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关于扇形中、 深孔落矿的几个问题 银公 司深部铜 矿 张兴 挺要 白银舟司澡郭铜 矿通过几年来采用深孔 崩落形成 覆盖罄和中孔 回采矿庠的生产实罡 皂 ．总箔 了一些经瞪．本文就井下扁形中 深孔的布孔．装药．堵塞囊起爆方式普 几十方面的问 题进行了分析拇 讨．结台生产实硅 ．提出了一些看怯供 参考． 一 、j 既述 深部铜 矿系 白银公司露天转地下开采的 续建矿山。原露天矿l 采场闭坑后其深部及 外围的矿石设计采用无 底柱分段崩落法进行 回采。设计规模 日 产3 0 0 0 I ，年 产1 0 0 万L 矿 石，服 务年 限为 2 4 3 0 年 ，开 采深度至1 2 9 5 标高。 根据无 底柱 分段崩落法 回采的 要求，其 矿体顶部 需形成1 5 2 0 m厚的 崩落矿岩覆 盖 层，如 图 1所 示。设计在 东西边坡及9 ‘ 矿体 采用 中深孔崩 落形 成1 5 m厚的 矿石覆盖 层} 西部2 ‘ 、3 矿体采用深孔崩落形成2 0 m厚 的 矿岩覆盖层。东部l 矿体采用汽 车 回填2 露 天采场剥 离的废石作 为覆盖层 。在 上述中、 深 孔崩 落形 成覆盖层 及下 部矿休 回 采 过 程 中，崩落 了近 4万m 1 O 0 的深孔和 寸 6 0 的中 孔， 共计 l O O 余万L 的 矿岩。 由于这部 分矿 岩 多位于原露天大坑的底部及靠近边坡地段， 受边坡松动层的影响，凿岩爆破过程中的夹 钎 、悬顶 及大块的处理 ，给正常生 产带来 了 许多不 利因素， 既影 响生 产效 率和 成本 ，又 存在不少安 全隐患。 因此 ，对于影 响 巾、深 孔爆破效果的 因素 进行 探讨 是很 必要 的。 二、开采 技术条件 深部铜 矿的矿床为黄铁矿 型铜 矿床，矿 体产于石 英 角斑凝灰岩 3 中， 矿体与围 Ⅻ Ⅻ x l X I X Ⅷ Ⅶ V 1 V I V 1 1 l J ＼ ＼ 姑 采 场 f ／ ／ l 8 3 { 、 盖 层 、 } I l 7 7 盔时 1 7 l ￡ 崩落 覆 盖J ． 1 叫填废 可l655 ] IN 、 、 ／ 2 、 ． T、 俺k 碰越_ 自翰 ／ I - X 一 ～ ℃ 、 ～ ， l l 可 l 5 9 5 I 、 、 、 、 、 产 、 ， V l 5 3 -5 、 I ＼ } ＼ ， ， 3 一 ／l ＼ 1 矿 ／ V l 4 7 5 【 ／ 。 ， ／ 一 ／ V1 4l 5 、 、 ／ ／ ／ 可 l 3 5 5 { ／ r { l 2 0 5 ＼ J． 、 ／ 有 色矿 山一 1 9 9 0 ． 3 圈1矿体纵剖面示意圈 一 l5 一 维普资讯 柑为同 层，产状一致 ，矿体 止 1 1 0 0 1 7 1 ，斜深5 0 0 m，倾 角5 0 ～7 0 。 ， J 均厚 度 3 O 一 7 O m。矿石以浸染状铜矿 M5 为主， 含 少 量块状含铜黄 铁矿 M2 。矿石 遇 水 软 化有结块性 。矿体与围岩的 稳 而 作 较 差， f68 1 0 。 三、 中、深孔爆破中存在 问题及 改善途径 的探讨 1 ． 