葉海旺 李興旺 袁爾君 雷 濤

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 武漢 430070;2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430070;3.中建三局集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430070)

骨料礦山開采過(guò)程中，由于礦體賦存條件復(fù)雜和爆破工藝參數(shù)取值不合理等因素，容易出現(xiàn)爆破粉礦率偏高的情況。粉礦率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致礦石損失率增加，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受損，并且惡化工作環(huán)境，影響礦山工作人員的身體健康[1]。因此，研究如何降低爆破粉礦率，對(duì)于提高骨料礦山資源利用率，保證礦山經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)流程平穩(wěn)具有重要意義。

目前，一些學(xué)者和工程技術(shù)人員為減少礦山爆破粉礦率開展了大量研究工作。在理論研究方面，徐國(guó)元等[2]通過(guò)爆破破碎試驗(yàn)研究了沖擊能與膨脹能分配比值對(duì)粉礦產(chǎn)出率的影響。邢光武等[3]對(duì)影響爆破粉礦率的主要爆破參數(shù)(如炸藥單耗、最小抵抗線、炮孔密集系數(shù)及上、下線裝藥密度等)進(jìn)行了研究，指出應(yīng)采用綜合控制技術(shù)措施來(lái)降低粉礦率，并得出各項(xiàng)參數(shù)對(duì)粉礦率的影響程度由大到小依次為裝藥結(jié)構(gòu)、線裝藥密度、炸藥單耗、炸藥爆速、抵抗線、炮孔密集系數(shù)。為了分析爆破參數(shù)對(duì)礦巖爆破效果的影響規(guī)律，戴興國(guó)等[4]采用中心組合試驗(yàn)法研究了底盤抵抗線、炮孔間距及炮孔填塞長(zhǎng)度對(duì)爆落礦石大塊率、粉礦率和炮孔延米爆破量的影響規(guī)律，建立了衡量爆破參數(shù)對(duì)礦巖爆破效果影響情況的響應(yīng)面回歸模型，得到了爆破效果最佳的一組爆破參數(shù)。在數(shù)值模擬研究方面，孔坤等[5]采用數(shù)值模擬方法分析了不同裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)粉礦率的影響，在不改變炮孔和炸藥直徑的情況下，通過(guò)改變單層藥包條數(shù)和空氣間隔距離方式，得到最優(yōu)裝藥結(jié)構(gòu)，達(dá)到了降低礦石粉礦率和大塊率的目的。羅志華等[6]通過(guò)數(shù)值模擬研究了徑向不耦合裝藥對(duì)粉礦控制的影響，將確定的最佳裝藥直徑應(yīng)用于實(shí)際采場(chǎng)爆破作業(yè)，取得了較好的爆破效果。郭連軍等[7]為降低粉礦率，通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)不同孔網(wǎng)參數(shù)和延期時(shí)間條件下的不耦合系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析，確定了最佳徑向不耦合系數(shù)，并進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，驗(yàn)證了不耦合裝藥及相應(yīng)參數(shù)的有效性。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究方面，尹岳降等[1]針對(duì)不同巖性的采區(qū)，進(jìn)行了爆破塊度分布的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分析了人工骨料開采爆破塊度分布及粉礦率的影響因素，并給出了不同巖性采區(qū)炸藥單耗的建議值。蔡建德等[8]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)比分析了耦合裝藥、全孔不耦合裝藥和不均勻不耦合裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)爆破效果的影響，認(rèn)為不均勻不耦合裝藥結(jié)構(gòu)崩塌爆破技術(shù)能大幅降低粉礦率和工程成本。

上述研究從理論、數(shù)值模擬和試驗(yàn)等方面對(duì)爆破粉礦率控制技術(shù)進(jìn)行了研究，通過(guò)優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)，達(dá)到了控制爆破粉礦率的目的。但這些研究較少關(guān)注延期時(shí)間對(duì)爆破粉礦產(chǎn)率的影響。隨著我國(guó)數(shù)碼電子雷管管理和推廣應(yīng)用工作的迅速發(fā)展[9]，數(shù)碼雷管質(zhì)量穩(wěn)步提升，使得實(shí)現(xiàn)逐孔毫秒精確延時(shí)爆破成為可能。因此，以優(yōu)化延期時(shí)間為切入點(diǎn)，研究爆破粉礦率控制措施具有重要意義。本研究以某石灰石骨料礦山為例，綜合運(yùn)用巖石動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和工程驗(yàn)證等技術(shù)手段，在不改變孔網(wǎng)參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)的情況下，研究不同孔間延時(shí)對(duì)爆破粉礦率的影響，以期獲得最佳孔間延時(shí)來(lái)降低爆破粉礦率。

