长九神山灰岩矿开采爆破试验研究.pdf

第３７卷 第４期 ２０２０年１２月 爆 破 ＢＬＡＳＴＩＮＧ Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． ４  Ｄｅｃ． ２０２０ ｄｏｉ１０． ３９６３／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００１ －４８７Ｘ． ２０２０． ０４． ００７ 长九神山灰岩矿开采爆破试验研究* 尹岳降 １， 朱子晗２， 陈 明 ２， 刘建程１， 卢文波２， 魏 东 ２ （１．中国水利水电第八工程局有限公司， 长沙４１０００４； ２．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室， 武汉４３００７２） 摘 要 长九神山灰岩矿是世界上生产规模最大的砂石骨料场， 爆破块度分布和粉矿率直接影响矿山的生 产效益。为了控制爆破后块度分布同时降低爆破后岩粉含量， 提高资源利用率， 结合现场实际生产， 在两个 岩体节理发育程度不同的采区共进行了４次８组爆破试验， 并在每次试验后取样进行筛分， 研究爆破参数与 爆破块度及岩粉含量的关系。筛分结果表明 地质因素和爆破参数因素均对爆破块度分布和粉矿率存在显 著影响， 现场８组试验平均块度在９０ ～１５０ ｍｍ， 粉矿率均在４％以下。地质条件相对较差的采区平均块度较 小， 粉矿率较高。对于岩性相对较差的１＃采区， 可控制炸药单耗在０． ３３ ～ ０． ３６ ｋｇ／ ｍ３， 爆破后平均块度 １２０ ～１４０ ｍｍ以控制岩粉含量； 岩性相对较好的２＃采区， 可适当增大炸药单耗至０． ３６ ～０． ３９ ｋｇ／ ｍ３， 减小爆 破后平均块度。在后续的生产过程中， 需要结合具体生产需求和采区岩性条件对爆破参数进行调整。 关键词 骨料矿山；台阶爆破；爆破块度；粉矿率；爆破参数 中图分类号 ＴＤ２３５ 文献标识码 Ａ 文章编号 １００１ －４８７Ｘ（２０２０）０４ －００４３ －０５ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｃｈａｎｇ-ｊｉｕ Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ Ｍｉｎｅ ＹＩＮ Ｙｕｅ-ｊｉａｎｇ１，ＺＨＵ Ｚｉ-ｈａｎ２，ＣＨＥＮ Ｍｉｎｇ２，ＬＩＵ Ｊｉａｎ-ｃｈｅｎｇ１，ＬＵ Ｗｅｎ-ｂｏ２，ＷＥＩ Ｄｏｎｇ２ （１． Ｓｉｎｏ-ｈｙｄｒｏ Ｅｉｇｈｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃｈａｎｇ-ｊｉｕ Ｓｈｅｎｓｈａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｍｉｎｅ ｉｓ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ． Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓ- ｔｉｎｇ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｗｄｅｒ ｏｒｅ ｒａｔｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｂｌａｓｔｉｎｇ，ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｐｏｗｄｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｅｉｇｈｔ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｗｏ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｊｏｉｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｅ- ｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ． Ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｔａｋｅｎ ａｆｔｅｒ ｅａｃｈ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｓｃｒｅｅｎ- ｉｎｇ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｐｏｗｄｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｂｌａｓ- ｔｉｎｇ． Ｔｈｅ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｈａｖｅ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓ- ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｂｌｏｃｋ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｐｏｗｄｅｒ ｏｒｅ ｒａｔｅ． Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｂｌｏｃｋ ｓｉｚｅ ｏｆ ８ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔｓ ｗａｓ ９０ ～ １５０ ｍｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ｏｒｅ ｒａｔｅ ｗａｓ ｂｅｌｏｗ ４％． Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｂｌｏｃｋ ｓｉｚｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｐｏｏｒ ｇｅｏ- ｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｓｍａｌｌｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ｏｒｅ ｒａｔｅ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ． Ｆｏｒ １＃ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｐｏｏｒ ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ａｔ ０． ３３ ～０． ３６ ｋｇ／ ｍ３，ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｂｌｏｃｋ ｓｉｚｅ ａｆｔｅｒ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｗａｓ １２０ ～１４０ ｍｍ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｐｏｗｄｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｆｏｒ ２＃ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｇｏｏｄ ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｅｘ- ｐｌｏｓｉｖｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ０． ３６ ～０． ３９ ｋｇ／ ｍ３，ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｂｌｏｃｋ ｓｉｚｅ ａｆｔｅｒ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅ- ｄｕｃｅｄ． Ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗ-ｕｐ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｐｒｏ- ｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｍａｎｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｔｈｏｌｏｇｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｍｉｎｅ；ｂｅｎｃｈ ｂｌａｓｔｉｎｇ；ｂｌａｓｔｉｎｇ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｐｏｗｄｅｒ ｏｒｅ ｒａｔｉｏ；ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 万方数据 收稿日期２０２０ －０６ －０９ 作者简介尹岳降（１９６３ －） ， 男， 教授级高级工程师、 学士， 主要从事 爆破开挖技术研究及水利水电工程管理工作， （Ｅ-ｍａｉｌ） ５９７０７００４３＠ ｑｑ． ｃｏｍ。 