔钻机(孔径250mm,整机重量40t)二、潜孔钻机分类按驱动动力分电动式(维修简单,运行成本低,适用于有电网的矿山)柴油机式(移动方便,机动灵活,用于没有电源的作业点)按结构型式分分体式(结构简单,轻便,但需另配置空压机)一体式(移动方便,压力损失小,钻机钻孔效率高)下一页三、基本参数及结构潜孔钻机主要机构冲击机构回转供风机构推进机构排粉机构行走机构KQ-200潜孔钻机结构图下一页KQ-200潜孔钻机结构图1-回转电动机;2-回转减速器;3-供风回转器;4-副钻杆;5-送杆器;6-主钻杆;7-离心通风机;8-手动按钮;9一钻头;10-冲击器;11-行走驱动轮;12-干式除尘器;13-履带;14-机械间;15-钻架起落机构;16-齿条;17-调压装置;18-钻架下一页下一页KQ-150型潜孔钻机现场作业图a.钻凿倾斜炮孔b.钻凿垂直炮孔注:网络图片注:网络图片下一页返回JKZ100型轻型潜孔钻机注:网络图片三、基本参数及结构KQ系列潜孔钻机基本参数下一页三、基本参数及结构KQG系列潜孔钻机基本参数下一页四、选型计算1)钻机效率潜孔钻机的台班生产能力可按下式计算:A0.6vT (3-1)式中:A-潜孔钻机的生产能力(m/台班); v-潜孔钻机的钻进速度(cm/min); T-班工作小时数(h); -工作时间利用系数。下一页四、选型计算上式中钻进速度v可近似的用下式表示: (3-2) 式中: a-冲击功(kg.m); n-冲击频率 (次/min); D-钻孔直径(cm); E -岩石凿碎功比耗(kg.m/cm3) ,按下表选取; k-冲击能利用系数,0.6-0.8。下一页下一页部分潜孔钻机的台班穿孔效率(m/台班)2005年部分矿山的潜孔钻机的实际穿孔效率(m/台年)四、选型计算四、选型计算a.钻机数量可按下式计算确定: (3-3)式中:N-钻机台数(台); L-年钻孔总量(m); P-钻机台年穿孔效率(m/台年); e-废孔率(%),一般取3-8%。 下一页2)钻机数量的确定四、选型计算b.钻机数量还可按下式计算确定: (3-4)式中:N-钻机台数(台); Q-设计的矿山规模(t/a); P-钻机台年穿孔效率(m/台年); q-每米炮孔的爆破量(t/m); e-废孔率(%)。 下一页2)钻机数量的确定四、选型计算3)钻机主要材料消耗潜孔钻头(个)万吨矿岩消耗量参照下表选取潜孔钻机的台班材料消耗参考指标回目录回目录下一页3.2.3牙轮钻机一、发展历史及现状 露天矿用牙轮钻机是采用电力或内燃驱动,履带行走、顶部回转、连续加压、压缩空气排渣、装备干式或湿式除尘系统,以牙轮钻头为凿岩工具的自行式钻机。 我国从20世纪60年代起研制牙轮钻机,1970年研制成功了我国第一台型号为HYZ-250、孔径230250ram,顶部回转连续加压的滑架式牙轮钻机;1971年又设计制造出了HYZ-250A型钻机。这两台钻机在大孤山铁矿进行工业试验,于1972年通过了原冶金部和一机部的联合鉴定。后经多次修改,1977年改型为KY-250型。从1974年起我国陆续引进一批美国B-E公司的45-R和60-R()型牙轮钻机,推动了我国自行研制牙轮钻机的发展过程。国产牙轮钻机在20世纪末形成了比较完整的两大系列产品:KY系列和YZ系列,其中KY系列牙轮钻机机型有KY-150、KY-200、KY-250、KY-310型,钻孔直径120310mm。YZ系列牙轮钻机机型有YZ-12、YZ-35、YZ-55、YZ-55A型,钻孔直径95380mm。 