1 石灰石動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)

巖石受到外界沖擊荷載作用時(shí)，存在使其破壞由拉伸剪切破壞向粉碎破壞轉(zhuǎn)變的強(qiáng)度閾值，對(duì)應(yīng)到爆破破碎過(guò)程，巖體由粉碎區(qū)向裂隙區(qū)過(guò)渡時(shí)，也存在強(qiáng)度閾值。因此，開展巖石動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，研究其在動(dòng)荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)特性及破碎能耗特征，為巖體爆破破碎判據(jù)的選取提供依據(jù)。

1.1 擺錘沖擊試驗(yàn)

本次沖擊試驗(yàn)所用的巖石試樣取自山西某石灰石礦山，按照巖石動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)對(duì)試樣的要求[10]，將巖石塊樣加工成直徑φ=50 mm、高度H=25 mm的圓柱體試樣。篩選出差別較小的A、B、C 3組試樣如圖1所示。采用圖2所示的擺錘沖擊試驗(yàn)裝置進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。設(shè)計(jì)90°、120°和150° 3種擺角，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣不同沖擊荷載的加載。根據(jù)目前常用的三波法[11]和能量計(jì)算方法[12]處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到試樣沖擊破壞時(shí)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和能量參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 3組巖石試樣Fig.1 Three groups of rock samples

表1 試樣動(dòng)力學(xué)參數(shù)及能量參數(shù)Table 1 Dynamic parameters and energy parameters of the samples

圖2 擺錘沖擊試驗(yàn)裝置示意Fig.2 Schematic of pendulum impact test device

1.2 破碎試樣篩分

3組試樣的典型沖擊破壞形態(tài)如圖3所示。隨著擺角增大，試樣破碎程度逐漸加大，宏觀上表現(xiàn)為碎塊粒度的減小和巖粉的增多。

圖3 試樣典型沖擊破壞特征Fig.3 Typical impact failure characteristics of the samples

為對(duì)試樣破碎程度進(jìn)行定量分析，選用50～37.5 mm、37.5～31.5 mm、31.5～26.5 mm、26.5～19 mm、19～16 mm、16～9.5 mm、9.5～4.75 mm、4.75～0 mm共8種不同尺寸等級(jí)的方孔篩對(duì)試樣碎塊進(jìn)行篩分。依據(jù)《建設(shè)用砂》(GB/T 14684—2011)[13]和《建筑用卵石和碎石》(GB/T 14685—2011)[14]相關(guān)規(guī)定，本研究將直徑≤4.75 mm的碎塊定義為巖粉。同時(shí)，定義巖石碎塊平均破碎粒徑ds描述石灰?guī)r試樣沖擊破壞的破碎程度，公式為

式中，ds為巖石碎塊平均直徑，mm;i為區(qū)間數(shù)，本研究取8;di為每個(gè)直徑區(qū)間篩上巖石碎塊平均直徑，mm;ηi為di直徑的碎塊質(zhì)量占比，%。根據(jù)直徑分區(qū)情況，di取值為每個(gè)直徑區(qū)間上下限的平均值。

試樣碎塊篩分統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)表1和表2，本研究采用曲線擬合方法分析破碎試樣平均破碎粒徑和巖粉率與能耗密度的關(guān)系，結(jié)果如圖4所示。

表2 沖擊破壞后巖石試樣碎塊篩分統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 Statistical results of fragmentation screening of rock samples after impact failure

圖4 巖粉率、平均破碎粒徑與能耗密度的關(guān)系Fig.4 Relationship between rock powder rate，average crushing particle size and energy consumption density