布孔 问童 在深孔崩落形成覆盖层 过 程 中，采 用 Y Q 一 1 d O 型潜孔钻打上向垂直扇形炮孔 进 行 爆破，其布孔参数为排距3 ，孔底距3 ． 0 3 ． 6 m。 边孔 角为3 0 。 ，矿块 回采过程 中，采 用YG - 8 0 型凿岩机钻凿6 0 , n m的 向上垂直钻 孔 ，其布孔参数 为排矩 1 ． 6 1 ． 8 m；边孔 焦 为4 5 。 。上述 中， 深孔 均是按下 列公式 计 算 的结果布置其 孔 阿的 ’ w d ff 7 ． 8 5 A ． C m 1 式 中 d 一孔 径，d m， △一炸药密度，g ／ c m } c 炮 孔装药系数，cO ． 7 ～ 0 ． 8 } q 一炸药 单耗，k g ／ m。 } l n 一炮孔密集系数m 1～1 ． 2 。 或根据 下式确定 a 1 ． 1 ～ 1 ． 2 W 2 W 2 5 3 5 d 3 式 中 Ⅱ 一孔 距J w一 最小 抵抗线} d 一炮 孔直 径。 实践证明，按 以上公式所计算的参数进 行炮 孔 布置，其爆破 结果在 很多情况下 大块 率过 高，或 出现悬顶现 象。经研 究分析，我 们 认为对 于扇形炮 孔， 当孔 底密 集 系 数 为 1 ． O ～1 ． 2 时， 孔 口装药处的 间距仅 为最小抵 抗线 的0 ． 4 ～0 ． 7 倍 ，有 时甚 至更少 ，在 这种 条件下进行排 孔齐 发爆破 时， 沿炮孔 联心线 方 向上，爆破裂 隙产生 的最早， 并 滑排 而向 一 1 6 一 L I I 自f } l 而 及孔底 逊迷 发展 ，m 1 罔 2所示， 相邻两孔爆轰 时所 引起的径 向雎缩应 力波在 传播过程中，各 自在其波 阵面的切 向方 向上 形成切 向伴生 拉应 力。t ， 当两 孔齐 发 爆 破 时，两列径向压缩应力波在 联心线的 中点 处 相碰并发生叠 加作用 ． 其伴生切 向拉应力 。t 和。 相互 叠加产生 的切 向合 成 拉 应 力 t 台 儿 乎 加 强 一倍， 当扔向台成 拉应 力 t 台超 过矿岩 的抗拉 强度 时， 矿岩 将被 沿炮 孔联心 线拉裂， 形成 一个 与炮 孔 排 而 一 致 的 裂 而 。 ●一 一 0 I 一 ● 0， 6t 圈2相 郎她 孔曩 破时径 向 压 应力波传 播圈 其次，相邻两炮 孔齐发爆破 时 爆炸应 力波各 自以自由面反射 回来， 形成反射 波应 力场。反射渡应力发生叠加在岩体内某一点 的台应 力的大小 与炮 孔孔距 口和最小抵抗线 有关。 如 图3 a 所 示相邻两 孔齐发爆破后，两 反 射应 力渡 阵面同时到达炮孔联 心 线 中 点 A，并各 自产生反射经 向 主 应 力 和 切 向 主应力d ，两 者 的 关 系 为 1 2 K 根据坐标转换 和叠 幻 原 理，A点 的 主 应力为 E2 盯 C O S d盯 s i n a x 2 ； s i n 。 口 c o a 4 式 巾 一反射 波径向应力 与Z轴 夹 角。 在A点， t g Ⅱ ／ 2 W 5 假 设aW ， 波 速 比 K 0 ． 6 ， 那 么 ]． 92 c r 有 色矿 山一 1 9 9 a ． 