逐孔起爆的技术

逐孔起爆的技术1概述1.1矿山爆破的现状与存在问题矿山爆破是一项受诸多因素影响，内在规律十分复杂的综合作用过程。对于这一作用规律的把握和捕捉，对改善爆破效果、降低生产成本无疑有着重大意义。在我国露天矿山生产爆破中，除了少数特殊要求的工程和部位外，几十年来一直采用排间微差爆破方式，尽管该项爆破技术应用较广，但仍存在下述问题。（1）同段起爆药量相对较大。产生的地震波大，影响周边环境。（2）排间微差、同段起爆间炸药能量得不到充分利用。首先孔间连通贯穿，然后推墙作用，使墙体沿自由面法线方向倾倒或碎裂，爆后岩石块度不均匀，大块较多、根底较多，二次破碎量大，铲装效率低。（3）排间微差爆破有害效应得不到有效控制。排间微差爆破时地表采用导爆索连接，虽然方便，但爆破产生的冲击波及噪声都较大。存在问题

为解决矿山爆破中存在的问题，近年来，逐孔爆破技术越来越多的应用于矿山的生产实践，从反馈信息来看，逐孔爆破技术对降低矿山爆破震动、提高爆破效果作用显著。目前,逐孔起爆技术在国外已经得到了普遍应用,而国内只有极少数规模较大的露天矿山利用高精度、高强度导爆管雷管实现了逐孔起爆。

