
露天石膏矿开采:从钻孔到爆破
露天矿山是如何开采石膏矿的?从使用凿岩台车钻孔、装药,到控制爆破与爆破安全,用通俗易懂的语言带您了解石膏从开采面到工厂的完整流程。
简短回答: 露天石膏矿的开采从钻孔开始。凿岩台车借助压缩机的压缩空气,在矿山台阶上钻出炮孔。每个炮孔的大部分会填满炸药,剩余部分用潮湿的石膏碎屑填塞捣实,随后将炮孔串联成回路。爆破作业只能由具备资质的爆破员按照矿山批准的方案进行。
本文是“技术、标准与规范”系列文章的一部分;若想全面了解,请阅读石膏凝结时间。
每一袋石膏在运抵工厂之前,都曾是山体中白色台阶的一部分。在本文中,我们将结合塞姆南 Gach Sahar 团队的现场经验,用通俗的语言解释石膏矿的剥离步骤。本文仅供了解参考,并非施工指南。如需了解当地情况和生产背景,请阅读塞姆南石膏矿一文。
什么是石膏矿开采?
石膏矿开采是指将原石膏(水合硫酸钙)从矿体中分离出来,并将其破碎成适合装载和运输至工厂的块状物。在伊朗,石膏通常采用露天开采法,作业一般呈阶梯式推进——即矿山一层一层往下开采,每一层台阶都有一个“开采工作面”。
石膏的硬度决定了它无法仅凭铲车和装载机直接挖出。因此,在大多数石膏矿中,都需要连续进行两项核心工作:钻孔和爆破。
第一阶段:使用凿岩台车钻孔
钻孔作业通过风压压缩机和凿岩台车来完成。压缩机产生压缩空气,凿岩台车利用钻头在岩石中推进并钻出炮孔。不同矿山的炮孔直径和深度并不完全相同。
炮孔直径取决于什么?
炮孔直径取决于压缩机和凿岩台车的功率。功率更强的设备可以钻出更宽的炮孔。
什么决定了炮孔的深度?
深度则取决于矿山的具体情况。这里有三个决定性问题:
例如,假设每个炮孔的直径为 70 毫米,深度为 3 米。操作员使用钻头和凿岩台车钻出这 3 米深的孔,并将炮孔在台阶上按规则的网络排列整齐。
第二阶段:装药;炮孔里装的是什么材料?
炮孔内装药量的多少取决于石膏的硬度。在石膏矿中,通常约有三分之二的炮孔会被炸药填满。这些材料包含三个部分:
炸药的种类、用量以及每个炮孔的装药方式由矿山批准的爆破设计方案决定,而非人为随意决定。
第三阶段:什么是“已装药且平整”的炮孔?
炮孔顶部三分之一的空间仍然是空的。这部分用以往爆破剩余的石膏碎屑填充;这些碎屑事先已经过轻微湿润。用长木制工具将这些碎屑捣实,使炮孔口与地面平齐。
现在,每个炮孔口只露出一对连接着电雷管的导线。在矿工的专业术语中,这被称为炮孔“已装药且平整”:已装药,是因为其中包含了炸药和雷管;平整,是因为孔口已与地面平齐。
第四阶段:炮孔连接与控制爆破
下一个问题是炮孔之间是如何连接的。假设在爆破区域内,纵向有 20 个炮孔,横向有 10 个炮孔,总共钻了 200 个炮孔。这 200 个炮孔的雷管导线采用串联(而非并联)方式连接在一起。工作面末端会剩下两根导线。只要在这两根导线上通电,雷管就会动作并完成爆破。
石膏矿爆破安全
爆破前,必须严格保持与炸药及爆破地点的安全距离。这需要在钻孔人员的协调下进行,矿山内的所有人员必须朝着与爆破相反的方向撤离至避难所并留在那里。
矿山安全规程也有几项明确的规定:
简而言之,涉爆作业必须由经过培训且持有资质的人员进行,任何环节都不得在没有专业资质的情况下盲目凭经验操作。
爆破后:从工作面到石膏袋
爆破将石膏矿石破碎成块状,随后由装载机装车并运往工厂。块体的大小至关重要,因为它们必须能够放进破碎机的进料口。
在工厂里,石膏经过破碎、煅烧、研磨和级配。未经煅烧、仅经过适当级配的石膏,即作为农业用原石膏供应。煅烧工艺也决定了产品属于哪个系列;我们在阿尔法与贝塔石膏的区别一文中对此进行了说明。颗粒大小对施工现场石膏性能的影响,您也可以在石膏级配一文中阅读到。
塞姆南 Gach Sahar 工厂自 1363 年(波斯历)起便在塞姆南莫门阿巴德(Momenabad)将当地的石膏矿石转化为建筑石膏。最终的产品,从底层石膏采购到面层石膏采购,正是当年开采工作面中的那块岩石。如需对比这些产品,请参考塞姆南石膏种类指南。
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常见问题
石膏矿是如何开采的?
在露天矿山中,首先使用凿岩台车和压缩机钻出炮孔,然后将炮孔装药并用潮湿的石膏碎屑覆盖,将炮孔串联后由具备资质的爆破员进行爆破。破碎后的矿石经装载后运往工厂。
铵油炸药在石膏矿中起什么作用?
铵油炸药是炮孔中的主要大容量装药,填满了大部分空间。由于其敏感度较低,需要配合电雷管的乳化炸药或甘油炸药来引发爆炸。
什么是“已装药且平整”的炮孔?
这意味着炸药和雷管已放入炮孔中,其顶部三分之一用潮湿的石膏碎屑捣实,使孔口与地面平齐,且只露出一对导线。
谁有权在矿山进行爆破?
根据矿山安全规程,只能由矿山主管指定的爆破员,并按照技术负责人的批准方案在安全负责人的监督下进行。
石膏矿中炮孔的深度和直径是多少?
没有固定数值。直径取决于压缩机和凿岩台车的功率,深度取决于开采工作面的高度和开采量。例如,直径 70 毫米、深度 3 米的炮孔。