盤龍鉛鋅礦中深孔爆破參數試驗研究

支 偉，羅 佳，王麗紅

(1.廣西中金嶺南盤龍鉛鋅礦有限公司， 廣西來賓市 546100；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南長沙 410012；3.國家金屬采礦工程技術研究中心， 湖南長沙 410012)

盤龍鉛鋅礦中深孔爆破參數試驗研究

支 偉1，羅 佳2，3，王麗紅2

(1.廣西中金嶺南盤龍鉛鋅礦有限公司， 廣西來賓市 546100；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南長沙 410012；3.國家金屬采礦工程技術研究中心， 湖南長沙 410012)

盤龍鉛鋅礦計劃采用中深孔落礦回采間柱采場，為了得到中深孔落礦合理鑿巖爆破參數，進行了爆破漏斗試驗。通過單孔爆破漏斗試驗、多孔同段爆破漏斗試驗和斜面臺階爆破試驗，并且參考礦山生產現有的爆破參數，推薦中深孔落礦合理的鑿巖爆破參數為孔徑60 mm，最小抵抗線1.36 m，孔底距1.72～2.05 m。

中深孔落礦；爆破參數；爆破漏斗

0 引 言

與淺孔落礦相比，中深孔落礦[1-3]作業人員固定在鑿巖巷道和出礦進路作業，人員不用進入采空區內，作業相對安全；隨著中深孔鑿巖設備的發展，扇形中深孔鑿巖效率極大的提高，中深孔采場落礦準備時間越來越短；同時，中深孔一次爆破量大，采場生產能力大，生產成本低。因此，中深孔落礦越來越受到各大礦山的青睞。然而，中深孔落礦炮孔直徑大，孔網參數復雜，對鑿巖爆破參數要求較高，合理的鑿巖爆破參數對發揮工藝優勢作用顯著，尋求中深孔落礦合理最優的參數，一直是各大礦山追求的目標。獲得合理鑿巖爆破參數的主要方法如下[4-8]:

(1)爆破漏斗試驗推導，利用利文斯頓爆破理論，根據現場爆破漏斗試驗結果，推導得出不同炮孔直徑下的爆破參數；

(2)經驗公式推導，根據礦山情況，利用經驗公式直接求得爆破參數；

(3)現場試驗，根據經驗，劃定參數合理區間值，通過現場實踐，得出合理參數。

盤龍鉛鋅礦采用分段鑿巖中深孔落礦回采間柱，并在-170中段514采場進行采礦方法現場試驗。由于礦山沒做過針對地下開采的爆破漏斗試驗，并且一步驟采場采用淺孔回采，現有的鑿巖爆破參數是在多年的實踐中積累下來的經驗參數。分段鑿巖階段礦房法為礦山新引進的采礦方法，該方法對鑿巖爆破參數要求極高，礦山沒有鑿巖爆破現場經驗積累，并且只有合理的爆破參數才能發揮該方法的最大優勢，鑒于此，通過充分調研探討，決定進行爆破漏斗試驗，實現降低大塊率、降低采礦成本的目的，為礦山中深孔爆破推薦合理的鑿巖爆破參數。

1 爆破漏斗理論

根據C.W.Livingston爆破理論，實際爆破時，只要藥包的長徑比不大于7，即可看作是球狀藥包爆破。隨著爆破理論的不斷研究發展，近幾年來，國外一些研究人員進行了現場試驗，研究表明:當藥包的長徑比不大于8～10時，均可視為球形藥包。

根據爆破理論，在礦山現場生產柱狀裝藥時，將裝藥參數改用單位長度裝藥量q，爆破相似原理依然成立，即爆破相似關系可用量綱L-q1/2表示:

式中，Lx、Lb分別為相對應的炮孔線性參數，如抵抗線或孔底距等，m；qx、qb分別為柱狀藥包爆破原型與爆破模型的單位炮孔裝藥量，kg/m。

2 爆破漏斗試驗方案

2.1 試驗步驟

根據爆破漏斗理論和礦山試驗的目的，確定盤龍鉛鋅礦中深孔爆破參數試驗研究的步驟為:

(1)在井下選擇合適位置，進行單孔爆破漏斗試驗，以尋求裝藥量為Q時的最佳埋置深度Lj，最佳爆破漏斗半徑R等參數；

(2)以單孔爆破漏斗試驗得到的裝藥深度Lj，進行多孔同段爆破漏斗試驗，尋求最佳孔間距a，計算試驗研究條件下的單位炸藥單耗q；

(3)選擇井下合適位置，進行單孔斜面臺階爆破，測量炮孔爆開位置與自由面的最大距離，即為爆破的最佳抵抗線W；

(4)將上述試驗得到的參數，依據爆破理論，推導得出礦山中深孔爆破合理參數。

2.2 試驗地點

試驗地點的選擇以與采場礦巖條件相似為原則，盡量選擇在靠近采場的礦體中。通過現場綜合比較，確定在-170 m中段520礦塊和522礦塊采場出礦巷內。試驗巷道及試驗炮孔布置見圖1。