1.2解决问题的新思路2逐孔起爆的基本理论逐孔起爆定义与特点定义：逐孔起爆技术是指爆区内处于同一排的炮孔按照设计好的延期时间从起爆点依此起爆，同时爆区排间炮孔按另一延期时间依次向后排传爆，从而使爆区内相邻起爆炮孔的起爆时间错开，起爆顺序呈分散的螺旋状。逐孔起爆技术的特点：先爆炮孔为后爆炮孔多创造一个自由面；爆炸应力波靠自由面充分反射,岩石加强破碎；相邻爆炮孔相互碰撞,挤压,增强岩石二次破碎；同段起爆药量小,控制爆破震动。2.2逐孔起爆技术爆破器材逐孔起爆技术的实现是以新型爆破器材—高强度和高精度导爆管雷管为依托的，爆破器材的高强度、高精度，保证了起爆网络的完美可靠传爆。逐孔起爆技术应用的关键是孔间和排间、地表和孔内延时的精确性，如果雷管延期精度低于1%~2%，那么整个爆区的爆破效果就得不到保证。目前在国内市场上用以实现逐孔起爆技术的“双高”非电导爆管雷管产品有西安庆华、阜新圣诺、北方诺信、贵州久联、湖北卫东以及威海711厂与奥瑞凯公司合资厂等四家化工厂提供，且产品技术参数参差不齐。雷管延期时间精确,是实现逐孔起爆的基本保证375417409392409442409442365465417409409409442425365375417400367409367425392442409417442425孔内采用非高精度雷管孔内名义延期时间表400ms0假设地表管精度尚可17ms/42ms788787753710668659544535424507771737711685659600458426434400451864779811752743668594577526起爆后岩石移动方向紊乱450450500500550600650700750800788787753710668659544535424507771737711685659600458426434400451864779811752743668594577526等时线也不均匀4254504754755005005255255505505755756000孔内采用高精度雷管时,等时线均匀一致400ms17/42ms0孔内采用高精度雷管时,岩石移动方向均匀一致2.3逐孔起爆技术的作用原理逐孔起爆技术是微差爆破的发展。虽然微差爆破在国内外已研究、应用了五十多年，但是由于起爆间隔时间只有几毫秒至几十毫秒，且岩体性质又复杂多变，炸药的爆炸能在岩体中的传递与分布难以定量计算，因此爆破微差原理尚无统一定论，大多只是假设和推断。下面根据较为公认的四种观点分别在下面对微差爆破和逐孔起爆的作用原理进行比较。微差爆破原理(1)自由面和最小抵抗线原理与岩石相互碰撞作用。在第一炮(先爆)产生的应力波和爆轰气体作用下，自由面处的岩体夹制性和阻力最小，形成径向裂隙和环向裂隙都比别的位置密集，最小抵抗线方向的破碎范围最大，块度最小，岩块获得的动能最大。（1）第二炮能充分利用第一炮形成的新自由面来破碎岩体；（2）相应缩短了第二炮最小抵抗线，减弱了岩体夹制性；（3）由于最小抵抗线方向的改变，使分离岩块在运动中剧烈碰撞的机会增多。(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)在岩体内的准静压应力场来加强岩石的破碎作用。(3)应力波的迭加作用。先爆药包在岩体内形成的减力场，在其应力作用尚未消失之前，第二炮立即起爆，造成应力波迭加，有利于岩石的破碎。而且，在先爆药包的应立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，即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。合理地微差间隔时间，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。此外先后两组地震波的干扰作用，也会降低地震效应。只要合理的选取微差间隔时间，即可使地震效应有不同程度的降低。总体来说，微差爆破比普通爆破可降震30%-70%。2.3.2逐孔起爆技术的作用原理(l)应力波叠加作用。高速摄影资料表明，当底盘抵抗线小于10m时，从起爆到台阶坡面出现裂缝，历时约10一25ms，台阶顶部鼓起历时约80一150ms，此时爆生高压气体逸出，鼓包开始破裂。在逐孔爆破时，后爆药包较先爆药包延迟数十毫秒起爆，这样后爆药包在相邻先爆药包的应力震动作用下处于预应力的状态中(即应力波尚未消失)起爆的，两组深孔爆破产生的应力波相互叠加，可以加强破碎效果。(2)增强自由面作用。在先爆深孔破裂漏斗形成后，对后爆深孔来说相当于新增加了自由面，逐孔微差爆破后爆破孔的自由面由排间微差爆破的两个自由面增至三个自由面，后爆炮孔的最小抵抗线和爆破作用方向都有所改变，增多了入射压力波和反射拉伸波的反射，增强了岩石的破碎作用，并减少夹制角。(3)增加岩块相互碰撞作用。先爆的炮孔起爆后，爆破漏斗内的破碎岩石起飞尚未回落时，后爆的炮孔在先爆炮孔的“岩块幕中”起爆，后爆药包的爆生气体不易逸散到大气中，从而又增加了补充破碎机会。逐孔爆破由于所相邻的两孔都有微差时间，较排间微差爆破提供的补充破碎机会多，因而在碰撞破碎过程中，岩石中的动能降低，导致抛距减少，爆堆相对集中。单个炮孔起爆时岩石破碎情况多个炮孔同时起爆的情况炮孔间延期时间过长的情况炮孔间延期时间合理时的情况(4)减小爆破震动。由于逐孔爆破显著减少了同时起爆的药量，根据爆破震动萨道夫斯基公式在其它参数不变的情况下,最大单响药量的减小能够降低爆破振动是显而易见的。

