爆破工程11第七章-微差、挤压控制爆破

第七章微差、挤压控制爆破技术第一节微差爆破微差爆破又叫毫秒爆破，是随着毫秒延期雷管的出现和应用而发展起来的控制爆破技术。它是一种延期爆破，延期间隔时间是几毫秒到几十毫秒。由于前后相邻段药包爆炸时间间隔极短，致使各药包造成的能量场相互发生影响而产生一系列良好的效果。一、微差爆破的优点：(1)可使爆破地震效应和空气冲击波以及飞石作用降低；(2)可增大一次爆破量而减少爆破次数和提高大型设备的利用率；(3)爆下的矿岩块度均匀，大块率低；(4)爆堆比较集中，有利于提高铲装生产率。因此，目前国内外露天台阶爆破和地下深孔崩矿工作中，广泛采用微差爆破。二、微差爆破作用原理1.自由面和最小抵抗线原理与岩石相互碰撞作用第一，第二炮（后爆药包）立即起爆，充分利用第一炮（先爆）所形成的裂隙或破裂漏斗构成的新自由面（自由面扩大、自由面数增多），有利于后炮的应力波的反射拉伸作用来破碎岩体；第二，由于最小抵抗线方向的改变，使分离的岩块在运动中剧烈碰撞的机会增多，岩块继续破碎。2.爆轰气体的预应力作用先爆药包的爆轰气体使岩体处于准静压应力状态，并对应力波所形成的裂隙起着膨胀和楔子作用；后爆药包起爆，利用了岩体内较大的预应力场以及爆轰气体尚未消失前（裂隙尚未达到自由面），在岩体内产生的准静压应力场，来加强对岩石的破碎作用。3.应力波的叠加作用先爆药包在岩体内形成应力场，在其应力作用尚未消失之前，第二炮立即起爆，造成应力波叠加，有利于岩石的破碎。而且，在先爆药包的应力场作用下岩体内原生裂隙及孔隙缩小，密度增大，加快应力波的传播速度，既使岩石质点速度增加，又导致岩石处于应力状态的时间增长。应力波的相互作用加剧，减少了不可逆的能量损失，从而改善了爆破效果。4.地震波主震相的错开和地震波的干扰作用合理的微差间隔时间，使先后起爆所产生的地震能量在时间上和空间上错开，特别是错开地震波的主震相，从而大大降低了地震效应。总的说来，微差爆破比普通爆破可降震30%~70%。根据对微差爆破所作的地震观测资料可以判明，其地震效应比一般爆破时大约可降低l／3～2／3。另外，地震效应的降低在很大程度上与整个爆破区的总药量分散为多段起爆（化多为少）有关。微差爆破可控制每一段最大药量所产生的爆炸能，从而减小了爆破地震效应。三、微差间隔时间的确定一般矿山爆破工作中实际上采用的微差间隔时间为15～75ms，通常用15～30ms。排间微差间隔时间可取长些，以保证破碎质量和改善爆堆挖掘条件以及减少飞石和后冲。在地下或露天的挤压爆破中，爆破破碎岩石的有效作用时间较长，在严格保证起爆的合理顺序条件下，微差间隔时间应取得稍长些。在巷道掘进中，抵抗线比较小，微差间隔时间要取得短一些。1、瑞典蓝格福斯（U.Langefors）提出的经验公式Δt=KWΔt——产生较好爆破效果的间隔时间，ms；W——最小抵抗线或底盘抵抗线，m；K——系数，K=3～6ms/m，岩石硬时取小值，软时取大值。用上式计算的结果进行微差爆破，爆后块度均匀，大块率较低。2、前苏联矿山部门提出的经验公式Δt=KW（24-f）或Δt=Ka/m（24-f）Δt——保证岩石有效破碎的最优延迟时间，ms；f——岩石普氏硬度系数；W——底盘抵抗线，m；m——炮孔密集系数，m=1~2；a——同一排中同时爆破的炮孔间距，m；K——岩石裂隙系数，对于裂缝少的岩石（沿自然裂缝岩块的最小边长大于1m的大块状岩石）K=0.5；对于中等裂隙岩石（最小边长为0.5~1m）K=0.75；对于裂隙发育的岩石（最小边长小于0.5m）K=0.9。在生产实践中，间隔时间受到起爆器材各段的间隔时间制约。各国、各单位生产的毫秒电雷管、导爆管、继爆管、导爆管毫秒雷管等延期时间都有一定的段别间隔时差，而且各不相同（或有误差），所以间隔时间不能任意选择，只能根据现场施工条件合理地选取。常见的微差爆破有逐段起爆（间隔25ms）或隔段起爆（间隔50ms）。对于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井，为了防止因延迟间隔起爆时间过长，后爆药包引起先爆煤岩涌出，积聚的煤尘和瓦斯超过允许浓度而导致爆炸事故的发生，除了严禁秒差起爆外，严禁微差时间大于130ms。四、微差爆破的起爆顺序1、排间顺序微差起爆施工简便、地震效应仍强烈