圖1 爆破漏斗試驗地點

2.3 鑿 巖

分段空場嗣后充填采礦法孔距為Φ60 mm，考慮試驗的可操作性，爆破漏斗試驗孔徑采用Φ40 mm，即7655鉆機配Φ38 mm釬頭鑿巖。

單孔爆破漏斗試驗時，應保證相鄰爆破漏斗的形成不受影響，根據類似礦山爆破漏斗試驗經驗，設計相鄰炮孔間距大于1.5 m，兩組炮孔，每組9個炮孔，深度分別為:0.40，0.45，0.50，0.55，0.60，0.65，0.70，0.80，0.90 m。

單孔爆破漏斗試驗做完，即進行多孔同段爆破漏斗試驗。鉆孔深度為單孔爆破漏斗試驗所得到的最佳藥包埋深，布置兩組炮孔，每組炮孔7個，設計以1.5R、1.75R、2.0R、2.25R、2.5R和2.75R的孔間距進行多孔同段爆破。

在巷道合適位置進行斜面臺階爆破試驗，炮孔深1.8 m，角度在40°～50°左右，確保斜面抵抗線在0.3～1.1 m范圍內變化，炮孔角度可根據現場鑿巖條件適當變化，布置兩個炮孔。

2.4 裝藥、爆破

爆破漏斗試驗采用礦山現用2＃巖石乳化炸藥，試驗前，對試驗用的藥卷進行了實測，藥卷直徑為32 mm，藥卷長度220 mm，藥卷重量200 g/卷。

單漏斗爆破試驗和多孔同段爆破漏斗試驗每孔2卷，現場裝藥實測，實際藥包長徑比約8.33～9.7，可以視為球形藥包。

爆破采用導爆管孔底反向雷管起爆，單孔爆破漏斗試驗時，可以一次爆破多個炮孔，確保爆破炮孔之間無影響即可；多孔同段爆破漏斗試驗時，采用同段別導爆管雷管孔底一次起爆。

3 試驗結果分析及參數推薦

3.1 單孔爆破漏斗試驗

單孔爆破漏斗試驗炮孔編號分別為11＃～19＃和21＃～29＃，其中26＃孔因為周邊炮孔爆破的影響，炮孔周邊巖石破碎，炮孔堵塞，未進行裝藥。其余炮孔試驗結果見表1。

表1 盤龍鉛鋅礦單孔爆破漏斗試驗數據統計

采用最小二乘法原理，對試驗所得的數據進行三次項回歸，得到試驗數結果爆破漏斗體積V-藥包中心埋深l和爆破漏斗半徑R-藥包中心埋深l的多項表達式為:

式中:V——試驗條件下的單孔爆破漏斗體積，m3；

R——試驗條件下的單孔爆破漏斗半徑，m；l——試驗條件下的藥包中心埋深，m。

根據試驗結果數據，作出V-l、R-l之間的特征曲線圖，分別見圖2、圖3。

采用最小二乘法求解三次函數V-l和R-l的極值，求得試驗條件下單孔爆破漏斗的最佳爆破參數為:

最佳藥包中心埋深lj＝0.45 m；

最佳爆破漏斗體積Vj＝0.05003 m3≈0.050 m3；最佳爆破漏斗半徑Rj＝0.507 m。

圖2 爆破漏斗試驗V－l特征曲線

圖3 試驗條件下R－l特征曲線

3.2 多孔同段爆破漏斗試驗

多孔同段爆破漏斗試驗在-170 m水平522礦塊東頭采場出礦巷中進行，孔深0.60 m，藥包中心埋深為0.45 m，第一組炮孔編號為31＃～37＃，第二組炮孔編號為41＃～47＃。

爆破后對炮孔間的爆破漏斗的形態、體積進行了測量，同時對爆破漏斗進行了正面攝影，爆破漏斗輪廓見圖4。

圖4 爆破漏斗試驗輪廓

根據多孔同段爆破漏斗試驗，在垂直炮孔連線方向上，溝槽的發肓半徑在0.57 m左右，溝槽深度小于藥包中心埋深，與單孔爆破漏斗試驗類似。其中1＃～2＃孔、2＃～3＃孔、3＃～4＃孔間沒有明顯孔間脊柱。34＃～35＃孔和44＃～45＃孔間留有較明顯的孔間脊柱。多孔同段爆破試驗破碎塊度比單孔爆破漏斗試驗時好，爆破漏斗體積也較之增加。

