露天掘り鉱山の穿孔発破技術と隣接斜面の発破対策
穿孔は露天採掘の主要なプロセスです。露天採掘プロセス全体を通じて、穿孔コストは総生産コストの約 10% ～ 15% を占めます。
1. ダウンザホールドリル ダウンザホールドリルは、掘削角度の範囲が広く、機械化度が高いため、補助操作時間が短縮され、ドリルの稼働率が向上します。また、ダウンザホールドリルは柔軟性と操作性に優れ、軽量で、投資コストが低く、特に、さまざまな傾斜穴を掘削することで鉱石の品位を制御し、基礎をなくし、大きな破片を減らし、発破品質を向上させることができます。そのため、ダウンザホールドリルは現在、国内外の中小規模の鉱山で広く使用されており、中硬度の鉱石岩の穿孔に適しています。
2. コーンドリル コーンドリルは、ロータリードリルをベースに開発された現代の新しいタイプの掘削装置です。穿孔効率が高く、運用コストが低く、機械化と自動化の度合いが高いという特徴があり、さまざまな硬度の鉱石の穿孔に適しています。現在、世界中の露天掘り鉱山で一般的に使用されている穿孔装置になっています。
3. 岩石掘削トロリー 岩石掘削トロリーは、鉱業の発展とともに登場した新しいタイプの岩石掘削装置であり、専用のドリルアームまたはスタンドに自動プロペラを備えた1台または数台の岩石ドリルを設置し、歩行機構を備え、岩石ドリルの操作を機械化します。
02 発破作業
発破作業の目的は、硬い固体の鉱石や岩石を破砕し、採掘や積み込み作業に適したブロックサイズの掘削材料を提供することです。露天掘りの総コストのうち、発破コストは約15％～20％を占めています。発破の品質は、採掘、輸送、粗破砕などの設備の効率に直接影響するだけでなく、鉱山の総コストにも影響します。
1. 浅孔発破 浅孔発破で使用される発破孔の直径は比較的小さく、通常は約30〜75 mmで、発破孔の深さは通常5メートル未満ですが、最大約8メートルになることもあります。 岩石掘削トロリーを使用して穴を掘ると、穴の深さを増やすことができます。 浅孔発破は主に、小規模の露天掘り鉱山または採石場、洞窟、トンネル掘削、二次発破、新しい露天掘り鉱山バッグ処理、丘陵斜面の露天掘り単壁溝輸送チャネルの形成、およびその他の特殊な発破に使用されます。
2. 深孔発破 深孔発破は、掘削設備でより深い穴を掘削することにより、鉱山用爆薬の充填空間を発破する方法である。露天掘り鉱山の深孔発破は、主に階段状の生産発破に基づいている。深孔発破の掘削設備は、主にダウンザホールドリルとコーンドリルを使用する。掘削穴は、垂直または傾斜した発破孔に掘削することができる。傾斜した発破孔の充填はより均一であり、鉱石と岩石の発破品質がより良好であり、採掘と積込みに良好な条件を作り出す。地震の影響を軽減し、発破品質を向上させるために、特定の条件下では、大面積の微小差発破、発破孔内の間隔充填、底部の空気間隔充填などの対策を採用して、発破コストを削減し、より良い経済的利益を達成することができる。
3.チャンバーブラストチャンバーブラストは、より多くのまたは大量の爆薬を発破チャンバートンネルに配置することによって発破する方法です。露天掘り鉱山は資本建設期間中および特定の条件下でのみ使用され、採石場は条件が許し、採掘の需要が大きい場合に使用します。 4.多列穴微差発破法近年、掘削機のバケット容量と露天掘り鉱山の生産能力が急速に増加しているため、露天掘り鉱山の通常の採掘と発破では、毎回ますます多くの発破量が必要です。このため、多列穴微差発破や多列穴微差押し出し発破などの大規模な発破方法は、国内外の露天掘りで広く使用されています。多列孔微差発破の利点：（1）一度に大量の発破を生成し、発破回数と発破回避時間を減らし、採掘設備の利用率を向上させます。（2）鉱石と岩石の破砕品質を向上させ、その大塊率は単列孔発破よりも40％〜50％低くなります。（3）穿孔設備の効率が約10％〜15％向上します。これは、作業時間の利用率の向上と、穿孔設備の操作回数と発破後の充填エリアの減少によるものです。（4）採掘、積載、輸送設備の効率が約10％〜15％向上します。
5.多列孔微差押し出し発破工法とは、作業面に発破杭が残っている場合に多列孔微差押し出し発破を行うことを指します。スラグ杭の存在は押し出しの条件を作り出します。一方では、発破の有効作用時間を延長し、爆発エネルギーの利用と破砕効果を向上させることができます。他方では、発破杭の幅を制御し、鉱石や岩石の飛散を防ぐことができます。多列孔微差押し出し発破の微差間隔時間は、通常の微差発破よりも30％〜50％大きいことが好ましいです。わが国の露天掘り鉱山では、50〜100msがよく使用されています。多列孔微差押し出し発破と比較して、多列孔微差押し出し発破の利点は次のとおりです。（1）鉱石と岩石の破砕効果が優れています。これは主に前方のスラグパイルが詰まっているためです。第1列を含む各列の掘削孔は、スラグパイルの圧力下で電荷を増やし、完全に粉砕することができます。（2）発破パイルはより集中しています。鉄道輸送を使用する鉱山の場合、発破前に線路を解体する必要がないため、採掘および輸送設備の効率が向上します。多列穴マイクロ差押し出し発破の欠点は次のとおりです。（1）爆薬の消費量が多い。（2）スラグパイルを収容するために作業プラットフォームの幅が広い必要があります。（3）発破パイルの高さが比較的大きいため、掘削機の操作の安全性に影響を与える可能性があります。 03法面近くの発破対策露天掘り鉱山が下方に延びるにつれて、法面の安定性がますます顕著になります。法面を保護するために、法面近くの発破を厳密に管理する必要があります。国内外の経験によると、主な対策は、微差発破、前割発破、平滑発破を使用することです。 1.微差発破を使用して振動を低減します。微差発破の主な機能の1つは、発破の地震効果を低減することです。微差発破の衝撃吸収効果を十分に発揮させるには、発破セクションの数を増やし、微差間隔時間を制御するように努めることが鍵となります。 2.前割発破を使用して法面を隔離します。法面近くの前割発破は、法面の境界に沿って密集した平行なボーリングホールを1列掘削し、各ホールに少量の爆薬を充填し、採掘区域を発破する前に爆発させ、一定幅の亀裂が得られ、各ボーリングホールを貫通するようにします。この事前亀裂は採掘区域と斜面を分離するため、その後の採掘発破の地震波は亀裂面で強い反射を生じ、そこを通過する地震波が大幅に弱まり、斜面を保護します。 3. 滑らかな発破を使用して斜面を保護します。斜面近くの平滑発破は、境界線に沿って密集した平行なボーリング孔を一列に掘削し、孔内に少量の爆薬を充填し、採掘ボーリング孔の発破後に発破を行い、密集したボーリング孔に沿って平行な岩壁を形成する。平滑発破と前割発破の主な違いは爆発時間である。平滑発破孔の爆発は、採掘孔の最初の数列の爆発よりも遅く、通常は50〜75ms遅れる。また、最後の数列の孔の発破を制御するという別の対策もある。斜面近くの最後の数列の孔の爆薬の量と抵抗線を減らす必要があり、これをバッファ発破と呼び、掘削と発破による斜面への損傷を軽減できる。
