姚 曙

（凡口鉛鋅礦， 廣東韶關市 512325）

異質界面控制爆破技術在凡口鉛鋅礦的應用

姚 曙

（凡口鉛鋅礦， 廣東韶關市 512325）

根據巖石爆破破壞機理和爆炸應力波在礦巖與充填體交界面上產生反射與透射的原理，提出大直徑深孔間柱回采異質界面控制爆破技術，在凡口鉛鋅礦得到大量應用并取得很好的爆破效果。

大直徑深孔采礦法；礦柱回采；異質界面控制爆破技術；裝藥結構；最大段藥量

0 前 言

凡口鉛鋅礦自1968年正式投產以來，經過四十多年的開采，礦體開采范圍從上部淺埋區(qū)域逐漸轉到地下將近900m的深部礦體。自1982年大直徑深孔采礦法在凡口鉛鋅礦試驗成功后，經過將近30年的改進和發(fā)展，最終形成了以VCR法爆破、VCR法拉槽分層側向爆破和VCR法拉槽全孔側向爆破3種崩礦方式為主的采礦工藝［1］。目前，礦山主要回采采場為間柱采場和難采礦體，其中間柱采場回采量占年產礦量的60%左右［2］。而采用大直徑深孔采礦法回采間柱時，往往會對充填體產生破壞，造成礦石的貧化損失，甚至導致充填體跨落?？梢?，確保充填體穩(wěn)定性、降低礦石貧化損失是大直徑深孔采礦法回采間柱采場的關鍵技術［3］。

影響間柱回采充填體穩(wěn)定性的因素主要有采場崩礦方式、爆破規(guī)模、孔網參數、充填體質量、充填體厚度和充填體側向暴露面積。本文在分析巖石爆破破壞機理及爆破應力波在不同介質接觸界面上透射和反射特點性的基礎上，探討異質界面控制爆破技術在凡口鉛鋅礦的應用。

1 異質界面控制爆破技術理論

1.1 巖石爆破破壞機理

巖石爆破破壞機理主要有2種理論。一是爆炸氣體產物膨脹壓力破壞理論，爆炸氣體產物作用于炮眼壁，在巖石中產生應力場，引起應力場內巖石質點產生徑向位移，產生的切向拉應力導致徑向裂隙的出現。當不同方向上的質點位移速度不同時，巖石中產生的剪應力使巖石產生剪切破壞。二是爆炸沖擊波引起應力波反射破壞，爆轟波傳到炮孔壁，在巖石內產生壓力波，壓力波在自由面或異種介質交界面處發(fā)生反射和折射。如果反射拉伸波引起的拉應力超過巖石抗拉強度，巖石便發(fā)生破壞。

巖石爆破破壞時，以上2種機理均存在。爆炸氣體膨脹壓力造成的巖石破壞是從爆炸中心向遠處發(fā)展，而爆破沖擊波引起應力波反射造成的巖石破壞是從自由面或異種介質交界面向藥包中心發(fā)展。因此，礦巖與充填體交界面附近的礦巖與充填體的破壞主要是爆破應力波在2種介質交界面發(fā)射的拉伸波引起的。

1.2 爆炸應力波在充填體界面的傳播

間柱采場爆破時，礦巖與充填體交界面處的粘結強度與礦巖和充填體相比均有所降低。爆炸應力波在該異質界面上將發(fā)生復雜的透射與反射，并對爆炸應力波的傳播產生影響。爆炸應力波在充填體內的反射次數不僅取決于巖體和充填體的物理力學性質以及充填體的寬度，還取決于邊孔裝藥結構、邊孔距充填體的距離以及爆破藥量等爆源因素。

2 異質界面控制爆破技術的應用

2.1 邊孔空氣間隔裝藥

采場爆破時影響爆破控制作用和爆破效果的一個重要因素是裝藥結構。邊孔空氣間隔裝藥技術一方面可降低爆炸應力波的作用，降低炸藥脈沖初始應力，減少或避免對相鄰采場充填體的破壞；另一方面可以增強爆生氣體的膨脹作用，延長爆破氣體的作用時間，最終提高爆破的有效能量利用率，使采場礦體得到充分破碎，減少掛壁礦和大塊的產生。

在不同采場應用空氣間隔裝藥結構時，應根據充填體質量及礦體邊界條件的變化調整裝藥結構參數?，F場操作可通過改變裝藥長度與空氣柱長度的比值來調節(jié)爆破作用，從而達到改善爆破效果的目的。