由圖4可知:巖粉率隨著能耗密度增加呈指數(shù)型函數(shù)增長(zhǎng)，平均破碎粒徑隨著能耗密度增加呈負(fù)指數(shù)型函數(shù)降低。從巖粉率變化趨勢(shì)來(lái)看，能耗密度為

2.0 J/cm3左右時(shí)，巖粉率增長(zhǎng)速度開始明顯加快，到3.0 J/cm3左右時(shí)，很小的能耗密度增長(zhǎng)也會(huì)使巖粉率明顯增大;從平均破碎粒徑變化趨勢(shì)來(lái)看，能耗密度為2.0 J/cm3左右時(shí)，平均破碎粒徑的減小趨勢(shì)開始放緩，到3.0 J/cm3左右時(shí)，能耗密度對(duì)平均破碎粒徑的影響已經(jīng)很小。從提高能量利用率的角度考慮，過(guò)高的能量對(duì)破碎塊體平均粒徑的影響不僅不明顯，而且還會(huì)使得巖粉率明顯增加，造成能量的大量浪費(fèi)，因此，選擇合適的能耗密度范圍對(duì)于提高巖石破碎效率具有重要意義。參照文獻(xiàn)[15-16]的研究方法，綜合考慮巖粉率和平均破碎粒徑，可得到本試驗(yàn)中破碎試樣的合理能耗密度范圍為1.85～2.05 J/cm3(圖4中虛線標(biāo)出)。

由于實(shí)際工程中一般使用強(qiáng)度指標(biāo)評(píng)價(jià)巖體破碎的難易程度，找到合理能耗密度范圍對(duì)應(yīng)的動(dòng)載強(qiáng)度范圍，才能更好地指導(dǎo)工程實(shí)踐活動(dòng)。為此，本研究采用曲線擬合方法得到石灰石動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度隨能耗密度的變化特征，如圖5所示。由圖4得到的能耗密度范圍，計(jì)算出此時(shí)巖石的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度為200～205 MPa。為盡量降低巖粉率，在破碎試樣的合理能耗密度范圍內(nèi)，能耗密度應(yīng)取較小值，相應(yīng)地，選擇動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度時(shí)，也應(yīng)取較小值。因此，將巖石動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度200 MPa作為衡量巖石由拉剪切破壞向粉碎破壞轉(zhuǎn)變的強(qiáng)度閾值較為合理。

圖5 動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度與能耗密度的關(guān)系Fig.5 Relationship between dynamic compressive strength and energy consumption density

2 數(shù)值模擬

2.1 爆破粉碎區(qū)破壞判據(jù)

2.1.1 應(yīng)力判據(jù)

巖體爆破破壞時(shí)的粉碎區(qū)范圍與巖體受力有關(guān)，本研究采用Mises破壞準(zhǔn)則[17]對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的應(yīng)力進(jìn)行分析，Mises破壞準(zhǔn)則如式(2)所示，即當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度滿足式(2)時(shí)，可認(rèn)為此處巖體發(fā)生破碎。

式中，σi為Mises應(yīng)力，MPa;σj為巖體動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度，MPa;σ1、σ2、σ3分別為徑向、切向和軸向峰值壓力，MPa。

巖體的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖體特征，基于Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行折減計(jì)算[18]。Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則表達(dá)式為式中，σd為巖石動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度，MPa，可通過(guò)巖石動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)測(cè)定;s、α、D、GSI是與巖體特征相關(guān)的參數(shù)，需根據(jù)具體礦山的地質(zhì)資料進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，可得σd=200 MPa，根據(jù)礦山地質(zhì)資料，可得s=0.35、α=0.55，計(jì)算得到σj=112 MPa。

2.1.2 振速判據(jù)

BAUER等[19]提出了基于爆炸沖擊波引起的質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度(PPV)控制的爆破設(shè)計(jì)方法。由于該設(shè)計(jì)方法概念清晰，操作簡(jiǎn)單，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。PPV值不僅可以作為爆破設(shè)計(jì)的依據(jù)，也可以對(duì)爆破效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。使用該法進(jìn)行爆破損傷分析時(shí)，PPV值和巖體損傷程度的安全判據(jù)[19]見(jiàn)表3。

表3 PPV值和巖體損傷程度的安全判據(jù)Table 3 Safety criteria for PPV values and damage degree of rock mass