通讯作者朱子晗（１９９６ －） ， 男， 硕士研究生， 主要从事岩石动力学 及工程爆破方面的研究工作，（Ｅ-ｍａｉｌ）ｚｈｕｚｉｈａｎ１９９６ ＠ ｗｈｕ． ｅｄｕ． ｃｎ。 基金项目国家自然科学基金面上项目（５１９７９２０５、５１７７９１９０） 目前堆石坝堆石料和混凝土坝人工骨料开采的 主要手段是采用中深孔台阶爆破。与常规边坡爆破 开挖不同， 堆石料的粒径和级配决定石料颗粒之间 的接触关系，直接影响到坝体的渗透性和稳定 性［ １］； 人工骨料爆破块度分布直接影响矿岩后续加 工流程的能耗［ ２］。因此， 在堆石料和人工骨料开采 过程中， 需要对爆破块度进行严格控制， 不仅要求减 少大块率， 还需要控制粉矿率。 在矿山爆破开采中， 矿石块度分布不均匀和粉矿 率偏高是骨料矿山爆破生产环节面临的主要难题。 矿山爆破开采岩粉含量偏高不但导致人工骨料后续 的加工能耗及成本增加， 而且造成了大量矿石的浪 费［ ３］。因此， 如何改善矿石爆破块度的分布， 控制粉 矿率是骨料矿山开采中亟需解决的问题之一。 目前有很多学者以及矿山企业对矿山开采中粉 矿形成的原因， 影响粉矿率的主要因素及如何减少 粉矿率做了大量的研究工作［ ４-７］。从形成的机理上 看， 粉矿的产生是不可避免的， 影响矿山开采粉矿率 的主要因素有［ ８，９］ 地质因素， 岩石在未开采前原始 状态下的固有性质如地质构造、 物理力学性质等； 爆 破因素， 爆破参数、 炸药性能、 装药结构、 起爆线路 等。章征成， 韩新平等人针对油母页岩开采时粉矿 率较高的问题进行了研究， 研究结果表明［ ４］， 可以 通过控制炮孔密集系数、 采用不同的空气间隔长度、 采用孔内外延时接力式起爆技术均可以降低油母页 岩的粉矿率。郭连军等人进行了针对白云质灰岩与 纯石灰岩条件下不同径向耦合系数爆破试验［ １０］， 通 过试验发现， 采用径向不耦合装药可以明显降低粉 矿率。叶海旺、 康强等运用数值模拟对比了不同空 气间隔装药下的破碎效果差异［ １１，１２］， 确定采用空气 间隔装药可以改善破碎效果， 有效降低粉矿率， 针对 其研究的采石场条件， 采用１ ｍ间隔长度改善效果 最为理想。 基于以往的矿山爆破块度优化研究， 依托长九 神山灰岩矿骨料开采项目， 针对料场两个不同岩性 的１＃，２＃采区， 共进行４组爆破块度分布的现场试 验， 采用现场筛分法计算得到各次试验爆破块度分 布曲线及粉矿率， 研究人工骨料开采爆破块度分布 及粉矿率的影响因素， 合理爆破参数确定合适的块 度， 控制岩粉含量。 １ 工程概况 长九神山灰岩矿是国内规模最大的灰岩矿， 矿 山位于安徽省池州市西南方向约３７ ｋｍ处。矿区范 围面积５． １４ ｋｍ２。采用露天爆破开采， 生产规模为 ７０００万吨／年。设计采场采出原矿块度不大于 １０００ ｍｍ。 矿山为独立矿体， 相对高差较大， 坡角一 般为１５ ～３４， 矿区以灰岩为主， 夹少量页岩， 构造 不发育， 局部岩溶较发育， 岩体完整性较好， 硬度３ （ｆ系数一般８ ～ １２） ，密度２． ６８ ｇ／ ｃｍ３，湿度在 ０． ２７％ ～１． ０５％之间， 平均值为０． ４８％， 抗压强度 在３６． ３ ～ ９３． ４ ＭＰａ之间， 平均值为６４． ９ ＭＰａ。除 二叠系龙潭组页岩外， 岩体稳定性一般。矿区地质 构造复杂， 褶皱和断层较发育。矿区内褶皱主要为 神山倒转向斜； 矿区内断层主要有北西向（Ｆ１、Ｆ２、 Ｆ３） 断层， 其次为近东西向断层（Ｆ４、Ｆ５） ， 断层对边 坡岩体完整性和稳定性有一定的影响； 岩层产状较 陡， 各分层间无构造破碎带， 可溶盐岩主要受节理裂 隙的影响， 岩体中等完整， 呈块状、 厚层状， 相互间咬 合， 结构面具一定的粘合力。矿区深部岩溶局部发 育， 除了具有个别大溶洞外， 深部岩溶以小溶洞为 主， 溶洞发育地段岩层结构承载力降低， 可能出现溶 洞上层的岩石坍塌或者掉块。 现场选取岩性不同的１＃，２＃两个采区作为试验 场地， 其中１＃采区节理裂隙发育， 岩性条件较差， 共 进行了６次试验；２＃采区节理裂隙较发育， 岩性条件 较好， 共进行了２次试验。现场典型岩体结构如图 １所示。 图１ 试验现场典型岩体结构 Ｆｉｇ． １ Ｔｙｐｉｃａｌ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｔ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｉｔｅ 根据实际生产状况， 长九灰岩矿料场开挖过程 中存在爆破块度分布较均匀， 中间粒径偏小， 粉矿率 偏高的问题， 粉矿率偏高会造成矿山有效利用率下 降， 影响经济效益。