某金屬礦山爆破漏斗試驗(yàn)研究與應(yīng)用

江曉松

（貴州開源爆破工程有限公司，貴州 貴陽 551400）

1 工程概況

隨著社會(huì)迅猛發(fā)展，人類對工業(yè)原材料的需求量日益增多，對礦產(chǎn)資源的依賴程度越來越大，礦產(chǎn)資源在日常生活、科技的發(fā)展中的地位是至關(guān)重要。對于巖石破碎問題，爆破是一種較為經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)，現(xiàn)階段硬巖礦山的開采離不開爆破，而爆破破巖不只影響爆破自身的效果、成本、安全，且對后續(xù)出礦等工序產(chǎn)生深深的影響，甚至直接影響礦山整體的生產(chǎn)效率。

礦山生產(chǎn)環(huán)境的變化時(shí)應(yīng)對開采方法、開采參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)條件。影響地下硬巖礦山爆破效果的因素眾多，包括巖石性質(zhì)、巖體節(jié)理裂隙發(fā)育狀況、地應(yīng)力、水賦存情況等。背景礦山部分中段進(jìn)入深部開采，深部中段測得的最大水平地應(yīng)力超過30MPa，應(yīng)對爆破設(shè)計(jì)的孔網(wǎng)參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到高效開采的目的。

圖1 深部井巷

2 技術(shù)分析

該礦當(dāng)前深部采場進(jìn)行爆破所選用的炮孔孔徑、爆破參數(shù)均由經(jīng)驗(yàn)確定，對于現(xiàn)今面對的生產(chǎn)環(huán)境，地壓大幅增加，以往設(shè)計(jì)的回釆爆破參數(shù)一定程度上不適合再應(yīng)用，且使用現(xiàn)階段的爆破參數(shù)進(jìn)行回采設(shè)計(jì)對礦柱、頂板有較大程度的損傷，影響其他相鄰采場回采的安全性。

對于爆破參數(shù)選擇國內(nèi)外礦山常進(jìn)行爆破漏斗試驗(yàn)掌握巖石的可爆性情況，邱勝光等選擇同采場巖性相近的巷道進(jìn)行爆破漏斗試驗(yàn)，利用相似定理獲得了大直徑深孔爆破參數(shù)，應(yīng)用于礦山現(xiàn)場使得大塊率降低3個(gè)百分點(diǎn)，穿爆成本下降9.14%；吳強(qiáng)等以銅鋅礦為研究對象，基于試驗(yàn)提出73mm最佳埋深深度，并通過數(shù)值計(jì)算獲得了爆破漏斗試驗(yàn)的應(yīng)力云圖和位移時(shí)程曲線；楊福波選擇沙溪銅礦典型礦巖單孔小型爆破漏斗試驗(yàn)及變孔距雙孔同段小型爆破漏斗試驗(yàn)，研究最佳埋深、臨界埋深及炸藥單耗，以能量平衡準(zhǔn)則、相似定理計(jì)算，進(jìn)而確定了沙溪銅礦大直徑深孔爆破的鑿巖爆破參。

結(jié)合礦山深部采場爆破參數(shù)優(yōu)化的需要，對該礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查、收集試驗(yàn)礦山的礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)后，對礦山試驗(yàn)巷道試驗(yàn)點(diǎn)的巖石情況進(jìn)行分析，選擇合適廢棄巷道位置開展爆破漏斗試驗(yàn)。選擇與試驗(yàn)采場巖性相同或者相似的廢棄巷道，使用φ90mm藥卷，布置10個(gè)φ100mm孔徑炮孔進(jìn)行單孔爆破漏斗試驗(yàn)，布置5個(gè)φ100mm孔徑炮孔進(jìn)行變孔距爆破漏斗試驗(yàn)，進(jìn)而確定現(xiàn)場使用的2#巖石乳化炸藥的爆破漏斗特性曲線，獲得爆破漏斗的半徑與藥包中心埋深關(guān)系、確定爆破漏斗最佳埋深及最佳埋深比、臨界埋深和爆堆塊度等，并進(jìn)行了分析與研究，推導(dǎo)出深部采場較為合適的孔底距、最小抵抗線和合適的炸藥單耗等參數(shù)。

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 單孔爆破漏斗試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)炮孔布置在廢棄試驗(yàn)巷道腰線上，距離巷道底板1.5m，使用YQ-100型深孔機(jī)在巷道預(yù)布置位置穿鑿10個(gè)φ100mm孔徑炮孔。為確保相鄰炮孔爆破后互不影響，參考相關(guān)研究和巷道巖石性質(zhì)，設(shè)計(jì)相鄰炮孔間的距離為3.5m，炮孔深度在1.2m～2.1m之間，以便于找出最佳埋深。試驗(yàn)使用2號巖石乳化炸藥（長徑比4.5：1），藥卷直徑90mm，單卷長400mm，藥卷重3kg/卷。試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)炮孔均裝填一卷炸藥，即每孔3kg；使用導(dǎo)爆管雷管統(tǒng)一起爆。

圖2 單孔試驗(yàn)炮孔

3.2 變孔距破漏斗試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單孔爆破漏斗試驗(yàn)獲得的最佳埋深基礎(chǔ)上進(jìn)行變孔距多孔同段爆破漏斗試驗(yàn)，以最佳埋深為藥包中心深度，控制裝藥量，通過變孔距同段爆破漏斗試驗(yàn)，獲得多炮孔聯(lián)合作用下的最小單耗q，并類比獲得合適的深孔爆破孔底距。試驗(yàn)設(shè)計(jì)孔間距分別為2.4m、2.8m、3.2m和3.6m，炮孔深度為單孔試驗(yàn)獲得的最佳埋深，共5個(gè)炮孔，根據(jù)孔徑、藥卷直徑每孔選擇使用6kg炸藥進(jìn)行試驗(yàn)。變孔距試驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖見圖3。

圖3 變孔距爆破漏斗試驗(yàn)示意圖

4 試驗(yàn)分析

4.1 單孔爆破漏斗試驗(yàn)分析

將單孔爆破漏斗試驗(yàn)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和表1數(shù)據(jù)分析可知：藥包埋深在1.25m時(shí)漏斗半徑為1.34m，爆破的方量約1.88m3，單耗在1.6kg/m3附近，藥包臨界埋深為1.9m，最佳埋深比為0.66。

4.2 變孔距爆破漏斗試驗(yàn)分析

將單孔爆破漏斗試驗(yàn)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和表2數(shù)據(jù)分析可知：藥包埋深在1.25m時(shí)漏斗半徑為1.34m，爆破的方量約1.88m3，單耗在1.6kg/m3附近，藥包臨界埋深為1.9m，最佳埋深比為0.66。

表1 單孔爆破漏斗試驗(yàn)參數(shù)

表2 變孔距爆破漏斗試驗(yàn)參數(shù)

5 結(jié)論

根據(jù)單孔和變孔距爆破漏斗試驗(yàn)，為了保證深部采場中生產(chǎn)爆破質(zhì)量能達(dá)到礦山生產(chǎn)要求，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為適合現(xiàn)階段開采水平的炮孔孔間距在2.9m～3.1m之間為宜，針對該種巖石、爆破方式的抵抗線大概在2.6m～2.8m之間。試驗(yàn)為后續(xù)落礦回采試驗(yàn)參數(shù)的選擇提供了參考。

圖4 實(shí)驗(yàn)效果圖

圖5 實(shí)驗(yàn)效果圖