二、牙轮钻机分类下一页露天矿牙轮钻机的分类和主要特点及适用范围三、基本原理及结构下一页 在牙轮钻头上安装若干个圆锥形状的牙轮。在钻机的回转和轴向压力的作用下,牙轮在孔底作自转和公转,分布在牙轮上的牙齿交替切入岩石中,将岩石破碎,岩渣借助压缩空气的风力排出孔外。牙轮钻机工作原理图见右图。 牙轮钻机的钻具包括钻杆、稳杆器、减震器和牙轮钻头四部分。 牙轮钻机钻孔工作原理图1-加压、回转机构;2一钻杆;3-钻头;4-牙轮牙轮钻机的钻具1 牙轮钻头;2 稳杆器;3 钻杆;4 减震器下一页三牙轮钻头外形和三牙轮钻头结构典型的三牙轮钻头外形 三牙轮钻头结构图1 钻头丝扣;2 挡渣管;3 风道; 4 牙爪; 5 牙轮;6 塞销;7 填焊;8 牙爪轴颈;9 滚柱;10 牙齿;11 滚珠;12 衬套;13 止推块;14 喷嘴;15 爪背合金;16 轮背合金下一页牙轮钻头牙轮钻头返回三、基本原理及结构牙轮钻机主要机构回转机构加压机构提升机构供风机构接卸杆机构下一页行走机构除尘系统YZ-35型牙轮钻机结构示意图1-司机室;2-回转机构;3-钻架;4-主传动机构;5-机房;6-行走机构;7-捕尘装置;8-主平台下一页注:网络图片注:网络图片四、基本参数YZ系列牙轮钻机的主要技术性能参数下一页四、基本参数KY系列牙轮钻机的主要技术性能参数下一页五、选型计算1)选型原则牙轮钻机是露天矿技术先进的钻孔设备,适用于各种硬度矿岩的钻孔作业,设计大中型矿山钻孔设备首先要考虑选用牙轮钻机;中硬以上硬度的矿岩采用牙轮钻机钻孔优于其他钻孔设备;在满足矿山年钻孔量的同时,牙轮钻机选型还要保证设计生产要求的钻孔直径、孔深、倾角及其他参数;大中型矿山一般选用电动牙轮钻机。 下一页五、选型计算2)露天矿设备匹配露天设备的分级主要以矿山规模为基础,矿山产量大小决定了设备等级大小。我国露天矿山主要有金属矿(铁矿、有色金属矿)、煤矿、化工原料矿、建材原料矿等,各种露天矿山的规模划分方法不同,如金属露天矿(铁矿)按年采剥总量计算,分四种规模。采矿设计手册划分的我国露天矿山规模见下表。 下一页五、选型计算2)露天矿设备匹配在设计和生产中,金属露天矿设备匹配可参考下表选择。 下一页五、选型计算2)露天矿设备匹配有色金属采矿设计规划中规定露天矿装备水平还应符合下表要求。 下一页采剥总量与钻孔直径关系见下表 。 钻孔直径与挖掘机关系见下表 。 五、选型计算3)钻机效率牙轮钻机的台班生产能力可按下式计算: A0.6vT (3-5) (3-6)式中:A-牙轮钻机的生产能力(m/台班); v-牙轮钻机的钻进速度(cm/min); T-班工作小时数(h); -工作时间利用系数,0.40.5。 P-轴压(N); n-钻头转速(r/min); D-钻头直径(cm); f-岩石坚固性系数。下一页五、选型计算4) 钻机数量的确定牙轮钻机设备数量确定方法与潜孔钻机相似,可按下面公式计算: (3-7)式中:N-钻机台数(台); Q-设计的矿山规模(t/a); Q1-每台牙轮钻机的年穿孔效率(m/台年); q-每米炮孔的爆破量(t/m); e-废孔率(%)。下一页五、选型计算下一页钻机台年穿孔效率可参考下表每米炮孔的爆破量参考下表选取五、选型计算牙轮钻头使用寿命参照下表(m个)5) 钻头消耗量牙轮钻头使用寿命的长短,取决于钻头结构形式、材质、加工工艺、矿岩硬度和操作水平等因素。设计中,牙轮钻头使用寿命参照下表选取。设计中,万吨矿岩的牙轮钻头消耗量在0.250.35范围内选用。回目录 1.钻机稳车时,应与台阶坡顶线保持足够的安全距离。千斤顶中心至台阶坡顶线的最小距离:台车为lm,牙轮钻、潜孔钻、钢绳冲击钻机为2.5m,松软岩体为3.5m。