[发明专利]地下岩石爆破的方法

说明书

发明领域

本发明涉及采矿的领域，包括岩石的爆破和破碎。更具体地，本发明涉及在地下位置处的岩石爆破。

发明背景

在采矿作业中，岩石借助于爆炸装料的有效破碎和破裂要求相当高的技能和专业知识。爆炸装料以恰当的数量置于岩石内的预定位置，且然后通过具有预定时间延迟的引爆装置(detonator)激发，从而提供需要形式的爆破和岩石破碎。通常地，信号通过使用低能起爆线(LEDC)或激波管的非电系统从关联的爆破机器传送到引爆装置。可选择地，电线可用于传送点燃信号到电动引爆装置，或者将更复杂的信号传送到电子引爆装置和从电子引爆装置传送更复杂的信号。例如，此信号可包括备炸(ARM)、解除备炸(DISARM)和用于引爆装置点燃顺序远程编程的延迟时间指令。另外，作为安全特征，引爆装置可存储点燃代码并且仅在接收到来自爆破机器的匹配的点燃代码时响应于ARM信号和点燃(FIRE)信号。电子引爆装置可编程有精确降低到1ms或更少的时间延迟。

有线爆破布置的设立包括爆炸装料在岩石中钻孔内的正确定位，以及关联的爆破机器和引爆装置之间导线的正确连接。该过程通常是人力密集型的且非常依赖于爆破操作员的精确度和责任心。重要的是，爆破操作员必须确保引爆装置与引爆机器处于正确的信号传送关系，以此方式，爆破机器至少能够传送命令信号以控制每个引爆装置，并随后激发每个爆炸装料。爆破布置的构件之间不恰当的连接可导致爆破机器和引爆装置之间失去通信，并因此增加安全的忧虑。需要非常仔细以确保导线在引爆装置和关联的爆破机器之间延伸，而没有可能妨碍经由附接的爆破机器恰当地控制和操作引爆装置的干扰、阻碍、损伤或其他妨害。

无线引爆装置系统提供了用于规避这些问题的潜在可能，从而提高了爆破现场的安全。通过避免在引爆装置和爆破现场的其他构件(例如爆炸机器)之间使用物理连接(例如电线、激波管、LEDC或任意的线缆)，减小了不恰当设立爆破布置的可能性。无线引爆装置的另一优点涉及有助于在爆破现场自动确立爆炸装料和关联的引爆装置。这可包括，例如装载到钻孔中的自动化引爆装置和相应引爆装置与每个爆破装料的自动化关联，比如包括机器人系统。由于爆破操作员能够从完全远程操作的位置设立爆破部署，所以这将在爆破现场的安全上提供明显的改进。然而，此系统带来棘手的技术挑战，很多这些挑战还没有被解决。自动操作的一个障碍是机器人操作和在爆破现场处理引爆装置的困难，特别是在引爆装置不是无线电子引爆装置且需要搭配到或以其他形式联接到电线、激波管或类似物的情况。

与露天采矿相比，地下采矿呈现出明显的挑战。例如，位于地下的矿石主体的破碎和采掘需要仔细的规划和执行。典型地，矿石主体通过开挖隧道或者一个或多个巷道而接近，以在至少一侧上暴露矿面。然后将钻孔钻进表面中并装载爆破装料。通过关联的引爆装置的装料激发破碎了自由面后面的岩石部分，从而暴露了待钻孔和装载的新表面。同时，来自初次爆破的破碎岩石能够通过用于处理的入口隧道去除。经过钻进、装载、爆破和采掘的重复循环，暴露的表面后退到矿石主体中且破碎的矿石被取回。

破碎矿石的采掘可使用驱动的交通工具或远程控制的交通工具来进行，但如上所述，钻孔中引爆装置的远程控制的位置及其与爆炸装料的操作性关联已待开发。

虽然实质上简单，但是如上所述的地下爆破呈现出明显的技术和组织挑战。例如，在技术方面，产生的空腔必须结构健全，且可能需要内部支撑以防止顶部坍塌。为此，矿立柱或矿柱被屡次留在适当的位置以帮助提供顶部支撑，特别是在剩余矿石的爆破和采掘的活动期期间。从而，有价值的矿石主体的部分被有效地“遗留”在地下爆破现场，至少直到空腔已经被结构增强，这减小了矿石采掘过程的效率。

地下采矿作业的复杂性被采矿现场的组织挑战进一步加剧。采矿工人的小组必须仔细协调以优化采矿作业以及接近自由面和破碎岩石两者。例如，不同的组可能需要在不同时间进入自由面以钻进钻孔、装载爆炸物、设立爆破装备、采掘破碎的岩石等。每个组将需要不同套的装备以有效地执行其指定的任务，并且在任何给定的时间，在自由面处可能没有足够的空间以容纳多于一个的组和关联的装备。