金属矿床露天开采105页--孙

穿孔作业 爆破作业 采装与运输 排岩作业
1 穿孔作业


概述 穿孔方法与穿孔设备 牙轮钻机
1.1 概述



穿孔作业是矿床露天开采的第一道生产工序， 其作业内容是采用某种穿孔设备在计划开采的 台阶区域内穿凿炮孔，为其后的爆破工作提供 装药空间。 穿孔工作质量的好坏直接影响着爆破工序的生 产效率与爆破质量。 在整个露天开采过程中，穿孔作业的成本约占 矿石开采总生产成本的10％~15％ 。
药包间距计算经验公式
爆破类型 松动爆破 地形条件 平坦 斜坡、台阶 平坦 岩性 土、岩 土、岩 岩石 土、软岩 硬岩 软岩 土 土、岩 土、岩 间距公式 (0.8~1.0)W (1.0~1.2)W 0.5W(1+n)
KY-310型牙轮钻机
1 钻杆； 2 钻杆架； 3 起落立架油缸； 4 机棚； 5 平台； 6 行走机构； 7 钻头； 8 千斤顶； 9 司机室 10 净化除尘装置； 11 回转加压小车； 12 钻架； 13 动力装置
钻机
1.3.2 牙轮钻机的钻具
露天开采对爆破工作的基本要求
有足够的爆破贮备量，以满足挖掘机连续作业的要求，一般要 求每次爆破的矿岩量至少应能满足挖掘机5~10昼夜的采装需要； 要有合理的矿石块度，以保证整个开采工艺过程中的总费用最 低。 具体说来，生产爆破后的矿岩块度应小于挖掘设备铲斗所允 许的最大块度和粗碎机入口所允许的最大块度； 爆堆堆积形态好，前冲量小，无上翻，无根底，爆堆集中且有 一定的松散度，以利于提高铲装设备的效率。在复杂的矿体中不破 坏矿 层层位，以利于选别开采； 无爆破危害，由于爆破所产生的地震、飞石、噪音等危害均应 控制在允许的范围内，同时，应尽量控制爆破带来的后冲、后裂和 侧裂现象。 爆破设计合理，使整个开采过程中的穿孔、爆破、铲装、破碎 等工 序的综合成本最低。
2.2.2 大爆破的设计原则及要求




经济合理性原则：在保证良好的爆破效果的前提下，尽可能减少 基建投资与爆破工程量，加快基建工程的建设速度、降低爆破成 本； 爆破设计要求：根据矿山基建期与生产期的整体要求，结合矿床 的地形地质条件，科学合理地确定大爆破的各项参数及爆破范围， 应尽量方便施工，不给后续工程留下隐患； 爆破质量要求：爆堆的形态及分布应符合要求，降低大块率，减 少边缘欠挖量，爆破后形成的场地要平整。 爆破安全要求：在工业场地、重要建筑物或重要设施附近进行大 爆破时，必须保证周围环境的安全，在采场边帮附近进行大爆破 时，必须保证采矿场边帮的稳定；
1.3 牙轮钻机


牙轮钻机的工作原理 牙轮钻机的钻具 牙轮钻机的工作参数 牙轮钻机的生产能力 牙轮钻机设备需求数量的确定 提高牙轮钻机穿孔效率的途径
1.3.1 牙轮钻机的工作原理


主要是通过钻机的回转和推压机构使钻杆带动 钻头连续转动、同时对钻头施加轴向压力，以 回转动压和强大的静压形式使与钻头接触的岩 石粉碎破坏，钻进的同时，通过钻杆与钻头中 的风孔向孔底注入压缩空气，利用压缩空气将 孔底的粉碎岩渣吹出孔外，从而形成炮孔。 牙轮钻头破碎岩石的机理实际上是冲击、压入 和剪切的复合作用。
典型的三牙轮钻头外形
三牙轮钻头结构图
牙轮钻头
1.3.3 牙轮钻机的工作参数



钻压的确定 取决于矿岩的物理机械性质（硬度系数）、钻头的承 载能力和钻机的技术性能。 钻速与钻具的转速 轴压和岩石硬度不同，钻速都有相应的合理取值范围， 如当f＝15－20时，宜采用重型钻机，转速取50－ 80r/min。 排渣风速和风量的确定 根据炮孔直径、钻杆直径和要求的排渣风速，在风量 诺模图上查取所需的风量。
2 爆破作业

概述 基建剥离大爆破 生产台阶正常采掘爆破 靠帮并段台阶的控制爆破
2.1 概述



爆破工作是露天开采中的又一重要工序，通过爆破作 业将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆， 为后续的采装作业提供工作条件。 爆破工作质量、爆破效果的好坏直接影响着后续采装 作业的生产效率与采装作业成本。 在露天开采的总生产费用中，爆破作业费用大约占 15%~20%。
双侧作用
多向作用
两侧地形坡度不同的山脊或山包 孤立山头，多面临空，地形坡度 较陡 孤立山头，多面临空，地形坡度 较缓 ，爆破山头高差较 大 一切复杂的地形地质条件
多重作用
复合布置
2.2.3.3 药包的间距Fra bibliotek
硐室爆破的药包间距通常根据最小抵抗线和爆 破作用指数来定。 在其它条件一定时，岩石越软，药包的间距应 越大；反之，岩石越硬，药包的间距应越小。 在不同的地形地质条件下，各种硐室爆破的药 包间距的取值如下表所示。
采矿学教学课件
——金属矿床露天开采
露天开采