2.2 數(shù)值模型構(gòu)建與求解

該礦山鉆孔直徑為140 mm，臺(tái)階高度14 m，超深2 m，孔深16 m，孔距為6.5 m，排距為4 m，裝藥長(zhǎng)度為10.5 m，堵塞長(zhǎng)度5.5 m，臺(tái)階坡面角75°。本研究采用ANSYS/LS-DYDA有限元軟件，根據(jù)礦山現(xiàn)場(chǎng)巖體結(jié)構(gòu)(圖6)、實(shí)際臺(tái)階要素和爆破參數(shù)構(gòu)建的3孔臺(tái)階爆破模型如圖7所示。

圖6 礦山現(xiàn)場(chǎng)巖體結(jié)構(gòu)Fig.6 Rock mass structure of the mine site

圖7 爆破數(shù)值模擬模型Fig.7 Blasting numerical simulation model

在LS-Prepost后處理軟件中設(shè)置巖石、炸藥、堵塞和節(jié)理4種材料模型以及對(duì)應(yīng)模型的基本參數(shù)，材料模型的基本參數(shù)取值見(jiàn)表4至表7。其中，節(jié)理材料模型采用面面接觸單元算法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)理裂隙發(fā)育特征，選取數(shù)值模型中相應(yīng)范圍內(nèi)的單元體，將其重新定義為一個(gè)“Part”，同時(shí)將節(jié)理裂隙與巖體之間的接觸方式設(shè)置為面面自動(dòng)接觸。材料參數(shù)設(shè)置完畢之后，對(duì)模型施加約束條件，設(shè)置求解參數(shù)。在本研究臺(tái)階爆破數(shù)值模擬計(jì)算中，需要設(shè)置不同的孔間延期時(shí)間，因此，在輸出的K文件中添加關(guān)鍵字“INITIAL_DETONATION”，設(shè)置起爆點(diǎn)和起爆間隔時(shí)間。此處，分別設(shè)置0、5、10、15、20、25 ms共6種不同的孔間延期時(shí)間，在ANSYS/LS-DYDA Solver程序中進(jìn)行數(shù)值模擬求解計(jì)算，并比較計(jì)算結(jié)果。

表4 巖石材料模型力學(xué)參數(shù)Table 4 Mechanical parameters of rock material model

表5 炸藥基本性能參數(shù)和狀態(tài)方程參數(shù)Table 5 Basic performance parameters and state equation parameters of explosive

表6 堵塞段材料模型參數(shù)Table 6 Material model parameters of plugging section

表7 節(jié)理材料模型參數(shù)Table 7 Parameters of joint material model

2.3 計(jì)算結(jié)果分析

2.3.1 有效應(yīng)力分析

巖體中有效應(yīng)力等值線如圖8所示，等值線越密，代表該處的應(yīng)力峰值越大。圖8中相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的有效應(yīng)力峰值統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表8，據(jù)此繪制了不同延期時(shí)間各測(cè)點(diǎn)有效應(yīng)力峰值的變化曲線，如圖9所示。

綜合分析圖8、表8和圖9可知:

圖8 模型有效應(yīng)力等值線示意Fig.8 Schematic of the effective stress contour of the model

圖9 不同延期時(shí)間各測(cè)點(diǎn)有效應(yīng)力峰值變化特征Fig.9 Variation characteristics of the peak effective stress at each measuring point with different delay time

表8 不同延期時(shí)間各測(cè)點(diǎn)有效應(yīng)力峰值Table 8 Peak values of effective stress at each measuring point with different delay time

(1)0、5、10、15、20、25 ms這6種延期時(shí)間中，隨著延期時(shí)間增加，同一單元的有效應(yīng)力峰值總體上逐漸減小。毫秒延時(shí)爆破使炮孔按一定順序先后起爆，在保證爆炸應(yīng)力大于巖體的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度的前提下，使得裝藥段的有效應(yīng)力峰值大幅減小。因此，相比同時(shí)起爆，毫秒延時(shí)爆破后巖體破碎產(chǎn)生的粉礦量會(huì)更少。

