謝順林

摘 要：礦山開采，尤其地下采礦工作面開采實(shí)踐中，對爆破落礦大塊率的控制一直以來備受業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視。導(dǎo)致大塊率超標(biāo)的原因眾多，包括礦巖可爆性以及爆破參數(shù)等，因此對大塊率的控制也需要從多方入手，本文即圍繞地下開采淺孔爆破落礦大塊的控制問題展開分析與論述，網(wǎng)能夠引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：地下開采；淺孔爆破；大塊率

穿孔爆破作為地下礦山工作面開采作業(yè)的重要環(huán)節(jié)之一，爆破效果是否理想將直接對后續(xù)鏟裝運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)質(zhì)量產(chǎn)生影響，更關(guān)系到礦山開采的成本效益。而目前評估爆破效果的一大關(guān)鍵指標(biāo)即爆堆大塊率。若開采現(xiàn)場對大塊率的控制效果不佳，則勢必會大大增加開采工作面二次爆破成本，降低采場出礦效率，加重二次破碎工作面，甚至對開采作業(yè)面的安全性產(chǎn)生威脅。因此，在地下開采作業(yè)面淺孔爆破過程中，如何對落礦大塊率進(jìn)行合理控制，已成為相關(guān)工作人員亟待解決的問題之一。

1 落礦大塊率產(chǎn)生原因分析

1.1 礦巖可爆性

礦巖結(jié)構(gòu)可爆性是指開采作業(yè)面巖體巖石等被爆介質(zhì)受爆破方法影響產(chǎn)生破壞的難易程度。如地質(zhì)構(gòu)造、炸藥巖石性能等。以湖北地區(qū)為例，該地區(qū)多數(shù)地下開采作業(yè)面為穩(wěn)定層狀或似層狀矽卡巖，礦巖內(nèi)部層理豐富，加之受到構(gòu)造活動的影響，礦體內(nèi)裂隙、斷層發(fā)育成熟，巖體完整性較差，因此淺孔爆破時(shí)，炸藥所產(chǎn)生沖擊波部分可能通過巖石裂隙結(jié)構(gòu)散發(fā)，裂隙程度與爆炸沖擊波能量衰減速度呈正相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而降低爆破效果，炮孔填塞部分巖塊尚未破碎變在爆堆中形成原生巨塊。

1.2 爆破參數(shù)

地下采礦工作面淺孔爆破效果將受到炮孔復(fù)雜體積以及炸藥爆炸能力等因素的影響。以炮孔布置方式為例，常用的布孔方式有三角形式、矩形式這兩種類型。三角形布控從爆破能力分布利用上來看各炮孔負(fù)擔(dān)面積相互不重復(fù)，整體疊加后悔形成一個(gè)完整的爆破區(qū)域。而對于矩形式布孔而言，單個(gè)炮孔的負(fù)擔(dān)面積存在大量重復(fù)，不但無法確保爆破區(qū)域的有效覆蓋，還可能對開采質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。因此，為確保爆破效果達(dá)到理想狀態(tài)，并保障爆破能量的均勻性，開采實(shí)踐中多選用三角形布孔形式。但一些工程中為布孔方便多采用矩形布孔，這一方案下，極容易在炮孔間應(yīng)力波和爆炸氣體的共同作用盲區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大塊，控制難度大。

2 落礦大塊率控制技術(shù)分析

以S市某礦山為例，該礦山礦區(qū)面積為24.9km2，礦體賦存于硅化矽卡巖、變粒巖含礦帶類，層狀穩(wěn)定，似層狀并向東南側(cè)傾斜，請斜角角度為5～15°，底板圍巖結(jié)構(gòu)為不穩(wěn)定性二云石英片巖，礦體厚度平均為2.0m～5.0m，礦體波阻抗系數(shù)為125.0Mpa/s，抗拉強(qiáng)度為10.0MPa，局部節(jié)理發(fā)育程度成熟，為堅(jiān)固難爆巖石結(jié)構(gòu)。井下工作面采用YT28氣腿式鑿巖機(jī)作為主要設(shè)備，選用一字式釬頭，爆破導(dǎo)管為毫秒延時(shí)導(dǎo)管，選用2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑為32.0mm，質(zhì)量為200.0g，密度為1.25g/cm3，爆破速度在3200.0m/s以上，爆破猛度在12.00以上，爆破作用力在260.0mL以上。結(jié)合該礦區(qū)現(xiàn)場實(shí)際情況以及調(diào)查試驗(yàn)結(jié)果，對本區(qū)域落礦大塊率的控制方法進(jìn)行研究與分析。

2.1 優(yōu)化爆破技術(shù)

