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    直充式空气间隔器在露天铁矿的应用

    介绍了直充式空气间隔器在露天矿爆破中的应用,它不仅降低了大块率,提高了铲、运生产效率,而且节省了部分炸药,极大地降低了爆破成本,为矿山生产经营目标的完成奠定了坚实基础。

    本钢露天铁矿是我国大型露天开采矿山,年产铁矿石1300多万t。矿层属鞍山式沉积变质铁矿床,由三个铁矿层组成,矿层倾角40-50度,底盘为角闪岩,顶盘为云母石英片岩和混合岩。三个矿层中间夹有石英绿泥片岩或绿泥角闪岩。矿石主要由磁铁石英岩和透闪磁铁石英岩组成。主要金属矿物磁铁矿,有少量赤铁矿。矿床开拓是沿矿体上盘的岩石开沟,分别向上、下盘推进。矿石运输为汽车——矿石倒装站——铁路运输,岩石运输为汽车——岩石倒装站——胶带运输或汽车运输。采场爆破采用高精度、高强度雷管,孔内全部用400ms的延时雷管,地表用9ms17ms25ms42ms65ms100ms的延时雷管。起爆方式为“V型”、“对角”起爆,清渣爆破多余压渣爆破。采用乳化油、多孔粒状、重铵油、岩石乳化炸药。炮孔装药采用连续、间隔装药结构,其中孔深小于13.5m采用连续装药结构,反之,采用间隔装药结构。

    在大型露天矿爆破生产过程中,由于采用大直径炮孔(250-310mm),钻孔超深较大(2.5-3m)和使用高密度炸药,使孔内药柱中心下移,上部非装药区高度过大,这对克服较大底盘抵抗线、避免产生根底是有利的。但由于炸药分布不均,使爆破岩体的整体破碎效果不佳,上部岩体得不到充分破碎,而下部岩体则由于炸药的相对集中而造成过粉碎,尽管炸药用量很大,但爆堆上部大块增多,不仅增加了二次爆破费用,而且降低了电铲的作业效率。而解决此问题的关键是改变炸药在孔内的分布状况,即改进装药结构。实现的方法很多,但最直接的,也是最有效的方法之一是使用间隔器对炮孔进行适当部位间隔,可以降低孔内爆炸压力,减少、甚至避免因耦合装药而形成的矿岩冲击破碎,扩大爆裂区范围,提高爆破能量的有效利用率。此外,由于装药位置的提高,使孔内爆炸压力沿炮孔轴向的分布更加均匀,能有效的克服根底和降低大块率。同时,还可以节省部分炸药,降低矿山爆破成本。

      1 直充式空气间隔器规格、性能及使用方法

         1.1 直充式空气间隔器规格

         产品规格见表1

    1 产品规格

    型号

    高度(mm)

    舒展折径(mm)

    舒展直径(mm)

    适用范围

    BJK-90

    570

    190

    96

    φ90炮孔

    BJK-150

    570

    310

    190

    φ90,φ150炮孔

    BJK-200

    570

    410

    254

    φ200,φ150炮孔

    BJK-250

    570

    510

    324

    φ250,φ200,φ150炮孔

    BJK-310

    570

    610

    381

    φ310,φ250,φ200,φ150炮孔

         1.2 直充式空气间隔器性能指标

         (1)、双层密闭气袋透气量< 4g/24h

     (2)、空气隔离器在干孔炮孔内的充气压力范围为0.60-0.75bar,不得超过0.8bar,否则间隔器容易发生爆裂;在水孔中的充气压力随着水深的变化而增加,每增加一米的水深,充气压力就在干孔的基础上增加0.1bar,详见表格:

     (3)、在炮孔内达到额定压力的间隔器的承重力为2380Kg;间隔器在炮孔内达到额定压力的时间≤20s

     1.3 直充式空气间隔器的使用方法

     1,将空气间隔器和充气接头连接起来,然后用护套将其护住;“咔”一声后即为连接成功。
     
        2,将其放到炮孔中的预定位置;
         3,通过压力表的控制,向空气隔离器中冲入一定的气压,干孔压力为0.60-0.75bar,水孔每增加一米水深,充气压力在干孔压力基础上增加0.1bar
         4,压力达到后,稍微用力拉一下和空气间隔器相连的气管,将其和充气接头分离;
         5,对炮孔进行装药、填塞、爆破等作业。

