張?jiān)瞥?/p>

（招金礦業(yè)股份有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400）

若羌縣昌運(yùn)三峰山金礦礦石組成主要為黃鐵礦化凝灰?guī)r質(zhì)碎裂巖；礦體上下盤(pán)均為綠泥石化片巖，均較為破碎，上盤(pán)巖石尤為嚴(yán)重（本文著重討論上盤(pán)）。

因本礦采用淺孔留礦法落礦，礦體上下盤(pán)較為破碎，落礦過(guò)程中在崩落礦石的同時(shí)大量的上盤(pán)圍巖也隨礦石一同崩落，造成采場(chǎng)貧化率居高不下；且因上盤(pán)圍巖大量片幫，雖耗費(fèi)大量工時(shí)進(jìn)行支護(hù)加固，但效果甚微，同時(shí)對(duì)安全出礦造成了極大的安全隱患。本文利用戴俊、王文龍、宗琦等對(duì)巖石爆破壓碎圈與裂隙圈的計(jì)算成果將其運(yùn)用到工程實(shí)際中，保證在落礦的同時(shí)對(duì)礦體上下盤(pán)產(chǎn)生較小的破壞，尋求和理的爆破參數(shù)。

1 相關(guān)參數(shù)

由第三方鑒定機(jī)構(gòu)對(duì)巖石做相關(guān)試驗(yàn)所得相關(guān)數(shù)據(jù)如下。

表1 礦石及圍巖相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 炸藥相關(guān)參數(shù)

2 原爆破工藝

采場(chǎng)礦體平均厚度為2.5m、平均傾角80°。因設(shè)備及施工技術(shù)力量等原因采場(chǎng)落礦一直采用較傳統(tǒng)的平行炮孔布置。如圖1所示：邊孔布置在礦體邊界線上，導(dǎo)致在落礦的同時(shí)對(duì)上盤(pán)巖石造成較大破壞。

圖1 邊眼布置示意圖

3 分析及優(yōu)化

因兩邊炮眼布置在礦體與圍巖交界處，爆破產(chǎn)生的沖擊波會(huì)對(duì)上盤(pán)圍巖造成較大的壓碎及拉伸破壞，造成上盤(pán)大面積片幫，現(xiàn)擬尋求合理的炮眼邊距，分析如下：

應(yīng)力波在傳播過(guò)程中遇到層理面、節(jié)理面等或介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)力波的一部分會(huì)從交界面反射回來(lái)，另一部分應(yīng)力波則會(huì)透射進(jìn)入第二種介質(zhì)。

理論上首先要保證透射到圍巖的徑向應(yīng)力波小于上盤(pán)巖石的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度 即：小于28MPa （相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）。

由透射應(yīng)力推測(cè)出入射應(yīng)力與反射應(yīng)力。

則應(yīng)力波傳至礦體邊界時(shí)的最大應(yīng)力為86MPa。

根據(jù)炮孔直徑43mm、表2 可得出：

徑向不耦合裝藥系數(shù)為K=1.3 軸向不耦合系數(shù)為1。

利用相關(guān)文獻(xiàn)[1]成果進(jìn)行計(jì)算：

平均爆轟壓

入射壓力

因爆轟產(chǎn)物撞擊藥室時(shí),壓力會(huì)明顯增大8～11倍，由此計(jì)算得出不耦合裝藥時(shí)藥室受到的沖擊壓力為：

P2=10P2=3356MPa

應(yīng)力波區(qū)衰減系數(shù)

沖擊波區(qū)衰減系數(shù)

因孔壁的初始?jí)毫π纬傻臎_擊波在巖體中傳播不斷衰減，爆炸應(yīng)力波的衰減公式為：

可求出 r=155mm。

因不確定整個(gè)衰減過(guò)程為應(yīng)力波衰減還是沖擊波衰減，暫時(shí)按小值β計(jì)算，下文驗(yàn)證時(shí)會(huì)明確。

由此可知若要爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波不破壞上盤(pán)的圍巖，最邊眼炮孔距離上盤(pán)巖石最小邊界距離為155mm。

4 驗(yàn)證

但在保證確保在保護(hù)上盤(pán)巖性不被破壞的同時(shí)，還要保證礦石能被順利的爆破采出，則要驗(yàn)證爆破產(chǎn)生的壓碎圈半徑或裂隙圈半徑大于155mm。

驗(yàn)算：采用不耦合裝藥時(shí)壓碎圈半徑為：

若壓碎圈半徑大于155mm則可行，否則繼續(xù)驗(yàn)證裂隙圈半徑：

則只要邊孔只要布置在距邊界155mm～394mm之間均可保證達(dá)到理想效果。

計(jì)算所得裂隙圈半徑為17.8倍炮孔半徑，基本符合裂隙圈半徑為裝藥半徑的10～15倍：此計(jì)算方法可靠。

根據(jù)理論計(jì)算所得出的結(jié)論應(yīng)用到實(shí)際中，在具體進(jìn)行炮孔布眼時(shí)，將邊眼炮孔布置在距邊界160mm～400mm處進(jìn)行試驗(yàn)。

5 試驗(yàn)及成果

依據(jù)理論成果指導(dǎo)實(shí)踐，在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)邊眼布置在160mm時(shí)對(duì)上盤(pán)巖石還是有較大破壞。初步分析是因?yàn)樵囼?yàn)樣品的代表性、巖石的不均勻性，泊松比及理論的估算性等問(wèn)題較為復(fù)雜，對(duì)結(jié)果都會(huì)有相應(yīng)的影響。經(jīng)試驗(yàn)所得邊孔布設(shè)在距邊界200mm～450mm時(shí)效果較好。最終炮眼布設(shè)原則為：不同排距之間邊眼錯(cuò)動(dòng)一定距離（200mm左右），并且所有炮眼間距在800mm～900mm時(shí)爆破效果較為理想。

試驗(yàn)最終確定最優(yōu)邊孔布置及實(shí)際效果圖如圖2、圖3所示：

圖2 邊孔優(yōu)化圖

圖3 實(shí)際爆破效果圖

6 結(jié)語(yǔ)

從實(shí)際爆破效果圖上可清晰的看出兩炮孔爆破后所形成的裂隙圈痕跡，驗(yàn)證了爆破取得了良好的效果。本文雖然只針對(duì)本礦山不耦合裝藥爆破進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析計(jì)算，但同樣也可對(duì)類似工程起借鑒作用。只有將理論與實(shí)踐相互結(jié)合，才會(huì)更好的發(fā)揮作用。