因此， 研究爆破开采后爆破块度 分布及粉矿率含量， 找出改善粉矿率最优的爆破参 数组合， 使开采得到的骨料满足级配要求， 同时降低 粉矿率兼顾砂石系统生产效益为本工程的关键技术 ４４爆 破 ２０２０年１２月 万方数据 问题之一。 ２ 爆破试验参数方案 ２． １ 试验概况 针对长九灰岩矿地质资料及岩性特征， 根据采 区岩体临空面的岩石出露情况， 选择无明显薄弱夹 层、 破碎带和溶洞， 岩体结构较为完整、 原生及次生 构造尽可能少的典型区域作为试验区。试验区选择 １＃采区和２＃采区。１＃采区节理发育， 岩性较差；２＃ 采区节理较发育， 岩性相对较好， 具有较强的代表 性。在１＃采区共进行６次试验，２＃采区进行２次试 验。现场采用混装多孔粒装硝铵炸药，炸药密度 ０． ８ ｇ／ ｃｍ３， 爆速２９００ ｍ／ ｓ； 炮孔布置采用梅花形布 孔， 倾角不小于８５度， 每次在台阶上靠近临空面区 域布置三排共１２个炮孔； 采用单孔单响， 孔内使用 ＭＳ１１段雷管， 孔间使用ＭＳ３段雷管传爆， 排间使用 ＭＳ５段雷管传爆。 爆破后， 采用分层取样法。在爆堆料爆破孔正 前方的上部、 中部及下部， 以及同排两个炮孔中间的 上部、 中部及下部的６个部位取样。取样时， 扒开爆 堆表层２ ～３ｍ厚的矿料， 取爆堆内部的矿料， 每个 部位取约１ ｍ３样品， 利用移动筛分机及国家标准筛 进行筛分分析。移动筛分机可将毛料样品初步筛分 成１２０ ｍｍ以上，１２０ ～ ６０ ｍｍ，６０ ｍｍ以下三组粒 径， 再分别在１２０ ～６０ ｍｍ，６０ ｍｍ粒径中取样人工 筛网筛分， 并根据筛分结果绘制级配曲线及计算出 粉矿率。其中筛网尺寸采用国家标准建设用砂 （ＧＢ／ Ｔ１４６８４２０１１） ，骨料粒径采用国家标准 ＧＢ／ Ｔ１４６８５２０１１建筑用卵石和碎石 。依据标 准， 直径４． ７５ ｍｍ以下的矿石定义为粉矿。 ２． ２ 试验参数 矿岩爆破块度分布及粉矿率受多种因素影响， 不同的地质条件和爆破参数对其存在较显著影 响［ ８，９］。在不同的工程中， 各个爆破参数因素的主 次关系会发生变化。总结起来， 影响矿岩爆破块度 分布及粉矿率的因素主要包括 节理裂隙间距和迹 长、 岩体强度、 岩体波阻抗、 炸药波阻抗、 炸药单耗、 台阶高度、 炮孔直径、 炮孔间排距、 堵塞长度、 微差时 间、 起爆位置等。故在进行试验时， 保持爆破器材、 钻孔倾角、 起爆位置保持不变。选择岩石性质存在 差异的１＃和２＃两个采区共进行４次试验，１次试验 两组对照同时进行， 探究岩石性质， 炸药单耗， 不同 堵塞长度及方式， 间排距等爆破参数对矿岩爆破块 度及粉矿率的影响。 详细爆破参数见表１。试验均采用混装多孔粒 装硝铵炸药， 布孔采用梅花形布孔， 第一次试验布孔 方式见图２， 其余试验布孔方式相同。第四次试验 中第５、６组３． ２ ｍ堵塞段下部设置有１． ０ ｍ空气间 隔段， 具体装药结构见图３所示， 其余试验堵塞采用 常规堵塞方式。 图２ 第一次爆破试验１、２组炮孔布置图 Ｆｉｇ． ２ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ １ ａｎｄ ２ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｂｌａｓｔｈｏｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔ 图３ 第四次试验５、６组装药结构图 Ｆｉｇ． ３ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ５ ａｎｄ ６ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｄｒｕｇｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ ｔｅｓｔ ３ 试验结果分析 ３． １ 爆破块度分布曲线 每一次爆破试验后， 选择有代表性的区域进行 取样筛分试验， 每组爆破试验取样６个点， 分别在爆 破孔正前方的上部、 中部及下部、 以及同排两个炮孔 中间的上部、 中部及下部。爆破试验后典型爆堆如 图４所示， 典型块度分布如图５所示。 根据现场筛分试验， 得到每一次爆破试验后的 爆破块度分布曲线， 爆破试验爆破块度分布曲线图 如图６所示。由试验块度分布曲线可以得知８次试 验爆破后毛料块度的中间粒径如表２所示。由图６ 和表２可以看出， 在同一组试验中， 同一试验区域， 在其他参数不变的情况下， 适当增大炸药单耗， 爆破 后岩块的平均块度减小。