為最大限度的控制礦山開采作業(yè)面淺孔爆破中落礦的大塊率問題，可以在合理優(yōu)化爆破技術(shù)的同時(shí)，對炮孔孔距、炮孔布置密集系數(shù)以及排距等關(guān)鍵參數(shù)做出合理設(shè)置。需要特別注意的一點(diǎn)是，最佳的炮孔布置密集系數(shù)并非單純增加炮孔間距以控制爆破炸藥單耗，而是通過排距參數(shù)與孔距參數(shù)的最佳組合，確保工作面破碎效果的理想。受到地質(zhì)條件、礦巖性質(zhì)等一系列因素的影響，炮孔最大控制面積與炸藥最低單耗間的平衡點(diǎn)是動態(tài)可變的，即炮孔布置密集系數(shù)是可調(diào)整的。從控制落礦大塊率的角度上來說，還應(yīng)結(jié)合開采工作面實(shí)際情況，選擇最佳抵抗線參數(shù)，在盡可能降低炸藥單耗并獲得最大單孔控制面積的同時(shí)，得到最大化的爆破礦巖體積。如某開采作業(yè)面即通過淺孔爆破試驗(yàn)的方式，得到最佳抵抗線為0.55m～0.65m，炮孔孔距為1.0m～2.0m，并根據(jù)開采現(xiàn)場節(jié)理裂隙情況以及巖體穩(wěn)定程度等因素，將炮孔布置密集系數(shù)控制在1.8～2.2范圍內(nèi)。上述參數(shù)組合下，所得到的爆破能量利用率最高，落礦大塊率的控制效果也得到了最大化的發(fā)揮。

2.2 合理填塞炮孔

通過實(shí)施此項(xiàng)措施能夠?qū)\孔爆破過程中的爆轟氣體的作用時(shí)間有效延長，強(qiáng)化爆破破碎作用，控制爆炸氣體在傳導(dǎo)過程中的能量損失問題，進(jìn)一步鞏固爆破實(shí)施效果。結(jié)合既往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，淺孔爆破炮孔填塞長度會受到抵抗線以及孔徑大小的影響（正常情況下，炮孔填塞長度≥最小抵抗線長度）。為控制大塊率，確保爆破質(zhì)量，同時(shí)合理控制爆破所產(chǎn)生粉塵問題，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)對大塊的規(guī)格要求以及抵抗線長度，參考開采工作面現(xiàn)場淺孔爆破的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對填塞方式進(jìn)行合理選擇。如某開采作業(yè)面現(xiàn)場最低抵抗線長度為60.0cm，大塊最大邊長需≤80.0cm，開采現(xiàn)場所采用炮孔填塞方式為普通炮泥+水炮泥，總填塞長度為60.0cm，左右兩側(cè)分別填塞長度為10.0cm普通炮泥，中間部分填塞長度為40.0cm水炮泥。在按照該標(biāo)準(zhǔn)控制的同時(shí)，若開采現(xiàn)場觀測到巖石抵抗方向裂隙發(fā)育成熟或前次爆破已經(jīng)對采場前排巖層產(chǎn)生影響，可結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)增加炮孔填塞長度，但仍需低于大塊最大邊長要求。

2.3 科學(xué)設(shè)置爆破參數(shù)

在開采作業(yè)面淺孔爆破過程中，炮孔起爆順序以及爆破間隔時(shí)間等一系列因素均會對爆破質(zhì)量以及大塊率產(chǎn)生影響。既往經(jīng)驗(yàn)表明，微差爆破中微差時(shí)間的選擇會受到如開采作業(yè)面地質(zhì)構(gòu)造、礦石巖性等一系列因素的影響。因此，在實(shí)際工作中，可以基于增強(qiáng)碰撞原理以及應(yīng)力波疊加工作原理對微差爆破參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，參考開采作業(yè)面現(xiàn)場淺孔爆破實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并遵循淺孔爆破“小抵抗線大孔距”的理想爆破效果，應(yīng)用孔內(nèi)分段跳段微差起爆法爆破相鄰排間，應(yīng)用同排同段起爆方法爆破正常擴(kuò)幫采礦區(qū)域，毫秒延期導(dǎo)爆管，微差爆破間隔時(shí)間按照50.0ms控制，符合上述指標(biāo)情況下的大塊率可達(dá)到滿意控制效果。除此以外，部分開采作業(yè)面現(xiàn)場靠近頂板或礦柱部位基于對單響藥量的控制效果，并最大限度環(huán)節(jié)上述區(qū)域受爆破震動作用力的影響，可以優(yōu)先考慮選用微差逐孔起爆方法對排間排內(nèi)進(jìn)行爆破，相鄰炮孔的微差間隔時(shí)間同樣按照50.0ms標(biāo)準(zhǔn)控制。

3 結(jié)束語

既往大量礦山開采實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：會對地下開采礦山作業(yè)面淺孔爆破落礦大塊率產(chǎn)生影響的因素眾多，為合理控制大塊率，必須綜合對多方因素的考量，評估大塊率產(chǎn)生的原因，制定相應(yīng)的技術(shù)措施加以控制。本文上述分析中提出了包括優(yōu)化爆破技術(shù)、合理填塞炮孔、科學(xué)設(shè)置爆破參數(shù)、以及適當(dāng)降低炮孔深度等一系列措施，在礦山開采實(shí)踐中合理應(yīng)用能夠取得良好的效果，并對降低生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)能力，保障開采生產(chǎn)安全意義重大。

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