3 维普资讯 一 圈3炮孔爆破时，爆蠹气体 发展 图 硅 图s ah 6 窿为 o 即两炮孔齐发爆破时，炮孔联心线中央 处岩石所受 的反射拉伸应力几乎增加一倍 另一方 面，炸药爆炸 后所 产生 的高压气 体沿缝隙进行尖劈作 用，使缝 隙迅速 向劂围 扩展 。如 图3 b 所 示，若孔 底距 过小 ，则沿炮 孔联心线 方 向的裂 隙迅速 扩展接通，此 时抵 抗线 以内的岩 怀同时受 到压应力，反射拉应 力及爆 轰气 体推力的联合作用而抛 出母 体。 但 由于 抵抗线偏大，岩 体内的经 向裂 隙和环 向裂 隙还没 有得 到充分发育 时就被 拉开 ，这 样就 造成崩 落矿岩的大块 率偏 高，甚至 出现 “ 悬顶”，“ 贴饼 子”现 象。 因此，在 选择参数时应使抵抗线与 孔底 距 合理 匹配 ，如 图 4所 示， 当沿炮孔联线 方 I 的裂隙扩展接 通的同时，使抵抗线 以内岩 体中的 裂隙也能得 到充分 发育，这样岩体崩 落 后就 能达 到较为理 想的破 碎效果。这种条 W 皿 1． 5 W a 2． {～ 2． 2． 1 6 “ u 2 4 q kg ／ t 0 ． 34 0． i 4 q 。 l k g ／t 件下的孔底密集系数应等于 2 ，即孔底距为 最小 抵抗 线的两倍 时，崩落 矿岩 舶块度较为 均匀 。基 于上述观 点， 深部 铜矿对于 布孔参 数作 了调整试 验，其结果如下 实践 证 明采用1 ． 2 m抵抗钱1 ． 8 ～ 2 ． 0 m 孔底距 比采用1 ． 5 m抵 抗 线， 1 ． 6 -- 1 ． 8 m孔 底距时大块产生率和炸药单耗均有所 降低， 有利于提高生产效率和降低采矿成本。 圈4 炮孔距理 想时爆 破辩障示意 有 色矿 山一 l 9 9 O ． 3 向 瞎 向 隙 围5炮孔装 药方式之一 ㈨ 维普资讯 、 、 圉 B始 孔装药方式 之 圉7起爆方式 由此 可见 ，公式 1 、 2 、3 的适用条件和 范围有待乎进 一步研究探 时。 划予井下扇形中、深孔落矿的凿 岩 爆 破 参 数，在 上述公式计算结果 的基础 上， 增大 孔 底距， 减小抵 抗线 是改善爆破效果 的一个途 径 。 2 ． 装 药问题 对于上向扇形中、深孔的装药，我矿通 常采用装药器 进行连续装药，炸药用白银公 司自产铵松蜡炸药。炮 孔装药截止位置一般 采用以下两种方 式确 定 一种 是 如 圈 5所 示，以扇形炮孔排中间那个为基准， 以a ／ 2 q 为孔底距的距 离作平行线，交相 邻 孔 的交点， 即为该 孔不装药的起始点， 采用这 种 方式来确定孔 廿装药位置，对于 降低炸 药 单耗极为有利 。但 当相邻炮 孔长度相差过太 时，装药截止位置在 空间的分 布就 不均匀， 有时会产生孔口部位崩落后形成 大 块 的 现 象 。 一 一 ， ． 、 另一种是如 图 6所示， 以炮孔排 中间孔 为 准向两 边的空孔 距 离 分 别 为2 m、3 m 2m、i m⋯⋯。 采用这种方式 所确 定 的 孔 口装 药位置 在空间的位置能 够均匀分布，不 易形成大块，装药过程巾简单易记，是一种 很方 便的确定方 式。 3 ．起爆 方式 剥于井下嗣形 ， 深孔的爆破 ，其起爆 方 式的选择对 于爆破效 果有直 接 的影 响， 深 部 锕矿 曾采用过多种 起爆方 式，如 图7 a 是 采用 孔 口饕 电毫秒 雷管 起爆 方式，这种 方式 其有节约爆破材料的优点，但有对易出现拒 爆现象。 