薩熱克銅礦中深孔爆破參數設計與應用

張增勝

（新疆匯祥永金礦業有限公司，新疆 克孜勒蘇柯爾克孜 845450）

薩熱克銅礦位于新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣烏魯恰提鄉北東30km處，2014年投產，生產規模為日采選礦石3500噸，斜坡道開拓。通過多年的實際生產情況分析，中深孔爆破參數取值范圍直接影響落礦效果，通過對中深孔爆破參數的優化，優化后的中深孔爆破參數給落礦帶來明顯的效果[1]。尤其是礦石塊度均勻給后期出礦帶來安全和高效，希望薩熱克銅礦優化后的中深孔爆破參數能給類似礦山帶來借鑒。

1 工程概況

該礦區分為南北礦帶，主要在北礦帶進行采礦活動。礦體主要為銅礦石，礦體形態以層狀、似層狀為主，次為扁豆狀。主要金屬礦物有輝銅礦、銅藍、黃鐵礦、赤銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦、孔雀石。礦體傾角為1°～56°，平均厚度11.61m，礦石?系數8～10，密度2.68t/m3。礦體上下盤圍巖硅化強烈，巖石堅硬，穩固性好，局部頂板圍巖破碎。

薩熱克銅礦主要回采北礦帶II號礦體，采場沿礦體走向布置，寬度15m，分層高度15m，長度是礦體傾向。按礦體傾向布置切割槽和切割井，相鄰鑿巖巷布置出礦進路。通過理論分析與實際生產相結合，確定了合理的中深孔爆破參數，為礦山的安全、高效生產提供保障。

2 爆破參數設計

2.1 鉆孔布置方式

薩熱克銅礦根據生產現場實際情況，中深孔爆破采用扇形布孔（圖1）。扇形布孔工程量小，鉆機移動次數少，施工效率高。

2.2 鉆孔直徑

選擇合理的鉆孔直徑有利于提高爆破效果，降低生產成本，提高鉆孔施工效率和鉆孔偏斜率。薩熱克銅礦采用HT-71鉆機施工向上扇形中深孔炮孔，鉆孔直徑76mm。該鉆機施工效率高，鉆孔質量高，提高了爆破效果和回采效率。

圖1 扇形布孔示意圖

2.3 最小抵抗線

最小抵抗線指藥包中心距最近自由面的最短距離，反映各排鉆孔的孔網密度，由公式（1）計算：

式中：W—最小抵抗線；d—炮孔孔徑。

由公式（1）計算可得：W=1.90m～2.66m。參照其他礦山采用的最小抵抗線對應的孔徑，見表1，結合薩熱克銅礦的現場實際情況確定W=1.8m。

表1 不同鉆孔直徑下對應的最小抵抗線參照表

2.4 孔底距

孔底距指較淺炮孔底部至相鄰較深炮孔的垂直距離，反映同排空間的孔網密度，由公式（2）計算：

式中：a—孔底距；m—炮孔密集系數。

薩熱克銅礦炮孔密集系數m取值為1.0～1.2，由公式（2）計算得：a=1.80m～2.16m，實際取值為2.0m。

2.5 炸藥單耗

炸藥單耗指爆破單位體積礦石或巖石所消耗的炸藥量，由公式（3）計算：

式中：q-炸藥單耗；S-扇形孔崩礦面積；Q—每排炮孔炸藥消耗總量。

薩熱克銅礦炸藥平均單耗為0.45kg/t。

2.6 填塞長度

炮孔合理的填塞長度和填塞密度可以延長應力波和爆破氣體對被爆礦巖體的作用時間，改善爆破效果，提高炸藥利用率，由公式（4）計算：

經計算中深孔爆破填塞長度1.13m～1.58m，薩熱克銅礦孔深小于等于8m時，炮孔填塞長度為1.13m～1.58m，孔深大于8m時，炮孔填塞長度為2L，即2.26m～3.16m，相鄰炮孔填塞長度交錯填塞，使孔口炸藥密度不宜過大，這樣既減少炸藥量又降低了炸藥單耗（圖2）。

圖2 炮孔填塞長度示意圖

2.7 微差時間

微差時間由公式（5）計算：

式中：Δt—微差時間；KV—巖體裂隙系數；f—巖石堅硬系數。

按照GB50218-94《工程巖體分級標準》相關規范KV取0.55～0.75；f取8～10。計 算 得Δt為15.84ms～18.90ms，依據礦山現場生產情況Δt取16ms～19ms。

