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在露天礦的正常生產中,穿孔作業是露天生產工藝的重要環節之一,它是露天開采的第一道工序。其主要任務是有效地破碎礦巖,為后續的采裝工藝創造有利條件。金屬礦山的礦巖堅硬,條件復雜,穿孔爆破往往成為露天開采的薄弱環節。一般說來,穿孔速度和炮孔質量對爆破、采裝以及破碎等各項作業都有影響,根據礦巖性質不同,生產能力和穿孔費用差別很大。在中硬和堅硬礦巖中,穿孔費用約占礦巖開采成本的10%~20%,在軟巖和煤礦中約占5%~8%。穿孔工作的好壞,對其后的爆破、采裝等工作有很大影響,特別是礦巖堅硬、穿孔技術又不夠完善時,它往往成為露天開采的薄弱環節。因此,如何進一步提高穿孔技術,改善穿孔質量,加速露天礦的建設具有很現實的意義。
穿孔作業的目的是為爆破工作提供放炸藥的孔穴。穿孔作業質量的好壞,在一定程度上取決于穿孔方法與穿孔設備,并直接影響隨后的爆破及采裝工作。
目前露天礦使用的穿孔方法,分為機械穿孔和熱力穿孔。機械穿孔適用于各種硬度的礦巖,是當前最普遍應用的方法;熱力穿孔因成本太高和尚存在一些技術問題,只是在十分堅硬的鐵燧石中應用。此外,化學和聲波穿孔尚在研究之中。
露天礦穿孔設備按其穿孔深度分為深孔和淺孔鑿巖設備。深孔穿孔設備主要是牙輪鉆機和潛孔鉆機。20世紀50年代,鋼繩沖擊式鉆機在我國露天煤礦被廣泛采用,但隨著新型鉆機的不斷研發和應用,鋼繩沖擊式鉆機由于操作笨重、效率低、成本高、對礦巖力學性質的適應性差,已經基本淘汰。在大部分露天礦山的穿孔作業中,已逐漸被潛孔鉆機和牙輪鉆機所取代。小型露天礦山的主要穿孔設備,以及大、中型露天礦的二次破碎、采場邊坡清理、三角巖體清理、根底消除以及露天礦硐室工程等鑿巖作業,則主要用手持式鑿巖機和鑿巖臺車。其分類如下:
露天礦山穿孔設備的選擇,主要取決于礦巖性質、開采規模和炮孔直徑。各種鉆機的合理孔徑和使用范圍如表1-1-1所示。
表1-1-1 各種鉆機可鉆孔徑和使用條件
我國露天礦山各種穿孔設備數量和比重如表1-1-2所示。
表1-1-2 我國露天礦山各種穿孔設備數量和比重