淺析牦牛坪礦山爆破作業對礦石貧化與損失的影響

左明望

（四川江銅稀土有限責任公司，四川 涼山 615600）

1 牦牛坪礦山主要情況

牦牛坪稀土礦區位于四川省涼山州冕寧縣城西南22km處，屬于森榮鄉管轄。礦區北起19勘探線，南至75勘探線，南北長約3.5km，東西寬約1.5km，面積約5.00km2。牦牛坪稀土礦區目前圈定的礦體有42個，較大的主要礦體為2號、17號、36號、46號、49號、69號礦體，均沿哈哈斷裂構造主體帶分布，規模較小的礦體多分布于東、西兩側，礦體大部分被第四系沖洪積層和人工堆集所掩蓋，掩蓋深度數米到60余米，一般30～40余米，為隱伏和半隱伏礦體[1]。

礦體規模大小不一，長度10m～1940m，礦體厚度1.23m～101.32m，延深10m～480m。

2 礦山爆破作用基本原理

2.1 爆轟氣體壓力作用學說

藥包爆炸時，產生高溫、高壓氣體。氣體迅速膨脹，以高壓力作用于藥包周圍巖壁上，形成徑向壓應力場、同時衍生切向拉應力場[2]。當巖石抗拉強度低于切向拉應力時，產生徑向裂隙。

同時作用巖壁壓力引起質點徑向位移，作用力不等徑向位移不同，導致巖石中形成剪應力；剪應力超過巖石抗剪強度時，產生剪切破壞；爆轟氣體足夠大時，推動破碎巖塊作徑向拋擲運動[3]。

2.2 應力波作用學說

爆轟波沖擊、壓縮藥包周圍巖壁，形成沖擊波并快速衰減為應力波；應力波在周圍巖體形成裂隙的同時向前傳播，傳到自由面時，產生反射波。當拉應力波強度超過自由面處巖石抗拉強度時，產生拉伸片裂破壞，巖石逐漸片裂形成爆破漏斗。

2.3 應力波和爆轟氣體壓力共同作用學說

爆轟波波陣面壓力和傳播速度遠大于壓力和速度，并作用于藥包周圍巖壁上，在巖石中形成沖擊波并很快衰減為應力波。沖擊波在藥包附近產生“壓碎”現象，應力波在壓碎區域之外產生徑向裂隙。隨后，爆轟氣體繼續壓縮壓碎周圍巖石，并進入應力波作用下產生的裂隙中，使之繼續延伸和張開。當爆轟氣體壓力足夠大時，爆轟氣體將推動破碎巖塊作徑向拋擲運動。

第三種爆破作用原理學說綜合考慮應力波和爆轟氣體在巖石破壞過程中所起作用，為大多數研究者接受，也適用于牦牛坪礦山的爆破作業。

3 牦牛坪礦山爆破情況

爆破作業是牦牛坪稀土礦區采掘的首要環節。牦牛坪稀土礦區屬于脈狀礦，礦石與圍巖相互交錯，一個炮區往往涵蓋多條礦脈，爆破質量直接關系到稀土礦石采掘的效率，影響生產進度。

要減少礦石的貧化需要從爆破效果開始，在保證爆破質量的前提下，爆破作業后的炮堆，減少礦石與圍巖的相互交錯量，是減少礦石貧化量的重中之重。

牦牛坪礦區爆破作業采用微差逐孔起爆，每個炮孔按照一定的時間順序起爆，每個炮孔的起爆都是相對獨立，孔內高精度雷管延時500ms，當孔外高精度雷管全部傳爆完畢，孔內藥柱開始起爆，爆轟氣體與爆轟波產生應力波相互擠壓，使拉應力加強，如此相互作用，巖石之間發生多次碰撞，進一步增加破碎效果。

爆破參數：臺階高度12m，孔徑160mm，超深1.5m，梅花形布孔，孔網參數6m×8m、5m×8m、5m×7m，單耗0.35kg/m3～0.45kg/m3，孔內使用高精度雷管（500ms）傳爆，孔外使用高精度雷管（17ms、25ms、65ms）延期接力傳爆，裝藥結構為連續耦合裝藥（混裝乳化炸藥）。隨著孔網參數和單耗的變化，爆破效果也隨之變化，下面就爆破效果對礦石貧化量大小進行分析。

（1）固定單耗為0.4kg/m3分別對孔網參數為6m×8m、5m×8m、5m×7m且孔徑160mm的炮區進行爆破實驗。具體爆破參數見下表1：

表1 炮區爆破實驗參數

從爆破效果來看：

1號炮區爆破漏斗明顯，巖石破碎效果良好，拋擲距離大，但由于牦牛坪礦山礦脈和圍巖相互交錯的特點，容易造成礦石和圍巖互混量變大，引起礦石貧化量變大，對礦石造成損失。且堵長較小易造成飛石，具有安全隱患；

2號炮區爆破漏斗明顯，巖石破碎效果良好，炮區表面無大塊，巖石拋擲距離適中；

3號炮區爆破漏斗不明顯，且由于堵長較大，上部巖石破碎效果不好，炮區表面大塊較多。但由于孔網參數較小，炮區下部破碎效果良好，且礦石與圍巖互混量較小。

結論：由于牦牛坪礦山脈狀礦的特點，為減小爆破作業所造成礦石貧化與損失，需要減少爆破作業中礦石與圍巖的互混量。由上述實驗可以看出孔網越小，對礦石的貧化與損失越有利，但由于單耗控制，小孔網炮區上部巖石破碎效果不佳。

（2）針對孔網參數5m×7m的炮區進行調整，將孔徑調整為140mm，算的線裝藥密度為22kg/m。具體參數見下表2：

表2 炮區爆破炸藥密度調整

從爆破效果來看：4號炮區的效果最好，炮區拋擲距離較小，表面巖石大塊較少，礦脈與圍巖的互混量少，既能有效控制因爆破作業中而產生的礦石的貧化與損失，巖石塊度適中，又不影響采掘效率。

本次實驗只針對大孤島且裂隙不發達的出礦區域，裂隙發達區域存在泄能情況，鉆孔成孔率低，對實驗影響結果影響較大。

4 結論

牦牛坪稀土礦山是典型的脈狀礦礦床，在爆破作業中首要面對的就是稀土礦石的貧化與損失，影響礦石的貧化與損失的因素有很多，但調整孔網參數能有效減少礦石的貧化與損失，更好的為礦區采掘工作服務。