2.8 爆破安全距離

依據《爆破安全規程》（GB6722-2011）規定，結合礦山實際生產情況，根據爆破最大段藥量計算爆破地震波對周圍巷道的影響程度。

（1）爆破地震安全距離由公式（6）計算：

式中：V—保護對象所在地質點震動安全允許速度cm/s，礦山巷道取15～30；K、a—與爆破點至計算保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數，K取150～250，a取1.5～1.8；R—爆破震動安全允許距離m；Q—炸藥量，齊發爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量kg。

由公式（6）計算得：

薩熱克銅礦爆破地震安全距離R取45m。

（2）爆破空氣沖擊波安全距離由公式（7）計算：

式中：K空—系數，有掩體取15，無掩體取30；Q—炸藥量，齊發爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量kg。

由公式（7）計算得：

薩熱克銅礦爆破空氣沖擊波安全距離取336m。

3 中深孔爆破現場試驗

通過計算得到的中深孔爆破參數，薩熱克銅礦在2685m分段4022采場進行了試驗。

（1）起爆信號。爆破的警戒信號為三次，由現場負責人發出。①一次信號（預警信號）：為喊話，作業人員撤離危險區，派出警戒人員實施警戒。②二次信號（起爆信號）：為喊話，必須在確定設備、人員撤離危險區域，具備起爆條件后方可由現場負責人發出起爆信號。③三次信號（解除警戒信號）：為喊話，爆后30分鐘，檢查人員方可進入現場檢查，確認無盲炮、無險情后，向現場負責人提出正式報告，現場負責人確認安全后，方可下達解除警戒信號。未發出前，警戒人員應堅守崗位，無關人員不得進入危險區。起爆時，各通道處均由負責警戒工作人員職守。待對各點巡視檢查、聯絡工作均完成后，巡視人員回到安全警戒點后，方可由現場負責人下達起爆命令。

（2）裝藥前的準備工作。①檢查裝藥區域是否存在安全隱患。②檢查炮孔是否符合要求和堵塞情況。③將BQF-100型裝藥器、操作臺、風管等準備到位，同時檢查是否能正常使用。

（3）起爆藥包的加工。起爆藥包加工時選擇安全區域，炸藥用量按照爆破指令單領取，不得超量，同時周邊做好安全警戒，非爆破作業人員嚴禁靠近。

（4）裝藥。采用BQF-100型裝藥器裝藥，裝藥前將導爆索鋪設孔底，按照設計進行裝藥，裝藥風管均勻地退回填塞位置，保證裝藥密度均勻、連續，然后將導爆管雷管插入孔內。

（5）填塞。等裝藥結束后用炮泥填塞炮孔，填塞炮孔時注意不能將導爆索剩余炮孔外，將多余的導爆索塞進炮孔內。填塞后將導爆管固定。

（6）聯線。各孔口的導爆管采用簇聯方式連接到傳爆導爆索上，導爆索之間采用塔接聯結，采用小刀切去導爆索。主導爆索從2685m分段4022穿脈到主沿脈，沿主沿脈向西一直到2685m分段斜坡道口，沿斜坡道至2700m分段斜坡道口安全位置起爆，起爆網路。

（7）起爆前裝藥工具撤離。起爆網絡聯線結束后，將裝藥器、裝藥風管、操作臺等輔助設施撤離至安全位置。

（8）起爆前檢查。認真檢查各聯接點是否聯結規范，聯結線路是否有問題，發現問題及時處理，確保起爆順利進行。

（9）起爆。確定爆破區域作業人員、設備已撤離至安全位置，警戒人員到達指定警戒位置，由現場負責人下令，指定爆破人員進行起爆。

（10）爆破質量。通過多次的爆破試驗和數據收集，該爆破參數的爆破效果符合薩熱克銅礦要求，礦石塊度大塊率控制在10%以下，礦石爆破范圍在回采設計范圍之內，采場回采率在設計范圍內。

4 總結

根據現場礦巖性特性和開采現狀，通過多次試驗和爆破參數分析研究，已經確認了薩熱克銅礦中深孔爆破設計參數。經過生產實踐證明，通過計算優化后的中深孔爆破參數適合薩熱克銅礦的采礦要求，同時提高了爆破質量和采場回采率，降低了礦石大塊率和生產成本。