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                開采工藝


                露天礦開采由剝巖、采礦和掘溝三個環節組成,其主要生產工藝程序:穿孔、爆破、鏟裝與運輸及巖石的排卸。

                一、穿孔作業及安全要求

                1、穿孔作業基本情況

                穿孔作業是露天礦開采的首道工序,其目的是為爆破工作提供裝放炸藥的孔穴。穿孔質量的好壞,直接關系到其后的爆破、采裝、破碎等工作的效率。

                穿孔方法:熱力破碎穿孔和機械破碎穿孔兩種方法。

                穿孔設備:常用的穿孔鑿巖設備按穿孔深度分為淺孔鑿巖機(鑿巖機和鑿巖臺車)和深孔鑿巖機(牙輪鉆機和潛孔鉆機)。

                2、鑿巖機的技術性能

                (1)牙輪鉆機


                牙輪鉆機是我國大型露天礦山廣泛使用的一種高效率的穿孔設備。按穿孔尺寸計算,牙輪鉆機穿孔的速度一般為4000~6000m/月,最高可達10000m/月以上;若按臺年穿爆量計算,一般為400萬~600萬t,最高可達1200萬一1400萬t,是鋼絲繩沖擊鉆機的4~5倍。牙輪鉆機的鉆孔速度比潛孔鉆機約高40%~100%。

                從經濟效果衡量,牙輪鉆機穿孔的成本也最低,大約為鋼絲繩沖擊鉆機的75%,為潛孔鉆機的70%。

                缺點:牙輪鉆機機身較重,價格昂貴,約200萬/臺,鉆頭2-3萬,占鉆孔成本的40%-50%,可通過提高鉆頭質量,延長其使用壽命來降低鉆孔成本。

                (2)潛孔鉆機

                潛孔鉆機是我國20世紀50年代開始使用的一種穿孔設備,60年代取代了鋼絲繩沖擊鉆,主要適用于中小型露天礦。


                它的主要特點是:

                ①孔徑小(Φ150~200mm),能鉆鑿斜孔,爆破的礦巖塊度小,便于用小型挖掘機采裝。

                ②設備結構簡單,操作維護方便,機動靈活,價格低。

                ③設備效率發揮得較好,鉆孔效率為2000m/(臺.月),臺年穿爆礦巖量約60萬~150萬t。

                (3)鑿巖臺車

                鑿巖臺車是使用導軌式重型風動鑿巖機的穿孔設備,由于設備簡單、靈活、孔徑小,可以打任意角度的炮孔,對提高勞動生產率,改善勞動條件作用明顯,在小型礦山廣泛應用。


                3、鑿巖安全要求



                二、爆破作業及安全要求

                爆破作業是露天礦開采的重要工序,為隨后的采裝、運輸、破碎提供適宜的礦巖物。所以,爆破工藝的好壞,對后續工作有著很大的影響。

                1、爆破方法

                在露天礦開采中,常用的爆破方法有如下幾種:

                按爆破延期時間分類:齊發爆破,秒差爆破,微差爆破。

                按爆破方式分類:淺孔爆破,中深孔爆破,硐室爆破,多排孔微差爆破,多排孔微差擠壓爆破,藥壺爆破,外敷爆破,逐孔起爆技術。

                (1)淺孔爆破法

                淺孔爆破法炮孔直徑較小(一般為28—75mm),孔深一般為5—8m。由于孔徑、孔深的限制,其爆破量較少,不能滿足大型裝運設備的要求。因此,這種爆破方法主要用于小型露天礦或在地質條件較復雜,以及對爆破下來的礦石在幾何形狀上有特殊要求的情況下使用。大、中型露天礦僅用這種爆破方法進行二次爆破處理根底或工作面上懸浮的孤石。


                (2)深孔爆破法

                深孔爆破,是露天礦應用最為廣泛的一種爆破方法。炮孔的深度一般為15~20m?讖綖75—310mm,常用的孔徑為200—250mm。深孔爆破廣泛用于大型礦山的開溝、剝離、采礦等生產環節。其爆破量約占大型礦山總爆破量的90%以上。