根據上述爆破結果，在試驗條件下，盤龍礦最佳孔底距為最佳漏斗半徑的2倍左右，即1.0～1.2 m，此時炸藥單耗為0.456 kg/t。

3.3 斜面臺階爆破試驗

斜面臺階爆破試驗在-170 m水平520礦塊拉底巷道中打傾斜炮孔試驗，共爆破2個炮孔，試驗情況及結果見表2。

表2 斜面臺階爆破試驗結果

從現場爆破情況可以看出，兩組炮孔爆破均塊度均勻，大塊率較低。取表2中最小抵抗線平均值，在試驗條件下，最大抵抗線為0.79 m。

3.4 爆破參數推薦

將斜面臺階爆破試驗所得的最小抵抗線、每米裝藥量，以及多孔同段爆破漏斗試驗得出的孔底距參數，代入爆破漏斗理論公式計算，得到盤龍礦爆破最小抵抗線及孔底距，見表3。

表3 爆破漏斗試驗推導參數

4 結 論

(1)選擇在礦山-170 m中段礦體內分別進行了單孔爆破漏斗試驗，多孔同段爆破漏斗試驗和斜面臺階爆破試驗，分別求得試驗條件下，最佳爆破漏斗體積、最佳埋深、炸藥單耗、最佳孔間距和最小抵抗線。

(2)根據利文斯頓爆破理論，結合爆破漏斗試驗結果，對礦山中深孔爆破參數進行了推導:孔徑60 mm，最小抵抗線1.36 m，孔底距1.72～2.05。

(3)爆破漏斗試驗地點與采場情況基本一致，試驗步驟和試驗方法科學，試驗結果合理，可作為礦山中深孔爆破的鑿巖爆破參數。

[1]朱志彬，劉成平.中深孔鑿巖爆破參數試驗研究[J].礦業研究與開發，2009，29(5):90-92.

[2]趙 強，張建華，李 星，等.降低中深孔爆破大塊率的技術措施[J].爆破，2011，28(4):50-952.

[3]于常先，何順斌，楊尚歡，等.中深孔分段落礦嗣后充填采礦實踐[J].黃金科學技術，2014，22(4):85-988.

[4]史秀志，田建軍，王懷勇.束狀孔當量球形藥包爆破漏斗試驗研究[J].礦業研究與開發，2008，28(5):83-985.

[5]江飛飛，陳 良，李向東.爆破漏斗體積多方法測量及其比較分析[J].采礦技術，2013，13(4):126-9128.

[6]鄧 飛，胡龍飛，劉曉軍，等.千家坪釩礦中深孔爆破參數優化試驗研究[J].礦業研究與開發，2014，34(03):118-122.

[7]張 生.爆破漏斗實驗在中深孔爆破參數確定中的應用[J].現代礦業，2013(3):8-910.

[8]張欽禮，鄭晶晶，張德明，等.新橋硫鐵礦鑿巖爆破參數優化試驗研究[J].爆破，2009(3):1-95.

參考文獻:

[1]汪 霖，曹建福，韓崇昭.基于空間球的三維激光掃描儀標定算法[J].西安交通大學學報，2013，47(4):34-37.

[2]陳 凱，楊小聰，張 達.采空區三維激光掃描變形監測系統[J].礦冶，2012，21(1):60-63.

[3]戰 凱，陳 凱，張 達.三維激光掃描技術在采空區群探測中的應用[J].礦業研究與開發，2016，36(02):24-27.

[4]龍 璽，鐘約先，等.結構光三維掃描測量的三維拼接技術[J].清華大學學報(自然科學板塊)，2002，42(4):87-90.

[5]周 游，趙汝輝，丁鑫品.東露天礦采空區三維可視化研究與應用[J].礦業研究與開發，2014，34(05):87-88，94.

[6]馮艷平.采空區三維激光掃描探測及爆破處理[J].采礦技術，2015，15(04):46-48.

[7]潘 懿，崔繼強.露天礦山下覆復雜采空區處理技術應用研究[J].采礦技術，2013，13(06):72-74，142.

(收稿日期:2016-04-05)

作者簡介:馬 志(1988-)男，河北三河人，碩士，研究方向智能礦山及機電一體化，Email:mazhi1110@126.com。

2016-03-18)

支 偉(1987-)，男，廣西中金嶺南盤龍鉛鋅礦生產技術科科長，主要從事礦山生產、管理工作，Email: 280595519@qq.com。