绪论 矿床品位与储量计算 岩石的力学性质及分级 最终开采境界的确定 露天开采程序 露天矿生产计划 露天矿床开拓 露天开采的生产工艺 矿山技术经济
第十八章 露天开采工艺
金属矿床露天开采一般要经过以下四道生产工序：穿孔、 爆破、铲装及运输和排岩，以上各工序环节相互衔接、 相互影响、相互制约，共同构成了露天开采的最基本生 产周期，本章将介绍以上各生产工序中的主要问题。
Vb = 0.6 V Tb
V 3. 75
式中：P 轴压，N；
Pn
9. 10 3 D f 8
n 钻具的转速，r/min； D 钻头的直径，cm；
f 岩石的坚固性系数；
1.3.4.2 钻机的台年综合效率
矿山名称 矿岩硬度 (f) 矿岩穿孔单台平均综合效率(m/a) 1994年 南芬铁矿 矿：f=14~18 岩：f=8~12 f=8~20 f=8~14 矿：f=16~20 岩： f=8~12 f=12~18 f=12~15 31780 1995年 28688 1996年 34320
钻机种类 一般 火钻 手持式 凿岩 台车 凿岩台车 钢绳冲击钻 潜孔钻 旋转式钻机 牙轮钻机 200~ 250 38~ 42 56~ 76 200~ 250 150~ 250 45~ 160 250~ 310 100~ 140 300 508~ 762 钻孔直径(mm) 最大 380~ 580 最小 100~ 150 23~ 25 38~ 42 150 65~ 80 含石英高的极硬岩石 浅孔凿岩和二次破碎 等辅助作业 小型矿山的主要穿孔 作业或大型矿山辅助 作业 大中型露天矿山各种 硬度的岩石 主要用于中小型矿山 中硬以上的岩石 软至中硬矿岩 380~ 445 90~ 100 大中型矿山中硬至坚 硬的岩石 热力破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 切削式机械破碎 滚压式机械破碎 用途 钻孔方法
药包的布置形式与抵抗线
a 单层单排单侧作用药包
b 单层双排单侧作用药包
c双层单排单侧作用药包
d 单层单排双侧作用药包
e 单层多排主药包双向作用 辅药包单向作用
f 单层双排单侧作用药包
g 单层单排双侧不对称作用药包
h 单层双排单侧作用的不等量药包
采 空 区 i 多重作用的复合药包
硐室爆破药包布置分类表
爆破作用方向 药包布置形式 适用条件 单侧作用 单层单排布置 单层双排布置 双层单排布置 单排布置 多排布置，(主药包双侧作用 ， 辅助药包单侧作用) 并列单侧作用 单排布置，(一侧松动作用， 另一侧抛掷) 并列不等量药包，(单侧作用) 单一药包 单一主药包多向作用，辅助药 包群多向作用 缓坡地形，高差小 同上，要求爆破后形成宽平台 陡坡地形，高差大 山脊地形 坡度平缓的山包 顶部较宽的山脊或山包 两侧地形坡度不同的山脊或山包
1.3.4 牙轮钻机的生产能力

牙轮钻机的台班生产能力 钻机的台年综合效率
1.3.4.1 牙轮钻机的台班生产能力
式中： Vb 牙轮钻机台班生产能力，m/台班； V 牙轮钻机机械钻进速度，cm/min； Tb 班工作时间，h； 班工作时间利用系数，一般情况下＝0.4~0.5。

露天开采过程中的爆破作业种类

基建期的剥离大爆破 生产期台阶正常采掘爆破 控制爆破
2.2 基建剥离大爆破

概述 大爆破的设计原则及要求 主要爆破参数
2.2.1 概述


在山坡露天矿的基建期，为了剥离矿体上部 （或侧向）较厚的覆盖岩层，平整工业场地、 开挖公路或铁路运输通道，通常要进行大爆破。 这种大爆破系指利用开凿地下硐室进行集中装 药的大型爆破工程，又称为硐室大爆破。 按爆破后岩石的破碎程度和堆积状态，硐室大 爆破的方式有以下两种：破碎松动爆破、 抛掷 爆破：
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。
1 牙轮钻头；2 稳杆器；3 钻杆；4 减震器
三牙轮钻头外形和三牙轮钻头结构
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
抛掷率％ 爆破作用 指数n 47.5 0.75 50 0.8 55 0.9 60 1.0 64 1.1 68 1.2 72 1.3 76 1.4
2.2.3.2 最小抵抗线W


由各药包中心指向其相邻地表的有向线段的长 度即为该药包的最小抵抗线W。 最小抵抗线的大小取决于爆破工程的要求、地 形条件和药包的布置方式。
1.2 穿孔方法与穿孔设备



穿孔方法：热力破碎法与机械破碎法，其相应 的穿孔设备有火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、 牙轮钻与凿岩台车。 露天矿穿孔设备的选择主要取决于开采矿岩的 可凿性、开采规模要求及设计的炮孔直径。 目前露天矿山常用的穿孔设备：大型露天矿多 用牙轮钻；中小型露天矿常用潜孔钻。