千斤顶下不应垫块石,并确保台阶坡面的稳定。钻机作业时,其平台上不应有人,非操作人员不应在其周围停留。钻机与下部台阶接近坡底线的电铲不应同时作业。钻机长时间停机,应切断机上电源。 2.穿凿第一排孔时,钻机的中轴线与台阶坡顶线的夹角应不小于45。3.钻机靠近台阶边缘行走时,应检查行走路线是否安全;台车外侧突出部分至台阶坡顶线的最小距离为2m,牙轮钻、潜孔钻和钢绳冲击式钻机外侧突出部分至台阶坡顶线的最小距离为3m。为避灾在穿孔作业过程中出现安全事故,需注意如下事项:下一页3.3穿孔作业安全 4.钻机移动时,机下应有专人引导和监护。钻机不宜在坡度超过15的坡面上行走;如果坡度超过15,应放下钻架,由专人指挥,并采取防倾覆措施。行走时,司机应先鸣笛,履带前后不应有人;不应90急转弯或在松软地面行走;通过高、低压线路时,应保持足够安全距离。钻机不应长时间在斜坡道上停留;没有充分的照明,夜间不应远距离行走。起落钻架时,非操作人员不应在危险范围内停留。 5.移动电缆和停、切、送电源时,应严格穿戴好高压绝缘手套和绝缘鞋,使用符合安全要求的电缆钩;跨越公路的电缆,应埋设在地下。钻机发生接地故障时,应立即停机,同时任何人均不应上、下钻机。打雷、暴雨、大雪或大风天气,不应上钻架顶作业。不应双层作业。高空作业时,应系好安全带。 6.挖掘台阶爆堆的最后一个采掘带时,相对于挖掘机作业范围内的爆堆台阶面上、相当于第一排孔位地带,不应有钻机作业或停留。 下一页 7.设备作业时,严禁人员上、下设备,在危及人生安全的作业范围内禁止人员停留或通过; 8.穿孔设备供电应使用有资质的单位生产的橡胶套电缆,电气设备应设过流、过压、漏电、接地等保护装置并灵敏可靠,定期检查橡胶套电缆、绝缘防护用品和工具绝缘是否完好。设备宜采用带安全接地装置拖曳电缆的供电方式。 9.若无防尘措施,钻孔作业点将成为产尘点,钻孔作业点扬尘不仅对钻机司机和附近工作场地人员将带来污染,同时也威胁着机电设备的安全正常运转。钻机扬尘防尘主要措施为司机室设置空气增压净化装置(正压为20Pa-30Pa)、机械室设置空气增压净化装置(正压为50Pa-10Pa),采用湿式除尘方式与人员个体防护相结合,杜绝粉尘污染及危害。 10.防止孔口段坍塌的措施。回目录安全距离穿孔作业安全距离示意图返回第一排孔钻机的中轴线与台阶坡顶线的夹角返回钻机中轴线台阶坡顶线45指挥人员电缆移设人员返回专人指挥设备移动移设电缆穿戴好高压绝缘手套和绝缘鞋返回穿戴高压绝缘手套绝缘鞋返回最后一个采掘带作业过程上部不能穿孔作业松动地段返回湿式作业降低粉尘危害高压水箱3.4 提高穿孔效率的途径3.4.1提高潜孔钻机穿孔效率的途径一、潜孔钻机的台班生产能力 可按下式计算A0.6vT 式中 A-潜孔钻机的生产能力(m/台班); v-潜孔钻机的机械速度(cm/min); T-班工作小时数(h); -工作时间利用系数。 上式中机械钻速可近似的用下式表示为: 式中 a-冲击功(kg.m); f-冲击频率 (次/min); D-钻孔直径(cm); E-岩石凿碎功比耗(kg.m/cm3); k-冲击能利用系数,0.6-0.8。 下一页3.4.1提高潜孔钻机穿孔效率的途径二、提高潜孔钻机穿孔效率的途径 1)冲击功a和冲击频率f 大冲击功(单位刃长上的冲击功是0.8-1.0kg.m/cm)低冲击频率(850-1300次/min)。因为破碎岩体主要靠冲击动能,所以我国大孔径的冲击器(J-200、W-200和FC系列等)都是按照大冲击功、低冲击频率的要求设计的。