基于地下開采淺孔爆破落礦大塊控制技術及應用分析

謝順林

摘 要：礦山開采，尤其地下采礦工作面開采實踐中，對爆破落礦大塊率的控制一直以來備受業內人士的關注與重視。導致大塊率超標的原因眾多，包括礦巖可爆性以及爆破參數等，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，網能夠引起業內人士的關注與重視。

關鍵詞：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的重要環節之一，爆破效果是否理想將直接對后續鏟裝運輸等環節質量產生影響，更關系到礦山開采的成本效益。而目前評估爆破效果的一大關鍵指標即爆堆大塊率。若開采現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，甚至對開采作業面的安全性產生威脅。因此，在地下開采作業面淺孔爆破過程中，如何對落礦大塊率進行合理控制，已成為相關工作人員亟待解決的問題之一。

1 落礦大塊率產生原因分析

1.1 礦巖可爆性

礦巖結構可爆性是指開采作業面巖體巖石等被爆介質受爆破方法影響產生破壞的難易程度。如地質構造、炸藥巖石性能等。以湖北地區為例，該地區多數地下開采作業面為穩定層狀或似層狀矽卡巖，礦巖內部層理豐富，加之受到構造活動的影響，礦體內裂隙、斷層發育成熟，巖體完整性較差，因此淺孔爆破時，炸藥所產生沖擊波部分可能通過巖石裂隙結構散發，裂隙程度與爆炸沖擊波能量衰減速度呈正相關關系，進而降低爆破效果，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

地下采礦工作面淺孔爆破效果將受到炮孔復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擔面積相互不重復，整體疊加后悔形成一個完整的爆破區域。而對于矩形式布孔而言，單個炮孔的負擔面積存在大量重復，不但無法確保爆破區域的有效覆蓋，還可能對開采質量產生不良影響。因此，為確保爆破效果達到理想狀態，并保障爆破能量的均勻性，開采實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，極容易在炮孔間應力波和爆炸氣體的共同作用盲區內產生大塊，控制難度大。

2 落礦大塊率控制技術分析

以S市某礦山為例，該礦山礦區面積為24.9km2，礦體賦存于硅化矽卡巖、變粒巖含礦帶類，層狀穩定，似層狀并向東南側傾斜，請斜角角度為5～15°，底板圍巖結構為不穩定性二云石英片巖，礦體厚度平均為2.0m～5.0m，礦體波阻抗系數為125.0Mpa/s，抗拉強度為10.0MPa，局部節理發育程度成熟，為堅固難爆巖石結構。井下工作面采用YT28氣腿式鑿巖機作為主要設備，選用一字式釬頭，爆破導管為毫秒延時導管，選用2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑為32.0mm，質量為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。結合該礦區現場實際情況以及調查試驗結果，對本區域落礦大塊率的控制方法進行研究與分析。

2.1 優化爆破技術

為最大限度的控制礦山開采作業面淺孔爆破中落礦的大塊率問題，可以在合理優化爆破技術的同時，對炮孔孔距、炮孔布置密集系數以及排距等關鍵參數做出合理設置。需要特別注意的一點是，最佳的炮孔布置密集系數并非單純增加炮孔間距以控制爆破炸藥單耗，而是通過排距參數與孔距參數的最佳組合，確保工作面破碎效果的理想。受到地質條件、礦巖性質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是動態可變的，即炮孔布置密集系數是可調整的。從控制落礦大塊率的角度上來說，還應結合開采工作面實際情況，選擇最佳抵抗線參數，在盡可能降低炸藥單耗并獲得最大單孔控制面積的同時，得到最大化的爆破礦巖體積。如某開采作業面即通過淺孔爆破試驗的方式，得到最佳抵抗線為0.55m～0.65m，炮孔孔距為1.0m～2.0m，并根據開采現場節理裂隙情況以及巖體穩定程度等因素，將炮孔布置密集系數控制在1.8～2.2范圍內。上述參數組合下，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揮。

2.2 合理填塞炮孔

通過實施此項措施能夠將淺孔爆破過程中的爆轟氣體的作用時間有效延長，強化爆破破碎作用，控制爆炸氣體在傳導過程中的能量損失問題，進一步鞏固爆破實施效果。結合既往實踐經驗來看，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，確保爆破質量，同時合理控制爆破所產生粉塵問題，應根據生產對大塊的規格要求以及抵抗線長度，參考開采工作面現場淺孔爆破的試驗數據，對填塞方式進行合理選擇。如某開采作業面現場最低抵抗線長度為60.0cm，大塊最大邊長需≤80.0cm，開采現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。在按照該標準控制的同時，若開采現場觀測到巖石抵抗方向裂隙發育成熟或前次爆破已經對采場前排巖層產生影響，可結合實際情況適當增加炮孔填塞長度，但仍需低于大塊最大邊長要求。

2.3 科學設置爆破參數

在開采作業面淺孔爆破過程中，炮孔起爆順序以及爆破間隔時間等一系列因素均會對爆破質量以及大塊率產生影響。既往經驗表明，微差爆破中微差時間的選擇會受到如開采作業面地質構造、礦石巖性等一系列因素的影響。因此，在實際工作中，可以基于增強碰撞原理以及應力波疊加工作原理對微差爆破參數進行計算，參考開采作業面現場淺孔爆破實驗結果，并遵循淺孔爆破“小抵抗線大孔距”的理想爆破效果，應用孔內分段跳段微差起爆法爆破相鄰排間，應用同排同段起爆方法爆破正常擴幫采礦區域，毫秒延期導爆管，微差爆破間隔時間按照50.0ms控制，符合上述指標情況下的大塊率可達到滿意控制效果。除此以外，部分開采作業面現場靠近頂板或礦柱部位基于對單響藥量的控制效果，并最大限度環節上述區域受爆破震動作用力的影響，可以優先考慮選用微差逐孔起爆方法對排間排內進行爆破，相鄰炮孔的微差間隔時間同樣按照50.0ms標準控制。

3 結束語

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

參考文獻

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