                深孔有垂直深孔和傾斜深孔之分。垂直深孔多為沖擊式穿孔機所穿鑿。傾斜深孔多為牙輪鉆機或潛孔鉆機所穿鑿。其傾斜度一般為了75°~80°。


                深孔爆破能否順利進行及爆破效果的好壞,與爆破前的準備工作有著密切的關系,因此,在深孔爆破前必須做好準備工作。


                (3)硐室爆破

                硐室爆破是將炸藥放置在預先鑿好的硐室中,集中裝藥。其每次起爆的炸藥數量沒有規則,有的裝幾十噸、幾百噸或上千噸。由于一次爆破量較大,所以又稱大爆破。


                2、露天礦采掘爆破

                由于露天礦山挖掘機械不斷發展更新,促進了礦山生產率的大幅度提高,因此,必須采用一次爆破量較大的爆破方法,才能適應新型挖掘機械的需要。目前我國一次爆破量較大的爆破方法是采用多排孔微差爆破和多排孔微差擠壓爆破方法,這兩種方法能一次爆破5~10排炮孔,爆破礦巖量可達30萬一50萬t。

                多排孔微差爆破:微差爆破是指相鄰炮孔中藥包在極短時間(以ms計算)內按預先設計的次序順次起爆的爆破方法。

                多排孔微差擠壓爆破:多排孔微差擠壓爆破,是指工作面殘留有爆堆情況下的多排孔微差爆破。


                多排孔微差爆破的常用起爆順序有以下幾種:

                ①單排孔微差爆破起爆順序

                單排孔的微差爆破多采用孔間微差起爆順序。這種方法簡單,易于掌握,此法多用于臺階工作面采礦爆破作業中,起爆順序如圖4-10所示。


                ②多排孔排間微差爆破的起爆順序

                這種方法也較為簡單,在一般情況下,效果較好。多排孔排間微差爆破的炮孔布置多數采用三角形方式。有時也布置為方格形,起爆順序如圖4—11所示。

                ③波浪形微差爆破的起爆順序

                這種起爆順序,具備了以上兩種微差爆破的特點,巖石粉碎性好,爆破寬度小,炮孔布置較復雜,多數用于礦石難于爆破或易于產生大塊的工作面上。但是這種起爆順序連線較為復雜,且易留根底。起爆順序如圖4—12所示。


                ④對角形微差爆破起爆順序

                此種起爆順序能保證最小起爆堆寬度,巖塊飛散距離較小。其起爆順序如圖4—13所示。


                ⑤楔形微差爆破起爆順序

                楔形起爆,在炮孔排數較多,如路塹的掘進中采用較多。由于其產生擠壓和沖擊作用,因而巖石粉碎得較好。楔形起爆順序如圖4—14所示。

                根據國內礦山采用多排孔微差擠壓爆破的實際經驗,在實施多排孔微差擠壓爆破時,應注意如下事項:

                (1)渣堆厚度對爆堆寬度的影響。為了保護臺階工作面的線路,在裝藥時,必須參照表4-4的要求。


                (2)單位炸藥消耗量和藥量分配。多排孔微差擠壓爆破的單位炸藥消耗量,比一般微差爆破約大20%一30%。

                (3)微差間隔時間。因擠壓爆破要推壓前面的渣堆,所以起爆間隔時間一般為50—100 ms。

                (4)爆破排數與起爆順序。擠壓爆破的排數一般在四排以上。各排的起爆/頃序,除可采用普通微差爆破的幾種起爆順序外,還有一種環形起爆順序,如圖4—15所示。


                3、爆破安全及方法

                (1)露天礦爆破安全

                露天礦主要爆破危害因素:爆破震動、空氣沖擊波、爆破飛石、有害氣體、爆破噪音。

                露天礦爆破預防措施:微差爆破,擠壓爆破,控制單段起爆藥量,合理確定爆破安全距離,發出警報信號,設置境界線與警戒點。

                (2)露天礦生產爆破程序





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