(2)炮孔底部水平的有效應(yīng)力峰值遠(yuǎn)大于炮孔口水平的有效應(yīng)力峰值。測(cè)點(diǎn)6位于裝藥段下部，各種延期時(shí)間下的有效應(yīng)力峰值普遍在280 MPa以上，遠(yuǎn)大于112 MPa，此處產(chǎn)生的粉礦量較多，但這也能減少根底的產(chǎn)生。從炮孔口水平到炮孔底部水平，隨著測(cè)點(diǎn)下移，有效應(yīng)力峰值先減小后增大，然后再減小，最后增大。其中，測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)4的有效應(yīng)力峰值減小的原因在于測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)4位于節(jié)理附近，節(jié)理的存在使爆炸應(yīng)力波發(fā)生了衰減。但測(cè)點(diǎn)4附近的有效應(yīng)力峰值仍大于112 MPa，節(jié)理的存在反而會(huì)使此處的巖體更容易發(fā)生過(guò)度破碎而產(chǎn)生粉礦。而20 ms 和 25 ms 時(shí)，測(cè)點(diǎn)4附近的有效應(yīng)力峰值比其他4種延期時(shí)間要小，所以產(chǎn)生的粉礦量也會(huì)相對(duì)較少。

(3)6種延期時(shí)間中，20 ms和25 ms時(shí)的有效應(yīng)力峰值變化曲線出現(xiàn)了相近甚至幾乎重疊的部分，兩種延期時(shí)間下，從炮孔口到炮孔底部各測(cè)點(diǎn)有效應(yīng)力峰值的差值相較于0、5、10、15 ms時(shí)更小。當(dāng)各測(cè)點(diǎn)有效應(yīng)力峰值相差過(guò)大時(shí)，容易造成巖體的不均勻破碎，所以延期時(shí)間為20 ms和25 ms時(shí)， 巖體的爆破破碎效果會(huì)更好。

2.3.2 PPV值分析

不同延期時(shí)間下各測(cè)點(diǎn)的PPV值見(jiàn)表9，據(jù)此繪制了不同延期時(shí)間下不同測(cè)點(diǎn)的PPV值變化曲線，如圖10所示。

表9 不同延期時(shí)間各測(cè)點(diǎn)PPV值Table 9 PPV values of each measuring point at different delay time

由圖10可知:0、5、10、15、20、25 ms這6種延期時(shí)間中，隨著延期時(shí)間增加，同一單元的PPV值總體上逐漸減小。從炮孔口水平到炮孔底部水平，隨著測(cè)點(diǎn)的下移，PPV變化規(guī)律與有效應(yīng)力峰值變化規(guī)律類似，整體呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，而在測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)4的PPV值出現(xiàn)2個(gè)波谷，是由于測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)4位于節(jié)理附近，節(jié)理的存在使PPV值發(fā)生了衰減。與其他4種延期時(shí)間相比，延期時(shí)間為20 ms和25 ms時(shí)，產(chǎn)生粉礦較多的孔底水平測(cè)點(diǎn)5和測(cè)點(diǎn)6，PPV值明顯降低，毫秒延時(shí)爆破起到了減振作用，減輕了因PPV值過(guò)大而引起的巖體過(guò)度破碎，從而減少了粉礦的產(chǎn)生。但從PPV值未達(dá)到254 cm/s的巖體區(qū)域來(lái)看，20 ms時(shí)測(cè)點(diǎn)1，2，4的PPV值分別為99、46、195 cm/s，而25 ms時(shí)分別為86、48、186 cm/s。由表3中的巖體損傷程度判據(jù)可知，此時(shí)巖體主要發(fā)生拉伸層裂或者產(chǎn)生嚴(yán)重的拉伸裂隙及一些徑向裂隙，PPV值越接近254 cm/s，由爆破引起的巖體裂隙發(fā)育、拓展和貫通程度越高，能在一定程度上減少大塊的產(chǎn)生，巖體破碎效果會(huì)更好。因此，兼顧大塊比例控制，與25 ms相比，20 ms時(shí)各測(cè)點(diǎn)的PPV值總體上更接近254 cm/s，巖體破碎效果更佳。

圖10 不同延期時(shí)間各測(cè)點(diǎn)的PPV變化特征Fig.10 Variation characteristics of PPV values at different delay time