在选用冲击器时,首先应注意这两个技术参数。 2)风压 潜孔钻机的冲击器是一种风动工具,为了达到额定的冲击功和冲击频率,风压是一个重量的因素。提高风压可以改善排渣效果、提高机械钻速、提高钻头寿命。当风压由0.7MP提高到1.4MPa时,穿孔速度提高70%。正是由于这个原因,目前大孔径潜孔钻机都自带空压机,以减少管路压降。 为了提高潜孔钻机的效率,国内外正着手把风压提高到1.4MPa,还有的高达1.7-2.1MPa。近年来伴随液压凿岩机的发展,国外出现一些工作液压达15MPa的液压冲击器,液压冲击器可使冲击频率大大提高,冲击频率可达7200次/min,穿孔速度可提高3.5-5.0倍。但在露天矿使用液压潜孔钻机,将使排渣工作复杂化。因此,液压潜孔钻机仍在试验阶段。 下一页二、提高潜孔钻机穿孔效率的途径 3)钻孔直径 增大钻孔直径随之可以增大冲击器的活塞直径,这样可以提高冲击功和冲击频率。另一方面,增大钻孔直径,可以增大爆破孔网参数,提高钻孔的延米爆破量和钻机的台年穿孔量。 下一页3.4.1提高潜孔钻机穿孔效率的途径二、提高潜孔钻机穿孔效率的途径 4)轴压P和转速n 潜孔钻机的轴压,主要是克服冲击器的后座力,因而压力一般不大,远小于牙轮钻机的轴压。轴压过大,既妨碍钻机的回转,也容易损坏钻头。对于大孔径的重型潜孔钻机来说,由于钻具重量大,一般都采用减压钻进,即钻机的提升推进机构应起减小轴压的作用。相反,小孔径的中、轻型潜孔钻机,钻具重量小,常用提升推进机构作增压推进。 潜孔钻具的回转、转速过低,会降低穿孔速度,但转速过高,过分磨损钻头,也分使穿孔速度下降。目前,在硬岩钻进中趋于采用低转速,使转速保持在15-20r/min之间。当然,随着高压、高频率、大冲击功的冲击器出现,钻具的回转速度也将相应提高。 下一页3.4.1提高潜孔钻机穿孔效率的途径二、提高潜孔钻机穿孔效率的途径 5)工时利用系数 工作时间利用系数是影响穿孔速度的另一个重要因素。我国潜孔钻机的工作时间利用系数是不高的。以南芬铁矿为例,从1973年以来,先后使用4-14台73-200型潜孔钻机,其平均台时利用系数为62.5%。非作业时间大部分消耗在检修、等待备件及待风、待电项目上,这说明钻机结构、钻具和工作参数以及组织管理工作还有待完善。可见,潜孔钻机的效率,还有一定的潜力。 下一页回目录3.4.1提高潜孔钻机穿孔效率的途径3.4 提高穿孔效率的途径3.4.2提高牙轮钻机穿孔效率的途径一、牙轮钻机的台班生产能力 可按下式计算A0.6vT 式中 A-牙轮钻机的生产能力(m/台班); v-牙轮钻机的机械速度(cm/min); T-班工作小时数(h); -工作时间利用系数。 上式中机械钻速可近似的用下式表示为: 式中 P-轴压(t); n-钻头转速(r/min); D-钻头直径(cm); f-岩石坚固性系数。 下一页3.4.2提高牙轮钻机穿孔效率的途径二、提高牙轮钻机穿孔效率的途径 1)轴压 轴压P与钻速大致成正比,但不是严格的直线关系,具体取决于钻头单位面积上的作用力P/F(F-钻头与岩石的接触面积)和岩石抗压强度之间的关系,如下图所示的四种情况: 下一页当轴压很小 P/F小于时 岩石仅以表面磨蚀的方式破碎,此时,轴压P与钻速呈直线关系,图中ab段。随着轴压P的增加,虽然P/F值还是小于 因钻头轮齿频繁地冲击岩石,使岩石受到疲劳破坏,出现局部的体积破碎。此时钻速随轴压P的m次方而变化,则硬岩时1.25m2,软岩时m3,如图bc段。当轴压P增大到P/F=时 钻头轮齿对岩石每冲击一次均可获得有效的体积破碎。此时,破碎效果最佳,能量消耗亦最低,如图cd段。