分析无底柱分段崩落法中深孔爆破参数试验

分析无底柱分段崩落法中深孔爆破参数试验

任阳阳

富蕴蒙库铁矿有限责任公司新疆836100

摘要:本文对于某磁铁矿地质条件以及现有数据参数基础上，采取利文斯顿爆破能量平衡原理，利用现场系列爆破漏斗试验方法确定某磁铁矿大结构参数下无底柱分段崩落法中深孔爆破参数。基于此，本文结合某磁铁矿工作，结合爆破漏斗机理，分析无底柱分段崩落法中深孔爆破参数试验方案。

关键词：无底柱分段崩落法；爆破漏斗；中深孔爆破参数；试验

引言

我国磁铁矿早在上世纪60年代就开始应用无底柱崩落采矿方案，该方法具有回收率高、强度大、二次爆破成本低、贫损指标低、大块率低等优势，这也让该项技术在化工、冶金、建材等行业矿山应用十分广泛。很多磁铁矿新型条件复杂、爆破条件不理想，经过多次采矿强度、大块率研究，依然无法满足质量要求，同时还会增加爆破成本。所以为了能够解决这些加问题，优化中深孔爆破参数，必须要采取系列爆破漏斗试验工作，确定最佳的中深孔爆破参数，保证磁铁矿的开采效益。

1.工程案例

某磁铁矿为了提升采矿效益和效率，建设现代化矿井，采取大结构参数回采，在-377.5m分段开始，最初近路间距为10m，经探究之后增加到了15m，分段高度也从最初的14m增加到了17.5m。由于增加了采矿结构参数，导致现场生产中出现很多问题。深孔崩矿参数和采矿结构参数不匹配；增加了中深孔爆破回采区域，每排炮孔承担的矿量有所提升，增加了中深孔爆破对地质结构造成的质量影响。该磁铁矿针对此类问题对提升采矿强度、降低大块率进行多次研究，但由于地质条件复杂、爆破条件较差，现场爆破后的效果依然难以满足开采需求。爆破大块非常多，大块率在10%以上，增加了二次爆破成本。

2.系列暴露漏斗试验

试验层岩性为磁铁矿，主要为中粒结构、块状构造，局部存在着斑岩，呈现为红色、黑色。该区域的裂缝倾斜角度较大，大约在60-70°之间，主要是块状岩体结构。

2.1试验地选择

在试验地选择中，必须要保证试验地和开采地的矿岩性接近或相同。为了掌握矿体裂隙对爆破漏洞试验的影响，确定钻孔间距、直径，要事先对试验场地节理裂隙进行调查。试验段巷道进行了锚喷支护，在试验后将爆开漏斗内进行地质调查。最终结果表示试验地区矿体数量多，同时还伴随着闪长玢岩、矽卡岩，岩体稳定、裂缝不发育，和开采地矿体大体相同，符合试验地选择标准。

2.2试验方法

展开单孔爆破漏斗试验，确定最佳的爆破漏斗深度，该深度也是装药深度，进行变孔距同段上爆破漏斗试验，可以得到最大孔底距相关阐述，也可以进一步估算出单位爆破炸药的消耗量。采取连续柱状药包斜面台阶爆破试验方案，分析斜面台阶爆破抵抗线变化情况，展开单孔通断斜面台阶爆破，并对最小抵抗线进行测量记录。根据最终试验参数与计算结果，即可得到中深孔最佳的爆破数值。具体实施方法为：

（1）装药之前，要对较深炮孔进行调整，直到可以满足设计深度为止，将药包放入到炮棍中。将药包装入到指定位置之后，将炮泥封堵到孔口。使用非电毫秒雷管起爆炸药。

（2）在爆破前、后，按照20*20cm网度测量巷道壁、漏斗轮廓线距离基准线间的距离，得到相应的爆破深度参数，采取抛物线法获取漏斗个断面面积。借助计算机技术，采用VB语言编写自动计算程序即可直接得到爆破漏斗体积，减少人工计算量，提高工作效率。

（3）在爆破完毕之后，将漏斗周围岩石碎片扣除，圈定漏斗口边界。以炮孔为中心，间隔45°获取8个不同方位漏斗半径，并求取均质作为漏斗半径。

3.爆破漏斗试验数据处理和结果分析

3.1单孔爆破漏斗试验

试验炮孔孔径为42mm，间距为3m、深度为0.5-1.2m。炮孔当中均装有起爆药包的岩石炸药，采取球状药包装，直径为40mm。根据爆破漏斗所显示出的岩面进行分析，如果岩石结构倾向和爆破方向相同，整体上表现为急倾斜形式。可见，这样更有助于炸药能量利用和岩块沿着结构面抛掷，对漏斗爆堆内容进行查看发现，出现了很多岩结构面剥离的大块，导致个别漏斗体积过大，所以数据分析中，应将这两组数据剔除。

采用最小二乘法，对炸药爆破漏斗数据进行三次回归，找出炸药爆破漏斗体积、埋药深度、爆破漏斗半径三者关系。通过一系列计算得出该磁铁矿岩条件下展开单孔爆破漏斗试验参数为：（1）临界深埋为1.3m；（2）最佳深埋为0.63m；（3）最佳深埋比为0.48；（4）最佳爆破漏斗体积0.18m³；（5）应变系数1.52；（6）单位炸药消耗量为1.7kg/m³。

由此可见，节理裂隙会直接影响漏斗形成，包括漏斗体积、形状以及炸药消耗量、爆破块度。从爆破漏斗试验最终结果来看，如果岩石结构面倾向和炮孔轴的方向相同且为急倾斜，就会出现爆破体积大、爆破块度大、炸药消耗量低的情况。

3.2变孔距多孔段暴露漏斗试验结果

在确定了最佳爆破漏斗深度之后，以此为标准凿5个炮孔，间距分别为2.2m、2.0m、1.8m、1.4m，采取最佳的药包装药深度，加入岩石炸药300g。通过现场爆破试验可知，巷道中有非常厚的混凝土喷层、锚杆，因此孔距差异也会造成爆破体积差异，孔距为2.2m、2.0m都没有连通，都是独立的爆破漏斗；孔距为1.8m虽然实现了连通，但依然受到锚固的影响，未形成沟槽；孔距为1.4m两孔实现了中心连通、沟槽，受到锚杆影响孔间有脊柱，较多的大块。所以，在孔径较小时，可以让爆炸作用叠加，产生较小的孔脊柱，如果孔间距较大，则削减了炸药相互作用，出现独立爆破情况。所以，尽可能将孔距控制在1.6m以下，保证相邻炮孔可以有效重叠，更好的粉碎低矿石。

结束语

综上所述，经过上述实验表明，矿岩提节理裂隙会直接影响爆破漏斗形成，决定了漏斗形状、漏斗体积、炸药消耗量、爆破块度等。所以在现场勘查中，必须要根据最终数据结果对爆破参数进行调整。在地质条件并没有完全掌握基础上，应用最佳参数也要观察分析爆破效果，随着开采技术条件变化，再研究矿体可爆性，灵活调整爆破参数。

参考文献

[1]吴爱祥,武力聪,刘晓辉.无底柱分段崩落法结构参数研究[J].中南大学学报(自然科学版),2012,43(5):1845-1850.

[2]黄泽,盛建龙,李迅.无底柱分段崩落法高分段与大间距结构参数分析[J].采矿技术,2011,11(1):222-223.

[3]李迅,盛建龙,程爱平.无底柱分段崩落法结构参数研究[J].化工矿物与加工,2011,40(10):21-23.