露天煤矿抛掷爆破剥离技术是采用大孔径、深孔高台阶、大装药量、不耦合装药等措施将剥离物抛掷到采空区,配合其他工艺设备将剩余覆盖物剥离排弃至内排土场。
上世纪60年代初,露天煤矿深孔抛掷爆破剥离技术最早在美McCoyCoal矿进行尝试,实现将40%的覆盖物抛到采空区。而后在10万t以下的小型露天煤矿中应用并未取得良好效果,直至80年代初期,美、澳等国露天开采面临剥采比增大的问题,不得不寻求合适的开采方法以降低生产成本,于是抛掷爆破技术以其独特的优点被重新认识,利用炸药爆破产生的能量可以将30~65%的剥离物直接抛掷到采空区,降低剥离费用30%以上。
而随着美、澳等国露天煤矿在采用抛掷爆破技术取得成功以后,各国也纷纷将该项技术应用于露天煤矿剥离生产中,配合其他开采设备逐步形成抛掷爆破-拉斗铲、抛掷爆破-推土机、抛掷爆破-单斗挖掘机-汽车等多种剥离工艺。20世纪80年代以来,在Trapper矿、约旦磷酸盐矿的开采中采用抛掷爆破和拉斗铲倒堆技术取得了较好的经济效益。我国在露天煤矿抛掷爆破剥离技术研究方面起步较晚,黑岱沟露天煤矿于年采用拉斗铲倒堆工艺并配合采用抛掷爆破技术。
抛掷爆破是利用炸药爆炸产生的能量将部分被爆岩体沿最小抵抗线方向抛掷出去的一种爆破技术。可以实现露天开采工艺环节中的岩石破碎,并且能够实现降低一部分岩石的剥离及运输作业。
现场实际爆破过程为:在爆区及未爆岩体边界采用预裂爆破技术以降低爆破震动效应,预裂爆破先于抛掷爆破主炮孔起爆,在爆区与未爆岩体边界形成预裂面,起爆孔起爆后沿斜线向后排炮孔传递起爆势能,前排炮孔将岩石破碎并将破碎后的岩石沿边坡临空面方向抛掷出去,后排炮孔的抛掷作用由于受到前排炮孔的夹制而减弱,主要起到破碎作用。
抛掷爆破剥离的优点:
(1)增加产量无需再添加设备,也可以说,采用抛掷爆破剥离技术,可利用较小设备来达到目前产量。
(2)当剥采比增大时,利用此技术,通过相同设备可维持目前产量。
(3)一旦了解此方法的原理,就容易产生效益。
(4)可适用于多种条件。可适用于露天煤矿、采石场、磷酸盐露天矿等露天矿;对于煤矿来说,可适用于水平煤层、缓倾斜煤层、单煤层、多煤层。
抛掷爆破能大幅度降低剥离费用,自80年代初,美国、澳大利亚等露天煤矿争先恐后地试验采用此技术,经过近二十年试验研究,取得了一些成果。形成了抛掷爆破-拉斗铲、抛掷爆破-推土机、抛掷爆破-电铲-卡车等多种剥离工艺。目前,还有加拿大、印度、约旦等许多国家的露天矿都采用爆破剥离术。但是此技术并不一定适用于所有露天矿,决定是否采用抛掷爆破的是矿山的地质条件,即煤层倾角、覆盖物的厚度与覆盖岩石的类型。
抛掷爆破剥离技术要求煤层是水平或缓倾斜,覆盖物厚度必须大于10m,覆盖岩石的裂隙、层理不发育,否则,将使爆轰气体泄漏,极大影响抛掷效果,甚至不能采用抛掷爆破。
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露天采矿实现将原位岩矿破碎并采装运往指定场所,通常采用松动爆破将物料破碎至一定块度满足设备采装要求。依据爆破漏斗理论,抛掷爆破是一种加强松动爆破,利用爆破将剥离物料直接抛入无煤区或采空区而不需要重复处理。露天矿的抛掷爆破主要实现两个基本功能:一是破碎岩石,二是将破碎的岩石抛出,既完成了预先松碎环节又完成部分物料的排弃。
有效抛掷率是衡量爆破后抛掷效果和生产生产成本的重要指标,由抛掷到采空区的岩石量与爆堆总量之比表示。有效抛掷率越大,则需要后续剥离设备作业量就相应减少。