綜上所述，以降低爆破粉礦產(chǎn)率為目標(biāo)，并兼顧控制爆破大塊產(chǎn)率，從有效應(yīng)力和爆破振動(dòng)峰值速度兩個(gè)方面對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析可得:6種不同的孔間延期時(shí)間中，粉礦率控制效果和臺(tái)階爆破效果最佳的延期時(shí)間為20 ms。

3 礦山現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)

山西懷仁某骨料用石灰石礦山的主要巖石類型為灰?guī)r。原有爆破方案使用3段非電導(dǎo)爆管雷管起爆，毫秒延期時(shí)間為50 ms，在此延期時(shí)間下，巖體爆破后塊度過(guò)小，產(chǎn)生的粉礦量較多，礦石損失較嚴(yán)重。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，將優(yōu)化后的延期時(shí)間(即20 ms)應(yīng)用于礦山生產(chǎn)爆破，爆破試驗(yàn)場(chǎng)地位于礦山3#采區(qū)1 380 m標(biāo)高臺(tái)階，如圖11所示。

圖11 爆破試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Fig.11 Blasting test site

延期時(shí)間優(yōu)化前后典型的爆破塊度分布照片如圖12所示。結(jié)合Split-Desktop塊度分析統(tǒng)計(jì)法和篩分法進(jìn)行了爆堆各區(qū)域爆破塊度分布統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表10和表11，據(jù)此繪制的粒徑級(jí)配曲線分別如圖13和圖14所示。結(jié)合圖12至圖14可知:優(yōu)化延期時(shí)間后，爆破粉礦率明顯減小，各粒徑區(qū)間碎塊占比也更為均勻。

圖14 塊度篩分級(jí)配曲線Fig.14 Grading curves of fragmentation screen

表10 Split-Desktop塊度分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Table 10 Statistical data by Split-Desktop block analysis

表11 巖石碎塊篩分質(zhì)量統(tǒng)計(jì)Table 11 Screening quality statistical results of rock fragments

圖12 延期時(shí)間優(yōu)化前后爆破效果對(duì)比Fig.12 Comparison of the blasting effects before and after delay time optimization

圖13 Split-Desktop塊度分析級(jí)配曲線Fig.13 Grading curves for Split-Desktop lumpiness analysis

本研究結(jié)合表10、表11數(shù)據(jù)計(jì)算爆堆各區(qū)域粉礦率以及爆堆總體粉礦率，即:各區(qū)域總體粉礦率=(篩分時(shí)≤4.75 mm的巖石碎塊占篩分最大直徑75 mm巖石碎塊的比重)×(Split-Desktop塊度分析時(shí)≤75 mm的巖石碎塊占比)。通過(guò)上述表達(dá)式計(jì)算得到各區(qū)域總體粉礦率，求其平均值得到爆堆整體粉礦率。相關(guān)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表12。由表12可知:與50 ms相比，孔間延期時(shí)間為20 ms時(shí)，總體粉礦率降低了6.12%，大塊率也有所降低，爆破塊度分布也更為均勻。

表12 優(yōu)化前后粉礦率Table 12 Powder ore rates before and after optimization

4 結(jié) 論

(1)綜合運(yùn)用巖石動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等技術(shù)手段，通過(guò)優(yōu)化礦山臺(tái)階爆破孔間延期時(shí)間，達(dá)到了降低骨料礦山爆破粉礦率的目的。

(2)基于動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果開展了不同孔間延期時(shí)間爆破數(shù)值模擬研究，綜合分析有效應(yīng)力和爆破振動(dòng)速度峰值可知:0、5、10、15、20、25 ms這6種孔間延期時(shí)間中，臺(tái)階爆破效果最佳、產(chǎn)生粉礦量較少的延期時(shí)間為20 ms。

(3)將礦山生產(chǎn)爆破的孔間延期時(shí)間由50 ms調(diào)整為20 ms后，爆破粉礦率降低了6.12%，大塊率也有所降低，孔間延期時(shí)間優(yōu)化應(yīng)用效果較好。

(4)開展排間延期時(shí)間對(duì)爆破粉礦產(chǎn)率影響的研究是后續(xù)工作方向。