当轴压P达到极限轴压Pk后 钻头轮齿整个被压入岩石中,牙轮体与岩石呈表面接触,即使再增加轴压P也不会提高钻速,如图de段。 下一页二、提高牙轮钻机穿孔效率的途径我国设计牙轮钻机时,一般采用下式计算轴压 : 式中 f-岩石普氏坚固性系数; D-使用的钻头直径(mm)。3.4.2提高牙轮钻机穿孔效率的途径下一页二、提高牙轮钻机穿孔效率的途径 2)转速 转速n和机械钻速之间成正比关系,如右图。 图中直线1表示当轴压P较小时,转速n与钻速的关系。这时岩石以表面磨蚀的方式破碎。随着转速n的增加,钻速也相应增加,两者呈直线关系。 图中曲线2为轴压P增大后,转速n与钻速的关系。此时,岩石呈体积破碎,开始时转速与钻速同时增大,当超过极限转速后,转速增加而钻速反而降低,因转速太大,轮齿与孔底岩石的作用时间过短(小于0.02-0.03s),未能充分发挥轮齿对岩石的压碎作用,同时,也加速了钻头的磨损和钻机的震动。为了获得良好的钻进效果,在软岩中一般选用70-120r/min的转速,中硬岩石选用60-100r/min,硬岩选用40-70r/min。 曲线3轴压继续增大后,转速对钻速的影响,其情况与曲线2大致相同。 3.4.2提高牙轮钻机穿孔效率的途径下一页二、提高牙轮钻机穿孔效率的途径 3)排碴风量Q 排碴风量是牙轮钻穿孔的重要工作参数之一,对钻进速度和钻头寿命均有很大影响。排碴风量不足,会造成岩碴重复破碎,降低钻进速度和钻头寿命;如排碴风量过大,则从孔底吹起的岩碴将增大对钻头、钻杆的磨损作用。目前,选配空压机时,一般采用下式计算风量: 3.4.2提高牙轮钻机穿孔效率的途径下一页二、提高牙轮钻机穿孔效率的途径我国设计牙轮钻机一般采用下式计算排碴风速: (m/s)式中 -岩石容重(g/cm3);d-岩碴颗粒直径(mm)。 3.4.2提高牙轮钻机穿孔效率的途径回目录二、提高牙轮钻机穿孔效率的途径 4)钻孔直径D当轴压P和转速n固定时,钻孔直径D与钻速成反比。但是,钻孔直径加大后,往往能获得显著的爆破效果。所以,增大钻孔直径,只要相应加大轴压和转速,钻速则不会降低。从下表中可以看出大孔径的优越性。因此,采用大孔径,已成为国内外矿山的一种趋势,目前国外孔径有的达到380-410mm。 3.4.2提高牙轮钻机穿孔效率的途径4.爆破工作一、爆破工作重要性 在露天矿建设和生产期间,爆破作业是主要工作环节之一。爆破效果的好坏,对于装载、运输及破碎工作的效率有着重大的影响。矿山爆破费用一般约占矿石总成本的15-20%。因此爆破效果的好坏,还直接影响着矿山开采的成本。二、露天矿的爆破方法回目录(中)深孔爆破生产中大量使用的是深孔、中深孔爆破浅眼爆破主要用于小型矿山、山头或平台的局部采掘以及二次爆破作业峒室爆破主要用于个别孤立台阶的处理和矿山建设期间的大爆破4.1 爆破作业概述4.2 露天矿正常采掘爆破近年来,随着挖掘机斗容和露天矿生产能力的急剧增大,要求每次的爆破量也越来越多。为此,国内外的露天开采中广泛使用多排孔微差爆破、多排孔微差挤压爆破以及用高台阶爆破等大规模的爆破方法。目前,许多矿山每次爆破510排炮孔,孔数多达200300个,每次爆破矿岩3050万t;而在过去,每次仅12排、4050个炮孔,爆破矿岩量只有45万t。 回目录4.2.1 多排孔微差爆破多排孔微差爆破,是排数在4-6排或更多的微差爆破。这种爆破方法一次爆破量大,矿岩爆破效果好,在国内外矿山中得到普遍应用。 一、孔网参数设计二、装药量计算 三、微差间隔时间 四、起爆顺序 五、国内使用实例六、评价七、爆破施工回目录一、孔网参数设计 1)底盘抵抗线 底盘抵抗线是影响深孔爆破的重要参数,其数值的大小,可用下列条件确定。 