破頂爆破和側崩爆破的邊孔采用空氣間隔不耦合裝藥結構，不耦合裝藥的線密度為中間排炮孔的50%～80%。炸藥之間采用竹筒間隔，間隔距離根據采場結構、礦巖性質和充填體質量確定。常用的裝藥結構方式有1條炸藥（0.67m）間隔1.0m竹筒和1條炸藥間隔1.5m竹筒。

2.2 邊孔距的確定

爆炸應力波在巖體中傳播時，強度隨傳爆距離的增加而減小。礦體與充填體交界面是一個非完全自由面，將邊孔與異質交界面的距離控制在一定的范圍內，可使爆破應力波達到界面時的應力值得到有效地控制。一方面反射拉伸應力超過礦巖的抗拉強度，從而使礦巖得到有效地破碎；另一方面透射壓應力值小于充填體的抗拉強度，避免引起相鄰充填體的破壞。因此，確定邊孔至充填體的距離非常重要。

采用大直徑深孔采礦法回采間柱采場時，采場孔網參數為（2.0～2.3）m×（1.8～2.2）m（孔距×排距），據采場礦巖性質進行適當調整。根據爆炸應力波在異質界面?zhèn)鞑サ脑?，并參考礦房采場結構參數，凡口鉛鋅礦間柱采場爆破邊孔至充填體的最佳距離為1.0～1.2m。

間柱采場爆破時，爆炸應力波在充填體內的透射能力與至藥包的距離關系明顯，因此應增強鑿巖施工管理，確保施工質量，使炮孔偏斜率控制在一定范圍內。

2.3 最大段藥量的控制

大直徑深孔爆破下，最大段藥量是影響爆破區(qū)域內礦巖和充填體穩(wěn)定性的重要因素。在間柱采場爆破過程中，采用孔間微差及合理的起爆順序，可將最大段藥量控制在一定范圍內。

凡口鉛鋅礦間柱回采采用“V”型起爆順序，邊排孔滯后于中間炮孔起爆，使邊孔爆破時有向采場中間的自由面，從而減少對充填體的破壞。邊孔與中間孔起爆微差間隔時間為25～50ms。通過調整孔間微差和起爆順序將采場爆破最大段藥量控制在200kg以內。

3 結 論

（1）采用大直徑深孔采礦法回采間柱采場時，充填體的穩(wěn)定性是確保安全回采的關鍵。異質界面控制爆破技術的應用成功地解決了凡口鉛鋅礦間柱采場爆破時充填體失穩(wěn)的問題。

（2）異質界面控制爆破技術采用邊孔空氣間隔裝藥結構，確定合理的邊孔至充填體的距離，并通過調整合理的起爆順序控制最大段藥量，能很好地保護相鄰采場充填體的穩(wěn)定性。

（3）凡口鉛鋅礦間柱回采時采用異質界面控制爆破技術，爆破效果十分理想，爆破大塊率低、粉礦小、塊度均勻、采場邊界整齊、充填體破壞小，保證了間柱安全回采。

［1］史秀志，邱賢陽，等.凡口鉛鋅礦無底柱深孔后退式崩礦嗣后充填采礦法［J］.采礦技術，2011，11（4）：11－12.

［2］黃剛海.間柱采場深孔爆破落礦采礦工藝關鍵技術數值模擬研究［D］.長沙：中南大學，2010.

［3］衛(wèi) 明，謝 源.安慶銅礦高階段礦柱回采的充填體穩(wěn)定性研究［J］.有色金屬，1998，50（1）：1－4.

［4］蔣志明.異質界面控制爆破技術在安慶銅礦高階段礦柱回采中的應用［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2000，20（3）：40－42.

［5］楊宏寶，陳忠毅.異種介質界面爆破技術在廉江銀礦的應用［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，1997，17（2）：54－57.

［6］董凱程.爆破地震對充填體影響與控制技術研究［D］.長沙：中南大學，2010.

［7］孫再東，劉志祥.礦柱高階段大直徑深孔回采邊孔爆破參數試驗研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，1997，17（3）：28－32.

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［10］姜家寶，陳賢春.高階段大直徑深孔采礦法爆破參數及工藝的優(yōu)化［A］.礦業(yè)研究與開發(fā)，1998：163－165.

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［12］李 政，衛(wèi) 明.光面爆破在高階段大直徑深孔采礦中的應用［J］.礦冶，1998，7（3）：17－21.

2011－11－23）

姚 曙（1966－），男，湖南益陽人，高級工程師，從事采礦工程研究與管理工作。