2、孔间顺序微差起爆适用于压碴厚度小或只有3~4排炮孔的爆区。孔内与孔外延期

3、波浪式微差起爆图7—4波浪式微差起爆4、V形微差起爆适合于4排以上的爆区

5、梯形微差起爆爆堆集中，碰撞、挤压效果更好，适用于开沟爆破

6、对角线微差起爆孔序数多、减震效果好

五、实现微差爆破的手段（控制微差间隔时间的方法）有毫秒延期电雷管电爆网路、导爆索和继爆管起爆网路、导爆管延期雷管起爆网路、导爆索和导爆管延期雷管组成的起爆网路等。微差起爆器来实施微差起爆。第二节挤压爆破矿岩一经破碎，其体积通常会比原生状态时增加50%～60%，即岩石具有碎胀性，故在自由面处应留出足够的补偿空间来容纳爆碎的岩石。地下崩矿时，所进行拉底或拉切割槽工程，就是为了提供补偿空间。在这种爆破条件下，常产生碎块的抛掷和空气冲击波，致使炸药爆炸能量的利用率不高。当没有足够补偿空间（拉底、切割空间较小或台阶多排孔爆破时坡面有堆碴时）的爆破则称为挤压爆破，相对于“清碴爆破”而言，挤压爆破又称为留碴爆破或压碴爆破。否则在露天台阶爆破时，为了避免设备损坏，还需要在爆破前后拆、装轨道和运移大型设备，因而费时费钱很不经济。矿体矿体拉底拉底或拉切割槽切割槽露天台阶多排孔挤压爆破

一、挤压爆破的基本原理压碴的限制作用：留碴是缓冲层，它能改善冲击波的分布，延长其作用时间，可减少由于自由面应力波反射和卸载作用而产生的大块。留碴能把爆破能量充分地用于破碎岩石而不是空气冲击波新分离的岩块带有一定的能量，以50~100m/s的速度撞击留碴或前排爆破体，二者均得到进一步破碎压碴爆破参数1.爆堆的密度和弹性波在爆堆中传播的速度对爆破效果的影响一般松散系数K=1.10～1.30。2.爆堆的厚度和高度对爆破质量的影响

一些矿山经常使爆堆(压碴)厚度保持在10～20m。如孔网参数小。压碴厚度可取大值。3、炸药单耗挤压爆破炸药单耗为q=kq0式中k——挤压系数。它表示挤压爆破炸药单耗q比清碴爆破炸药单耗q0需要增大的倍数，通常k=1.25~1.30。4、留碴厚度在既定的孔网参数下，为保证爆破质量，应将压碴厚度控制在一定范围内。某些矿山经常使压碴厚度保持在10~20m，如选取较小的孔网参数，压碴厚度可取大值。但不大于20~25m。5、微差时间t——微差间隔时间，ms；Q——炸药量，kg；K1——岩体系数，K1=1.2~2.0，当岩体容重小、纵波速度低、节理发育时，取小值，反之则取大值；s——形成裂隙宽度，一般取10mm；v——岩块平均移动速度，据大冶露天铁矿实测，v=4~7mm/ms；K2——炸药与岩体波阻抗系数，据大冶露天铁矿实验统计得到K2=10.2[ρeD/（ρ1C1）]-1.78式中ρeD——炸药波阻抗。6、一次爆破排数为提高爆破效果，一般不采用单排孔留碴爆破。生产实践表明，露天台阶挤压爆破一次应不少于3~4排，通常采用4~7排。一次爆破排数过多，势必增大炸药单耗，不仅带来危害，而且爆破质量难以保证。二、地下深孔挤压爆破在中厚和厚矿体的崩矿中，常使用多排孔微差挤压爆破。此时除正确选用爆破参数和工艺外，还须注意以下几点以期得到良好的爆破效果（1)每次爆破的第一排孔的最小抵抗线要比正常排距大些，对于较坚固的矿石要增大20%左右，对于不坚固的矿石要增大40%左右，以避开前次爆破后裂隙影响。由于第一排孔最小抵抗线增大，其所用装药量也要相应增大(约25%～30%)，可用增大孔径或孔数提高装药密度或采用高威力炸药来达到此目的。（2）在一定范围内增大一次爆破层厚度可改善爆破效果(图7—14)。但是爆破层太厚，破碎的矿石块愈来愈被挤实，最后起爆的几排炮孔完全没有补偿空间可供破碎膨胀，结果将使最后几排深孔受到破坏。矿石过度挤压，可能造成放矿困难，甚至放不出来。一次爆破层厚度可根据矿床赋存条件、矿石性质、爆破参数、挤压条件等因素来确定。一般中厚矿体的挤压爆破可用l0～20m爆破层厚度；厚矿体的挤压爆破可用l5～30m（3）多排孔微差挤压爆破的炸药单位消耗量比普通的微差爆破高一些，一般为0.4～0.5kg／t。装药不可过量，否则将造成过度挤压。扇形炮孔的装药不可过长，否则不利于爆炸能的利用，孔口装药端的相互间距不应小于0.8倍最小抵抗线，而孔口不装药的长度应不小于最小抵抗线的1.2倍。（4）多排孔微差挤压爆破排间间隔时间，应比普通微差爆破长30%～60%，以便使前排孔爆破的岩石产生位移形成良好的空隙槽，为后排创造补偿空间，发挥挤压作用。一般崩落矿石移动时间为15～20ms，挤压爆破的排间间隔时间必须大于此值。通常对坚硬的脆性矿石可取小的微差间隔时间，对松软的塑性矿石则可取长些的间隔时间。（5）爆破后松散矿石压实后，密度