按钻机安全作业计算 Whctg+3 按装药条件计算 W= 可参考的经验公式 W=0.024d+0.85 (倾斜孔) W=(0.24hK+3.6)d/150 (垂直孔)下一页4.2.1 多排孔微差爆破式中:W-底盘抵抗线(m);台阶坡面角(度);h-台阶高度(m);q1-每米炮孔装药量(kg/m);q-单位炸药消耗量(kg/m3);m-邻近系数;l-炮孔长度(m);d-炮孔直径(mm);K-与岩石坚固性有关的系数。 F68101214161820K1.170.870.700.580.500.440.390.35一、孔网参数设计 2)炮孔间距和排距 孔距,根据底盘抵抗线和邻近系数计算 a= m W 排距 b=(0.9-0.95)W 式中a-炮孔间距(m); b-炮孔排距(m); m-邻近系数,m=1.0-1.4; W-底盘抵坑线(m)。 近年来,在矿山深孔爆破中,多采用大孔距爆破技术,即在保持每个钻孔担负面积ab不变的前提下,减小b而增大a,使m达38。实践证明,这种办法明显地改善了爆破质量。下一页4.2.1 多排孔微差爆破一、孔网参数设计 3)超深 为了克服底盘抵抗线,钻孔应有超深,其值可按下式选取 L=(0.05-0.30)W 式中 L-钻孔超深(m); W-底盘抵抗线(m)。 下一页4.2.1 多排孔微差爆破b 交错布置(菱形布置)a. 矩形布置aabb4.2.1 多排孔微差爆破一、孔网参数设计 4)布孔方式 下一页abhLWbLtLea 孔距; b 排距; 台阶坡面角; 炮孔倾角; L 炮孔超深; 孔径;h 台阶高度;W 底盘抵抗线;Lt 填塞长度;Le 装药长度 返回4.2.1 多排孔微差爆破一、孔网参数设计 4)布孔方式 下一页4.2.1 多排孔微差爆破二、装药量计算 1)单位炸药消耗量 单位炸药消耗量 q,可按下表选取。 单位炸药消耗量选取参考表4.2.1 多排孔微差爆破二、装药量计算 2)每个炮孔的装药量 每个炮孔的装药量可采用体积计算式计算,即 Q=qWah 式中 Q-每个炮孔的装药量 (kg)。 为了改善爆破质量,一些矿山采取从第二排炮孔开始增大后排炮孔的装药量。 式中 QH后排孔装药量(kg)。 3)填塞长度炮孔的装药结构可采用连续柱状装药,孔口堵塞长度为(0.70.8)W。返回4.2.1 多排孔微差爆破三、微差间隔时间 微差间隔时间的选取,主要与矿岩性质、抵坑线、降震要求和起爆器材等因素有关,冶金露天矿山常用的微差间隔时间为2575ms之间,坚硬矿岩取小值,软岩可选取大值。 也可供参考经验公式: t=AW 式中 t-微差间隔时间(ms); W-底盘抵抗线(m); A-与岩石性质有关的系数,在36之间取。 返回下一页4.2.1 多排孔微差爆破四、起爆顺序 1)依次逐排起爆法 其网路连接简单,有利于克服根底,正常采掘爆破时多用此法。 下一页4.2.1 多排孔微差爆破四、起爆顺序 2)斜线起爆法 其网路连接较复杂,但爆破时,岩石充分碰击破碎,岩堆集中。 下一页4.2.1 多排孔微差爆破四、起爆顺序 3)波形起爆法 它的特点是排与排之间都有微差,可加强矿岩的碰撞和挤压,减小爆堆宽度,降低地震效应。但易残留根底,使用不普遍。 4.2.1 多排孔微差爆破四、起爆顺序 4)中间掏槽起爆法 首先用中间一排孔形成槽沟形的自由面,然后依次起爆两侧各排炮孔。掏槽孔的孔间距一般要缩小20%,超深增加1m,装药量增大2025%。本法多用于堑沟掘进。 