     2 直充式空气间隔器爆破生产实践

     此爆区位于上盘202-190台阶北部,混合岩,硬度f8-10,爆破难易程度为中等。爆区头排为清渣,且最大抵抗线为12m左右。该爆区共有爆孔65孔,头排孔15个,后排孔50个,其中水深0.7m以下孔10个,水深超过0.7m40个。根据提高爆破质量,降低炸药单耗的整体要求,该爆区采用直充式空气间隔器进行间隔装药。

    2.1 直充式空气间隔器间隔装药爆破设计

    2.1.1 直充式空气间隔器选型

    根据岩石的坚固性系数及穿凿设备的作业效率,此爆区用孔径为250mm钻机穿凿,所以选用BJK-250直充式空气间隔器。

    2.1.2 火药品种、性能

    其性能如表2

    2 炸药性能

    炸药名称

    密度/g/cm3

    爆速/m/s

    多孔粒状炸药

    0.82-0.83

    2800

    乳化油炸药

    1.15-1.25

    4200

         2.1.3 装药结构

    为了克服头排清渣大抵抗线,头排15孔不进行间隔装药,采取连续装药结构。该爆区其它50孔利用直充式空气间隔器进行间隔装药。对于水深0.7m以下的10个炮孔,如果直接装多孔粒状炸药,孔眼底部会有部分炸药失效,影响爆破质量,反之,该爆区全部装乳化油炸药会使炸药单耗升高,无形中增加了此爆区的爆破成本。为此,这10个炮孔采用底部间隔装药结构,也就是将直充式间隔器放在孔眼底部预定位置,在孔内下两组起爆药柱,第一组下在药柱高度的1/3处,第二组下在药柱高度的2/3处,然后再装多孔粒状炸药,其装药结构见图1



    对于水深超过0.7m40个炮孔采用中间间隔装药结构,在炮孔内先下一组起爆药柱,将总药量60%-70%的乳化油炸药装入炮孔内,然后将空气间隔器和充气接头连接起来,下到指定位置,向空气间隔器充气膨胀于孔壁,再下另一组起爆药柱,上部装占总药量40%-30%的乳化油炸药,其装药结构见图2

    2.1.4 空气间隔长度

    此爆区后排孔孔深为15-15.5m,选择空气间隔长度为2m

    2.2 爆破效果

    由于直充式空气间隔器能保证间隔的准确位置,并且快速涨到孔壁,致使此爆区爆堆隆起4-5m,爆堆形状规整、集中、连续,表面岩石破碎较好,爆区接头部位塌落线明显,爆区无后翻现象,经铲装后,此爆区无有根底,大块率至少降低45%

    2.3 经济效益

    在矿山爆破中,运用直充式空气间隔器进行间隔装药,保证了间隔质量,与连续装药结构相比节约火药成本为

    40孔炸药共计为15848元;10孔炸药共计为3250

    减去直充式空气间隔器的成本,此爆区节省成本为:16800

    由于大块率下降,还节省了二次爆破费用,再加上电铲作业效率的提高,会带来较大的经济效益。

    3 结语

    在矿山爆破生产实践中,运用直充式空气间隔器进行间隔装药,它与连续装药相比,不仅爆破效果有了明显提高,而且降低了火药单耗。

    1)直充式空气间隔器能保证间隔的准确位置,特别是水孔中间隔器定位准确、不上浮。间隔长度符合设计要求,能达到预期的爆破效果。

    2)爆堆上部大块数量减少,降低了二次爆破费用。

    3)爆堆形状规整、松散度好,为铲装、运输等后续高效生产创造条件,极大地提高了设备作业效率。

    4)间隔装药炮孔能节约部分炸药,爆破炸药单耗减少,矿山爆破成本降低,为矿山完成减亏增效目标奠定坚实基础。

    5)直充式空气间隔器内部不包含气罐或可燃气体,所以不会被划分到危险品的范围内,因此,储存、运输、使用安全性高。

    6)直充式空气间隔器使用简单、操作方便。

    7)直充式空气间隔器既能用于干孔,又能用于水孔,有利于提高生产率。


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