υ——质点振动速度(cm/s);K——与介质性质、爆破方式有关的系数;Q——最大单响药量(kg);R——爆心距(m);α——和地质地形等有关的衰减指数。逐孔起爆技术起爆工艺起爆方式是实现逐孔起爆技术的关健，分为两种:地表延期网路和孔内延期网路。逐孔起爆技术是通过孔内和地表延期时间的组合来共同完成的。地表起爆网络是由相对作业面爆破设计时，根据爆破效果要求选取的炮孔排、列，并针对炮孔排、列分别计算得到的不同延期时间使用与之对应的高精度导爆管雷管组合实现。孔内延期采用地表延期时间4倍以上的高精度导爆管雷管连接起爆药具实现。延期体正在燃烧的雷管600ms孔内延期100ms地表管0100200300400500600ms起爆点延期体正在燃烧的雷管延期体未被引燃的雷管逐孔起爆网络的设计与连接确定爆区的排与列确定排内孔间延期时间及排间延期时间确定起爆点点燃阵面过程-选择“起爆点"-画出“等时线"-选择地表管-画上箭头-计算时间以有两个自由面情况为例有两个自由面有两个自由面有两个自由面有两个自由面规整地形爆区的网络连接确定起爆点后,关键的工作就是确定控制排和列,选择的依据是看控制排和列之间的夹角,以90度为参考标准,将控制排和列之间夹角<90度的连接方式称为前倾连接,夹角>90度的连接方式称为后倾连接。通常采用后倾连接方式,这样先爆炮孔可以为后爆炮孔创造出更多的自由面,同时可以保持等时线均匀一致,保证抛掷方向达到预期的效果后倾连接前倾连接利用虚拟炮孔处理的不规则爆区连接当遇到不规则爆区的时候,可用虚拟炮孔的方法把它补成规则的形状,先正常连线,然后根据延迟时间再选定不同段别雷管,不规则爆区容易后翻对后续的布孔工作不利,为了避免后翻现象的发生,通常最后一排的连接选延迟时间大点的雷管,可有效地减小爆堆的后移距离。具体做法是根据已有的孔距和排距补成规则的爆区,这样连线可以改变每个炮孔的起爆时间,利用虚拟炮孔保持时间的均匀,先爆炮孔可以为后爆炮孔创造出更多的自由面,可以使岩石的移动方向均匀一致,爆破后的爆堆更利于电铲的采装。要求抛掷方向利用多个虚拟孔2.5.3V型起爆方式当爆区只有一个自由面时多采用V型起爆,一般情况下,起爆点选在控制排的中间位置,从而尽可能地多利用自由面。同时在起爆点后方留出走廊,保持两边的对称注意平行!!!2.5.4水槽开挖-中心起爆如果想对一个没有自由面或只有一个很小自由面的长条区域进行穿孔爆破,如果按正常的矩形布孔选择爆区的最前排或最后排做控制排,由于没有自由面爆破质量通常比较差,根底和大块较多,标高难以控制,极大地影响了铲装效率。对于类似的爆破可采用以下的布孔和连线接方式,可以有效地解决上述问题。从上图中各炮孔的起爆时间可以看出,炮孔起爆时围岩的夹制作用较正常布孔和连接时大幅降低,使围岩能够充分的破碎,并较好地控制了爆堆的松散度和均匀度,同时很好地控制后冲和侧冲的破坏便于爆区连接,如果是临近边帮爆破非常有利于边帮岩石的稳定。矿岩交界处的爆区

露天开采提倡资源科学合理地利用,穿孔爆破时矿岩应该分穿、分爆,尽量降低矿石的贫化率,但对于有矿岩交界的爆区,通过合理选择起爆点和精确的地表延期设计,可使矿石和岩石部位沿相反的方向抛掷,可达到降低矿石贫化率的目的,经济效益可观。增减排情况逐孔起爆网络设计要保证达到每一个炮孔在起爆网络孔内、地表网络延时累加后分配的被起爆的时刻的唯一性和遵循“最小抵抗线”定理下的有序性。所以，增减排原则就是在进行起爆网络设计时，当设计中所设定的雁行列因为孔数的不一致，不能够直接与控制排直接连接时，需要单独成列与前列相应的孔连接，并保持连线与控制排平行的连接。如图所示，如果不能保持图中后排孔数少的列的平行连接，就不能保证这些炮孔的有序被传爆，会发生“跳段”现象，直接破坏爆破效果，甚至会导致盲炮的发生。最后排时间延长情况为了满足露天矿临近边坡等特殊要求地段最大限度的降震或者需要更加规整、被尽可能少的冲击的爆破后续工作面的要求，提出了最后排时间延长的原则，即如下图所示，在最后一排适当加大延期时间，就是选择延期时间更长的地表延时雷管作为整个起爆网络每列最后一个孔的连接，经过现场大量的实践