返回4.2.1 多排孔微差爆破五、国内使用实例 返回4.2.1 多排孔微差爆破六、评价1)多排孔微差爆破的优点 (1)一次爆破量大,可减少爆破次数和避炮时间,提高采场设备的利用率(提高采装、运输效率约1015%); (2)可改善矿岩的破碎质量,其大块率比单排孔爆破少4050%; 下一页图36爆破排数对爆破效果的影响1-挖掘机效率(m3/m3斗容h);2-钻机效率(m/台班);3-运输效率(m3/m铁路);4-大块率(%) (3)提高穿孔效率10-15%,这是由于工作时间利用系数增加和穿孔设备在爆破后冲压作业次数减少之故; 右上图表示爆破排数对爆破效果的影响。从图中可以看出多排孔爆破具有很大的优越性。4.2.1 多排孔微差爆破六、评价2)多排孔微差爆破的缺点 (1)要求及时穿凿出足够数量的钻孔,因此必须采用高效率的穿孔设备。 (2)这种爆破要求工作平盘较宽,以便容纳相应的宽爆堆。 返回4.2.1 多排孔微差爆破七、爆破施工 爆破施工主要包括: 1)装药 2)填塞 3)联线 4)孔网检查 5)起爆 下一页七、爆破施工 1)装药 装药可以采用机械装药,也可采用人工装药 。下一页机械装药注:网络图片下一页机械装药下一页注:网络图片机械装药注:网络图片返回人工装药下一页下一页加工起爆药包人工装药-放起爆药包返回七、爆破施工 3)填塞 下一页七、爆破施工 3)联线 下一页露天爆破联线下一页七、爆破施工 4)检查孔网 下一页七、爆破施工 5)起爆 返回多排孔微差挤压爆破,是在台阶工作面上留有爆堆情况下的多排孔微差爆破。爆堆的存在为挤压创造了条件。挤压爆破能延长爆破的有效作用时间,充分利用炸药的爆炸能,改善了爆破破碎效果,而且能控制爆堆的宽度,避免了矿岩飞散。多排孔微差挤压爆破,要注意以下问题: (1)爆堆厚度及松散系数 (2)单位炸药消耗量和药量分配(3)孔网参数(4)微差间隔时间 (5)爆破排数和起爆顺序 (6)多排孔微差挤压爆破评价4.2.2 多排孔微差挤压爆破回目录 爆堆厚度决定了挤压爆破时刚性支持的强弱。从最大限度地利用爆炸能出发,爆堆厚度可用下式计算: 式中 B爆堆厚度(m); Kc-岩石松散系统; W底盘抵抗线(m); 爆炸利用系数,0.040.2; q-单位炸药消耗量(kg/m3); E-岩体弹性模量(kg/m2); E0炸药的热能(kgm/kg); 岩体坑压强度(kg/m2)。 一、爆堆厚度及松散系数4.2.2 多排孔微差挤压爆破下一页对于石灰石,B1015m;对于铁矿石B2025m。爆堆厚度还决定了下一次爆破后的爆堆宽度。随着残留爆堆厚度的增加,爆堆前冲距离减少。下表是残留爆堆厚度对下一次爆破后爆堆宽度的影响。为了保护台阶工作面的线路,可参照表中数据选取爆堆厚度。爆堆厚度对爆堆宽度的影响岩石坚固性系数f单位炸药消耗量(kg/m3)下述残留爆堆厚度时爆堆前移距离(m)1015202530354017-200.7-0.9531272015105013-170.5-0.827211350-8-130.3-0.615110-下一页此外,挤压爆破的应力波在岩体与爆堆界面上,部分反射成拉伸波继续破坏岩体,部分呈透射波传入碴堆而被吸收。因此,在保证爆堆挤压作用的前提下,要提高反射波的比例,亦即使爆堆适当松散。根据大连石灰石矿的经验,当碴堆松散系数大于1.5时,爆破效果良好;当小于1.15时,应力波透过太多,第一排钻孔处常常出现“硬墙”。 返回多排孔微差挤压爆破的单位炸药消耗量,

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