图7 b 是 采用导爆索 起爆方式，其 优点是操作简 单， 可娃成 本较 高，有 时 也出 现拒爆现象。 图7 c 是 采用 同段 非 电毫秒雷 管正、反 向联台 起爆方式 ，采用这种方式 进 行 起爆可避免拒爆 现象，且 孔底部位的矿岩 町以接受 较长柏 爆破作 用时恫 ， 有 利 予 破 碎 。实践证 明是 一种 较理 想的起爆 方式。 4 ． 堵 孔 问题 强据岩体的爆破 机理 ， 一般 认为 ， 在 F 转第 l 4 ， 有 色矿 山一 l 9 9 O ． 3 维普资讯 批破碎 以及地质结构而的显露情况硬其舰 律 去推 断其 发展方 向，来 选择炮 孔位置。此 外还要根据破碎带或地质结构面 的产状对 起 爆方式进行选择。 0 吼 圈 1 3 炮孔必钡穿过破碎带或地 质 结 构 _ 斫 时，如 图1 3 ，其超深值应适 当增 大， 并采 用 分 段装药， 薄弱 段炮 孔用充填物填塞， 使药 柱避 开破 碎带 或地 质结构面 五、在复杂条件下进行 爆破作业应注意的问题 1 ． 首先必须先 了解清 楚爆 区的地形情况 及地质条 件J 2 ． 根据不 同的 地形 、现场 条件、地质情 况，相应 选择合适的炮 孔位 置、爆 破参数及 起爆方 式j 3 ． 在复杂地形地质条件下进 行 爆 破 作 业，对现场情况的掌握尤 为重要。所 以， 在 穿孔凿岩过程 中，应 深入现场， 根据 凿岩排 渣情况进一步充实所掌握的资料，发生异常 情况时，及 时采取妥 善的 措施解决。 接第l 8 页 且整体性好的岩体中，爆炸应力 波 是 引 起 岩体破坏的主要因素，而在梧软破碎、裂隙 发育 的岩体 中，爆破 引起破 坏的主要 因素是 爆炸气体 准静压力 的所 用。在整 体性好 的坚 硬岩 体中，爆 炸产生 的瞬 时强烈的应力 波对 岩体作用的结果主要形成 径 向裂 隙和少 量的 环向裂 隙。而高压气 体膨胀则 促进裂 隙进一 步扩大 ，直 至破 碎。 由此可见，炮孔 堵塞 的 作 用是 为延长孔 内爆炸气体 作用 的时间， 提 高炸药能 量的利用率，减少从 孔 口冲 出未反 应 完全的炸药和有毒气体 生产实践证明，不堵塞对于感度低、威 力小的 炸药，消耗量有明显的增大 ，往往会 造成反应不 完全，产生较多 的有 毒 有 害 气 体，不 利于安垒生产 因此 ，堵孔对 爆破过 程 中炸药 的消耗 和爆破效果 均有 直 接 的 影 一 1 4 一 ∞∞∞∞鲫蛳鲫 响。对 于扇形 中 深孔 的爆破 ，其堵塞 长度 以大子a ／ 2 a 为孔底距为 宜 四、 几点认识 1 ． 对 于井 下扇 形 中、深孔 的布 置， 适当 增大炮孔 密集 系数 以孔底距为最小 抵抗线 的两倍为宜有利于降低炸药的单耗和大块 生 产率。 2 ． 采用孔 内同段非 电导爆管正 、反 向联 台起爆 不用导爆索 方 式 可避免个别炮孔 的拒爆现象， 且有 利于 孔底部位矿岩 的破碎 效 果 。 3 ． 足够的堵塞长度 一般大于a ／ 2 ，能 增加炸药在孔 内反应 的完 全程 度，延长孔 内 爆 炸气休作用的 时间，有 利于提高炸 药的 利 用率和改善矿岩的破碎 效果。 有 色矿 山一 g 0 ． 3 霉 维普资讯