８次试验爆破平均块度约 在９０ ～１５０ ｍｍ。 ５４第３７卷 第４期 尹岳降， 朱子晗， 陈 明， 等 长九神山灰岩矿开采爆破试验研究 万方数据 表１ 神山灰岩矿爆破试验参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｓｈｅｎｓｈａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｍｉｎｅ 分次 试验 编号 采区 台阶 高度／ ｍ 炮孔直径／ ｍｍ 孔距／ ｍ 排距／ ｍ 超深／ ｍ 炮孔 深度／ ｍ 堵塞 长度／ ｍ 单耗／ （ｋｇｍ －３）单孔药量 ／ ｋｇ １ １１３１６０． ０７． ５５． ０１． ５１４． ５３． ５０． ３６１７６ ２１３１６０． ０８． ３４． ２１． ５１４． ５３． ５０． ３９１７６ ２ ３ １＃ １５２００． ０９． ６６． ４１． ５１６． ５４． ５０． ３３３００ ４１５２００． ０１０． ６５． ３１． ５１６． ５４． ５０． ３６３００ ４ ５１５１６０． ０７． ５５． ０１． ５１６． ５３． ２０． ３５１９７ ６１５１６０． ０８． ３４． ２１． ５１６． ５３． ２０． ３８１９７ ３ ７ ２＃ １５１６０． ０７． ５５． ０１． ５１６． ５３． ５０． ３７２０９ ８１５１６０． ０７． ７４． ９１． ５１６． ５３． ５０． ３９２０９ 图４ 爆破试验典型爆堆 Ｆｉｇ． ４ Ｔｙｐｉｃａｌ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｐｉｌｅ ｆｏｒ ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔ 图５ 爆破试验典型块度分布图 Ｆｉｇ． ５ Ｔｙｐｉｃａｌ ｂｌｏｃｋ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔ 图６ 爆破试验块度分布曲线 Ｆｉｇ． ６ Ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔ 表２ 爆破试验块石中间粒径值 Ｔａｂｌｅ ２ Ｍｉｄｄｌｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ｂｌｏｃｋ 试验分次 试验编号 单耗／ （ｋｇｍ －３） 爆堆中间粒径 Ｘ５０／ ｍｍ １ １０． ３６１５２ ２０． ３９９３ ２ ３０． ３３１６１ ４０． ３６１２２ ４ ７０． ３５１４６ ８０． ３８１３１ ３ ５０． ３７１５１ ６０． ３９１２３ ３． ２ 岩粉含量分析 根据每次试验后的筛分结果， 以４． ７５ ｍｍ粒径 为界限， 将爆破后粒径小于４． ７５ ｍｍ的块石视为岩 粉， 则每次爆破试验后爆堆的粉矿率见表３。每次 试验爆破后的毛料取样在粗碎车间进行粗碎， 对粗 碎后的明粗碎料取样， 按照筛分流程重复筛分步骤， 得到明粗碎料的粉矿率及超细粉（＜０． ０７５ ｍｍ）含 量如表４所示。 由爆破试验设计及表３、 表４可知， 爆破开采后 毛料的粉矿率会直接影响到后续加工过程中加工半 成品料的粉矿率从而影响矿石的利用率， 所以在爆破 开采时应该严格控制爆破后岩粉的含量。４次８组 爆破试验后粉矿率均在４％以下， 且只有３组试验粉 矿率超过２％， 均满足开采要求， 故爆破参数设计比 较适宜。对比每次试验结果， 在同一组试验中， 在其 他参数不变的情况下， 随着炸药单耗的增大， 爆破后 的粉矿率都有不同程度的上升， 特别是在第１次试验 中， 炸药单耗从０．３６ ｋｇ／ ｍ３增大到０． ３９ ｋｇ／ ｍ３， 爆破 后粉矿率从０．６９％上升到３． ９４％， 在爆破开采时， 虽 然增大炸药单耗可以减小爆破后岩块的平均粒径与 大块率， 减少凿岩机二次破碎的工作成本， 提高铲装 运输效率， 但如果炸药单耗增加过大， 可能会导致粉 矿率过大， 造成矿石利用率低、 成本增大。第４次两 ６４爆 破 ２０２０年１２月 万方数据 组试验采用了空气间隔堵塞， 从试验结果来看， 利用 空气间隔堵塞在一定程度上可以降低爆破后粉矿率 与二次加工后超细粉含量。第３次在２＃采区的试 验， 由于２＃采区岩性相对较好， 在设计爆破试验参 数时， 适当增大了炸药单耗以确保爆破后平均块度 及大块率符合要求， 单耗的增大导致粉矿率偏高达 到了３． ５％左右， 但是在经过粗碎后的明粗碎料中 ＜０． ０７５ ｍｍ超细粉含量与其他组试验相比偏低， 可 能是岩石自身性质较好， 在后续二次加工破碎中不 宜粉化， 故在岩性较好的２＃采区进行开采爆破时， 可以适当增大炸药单耗， 降低爆破后平均块度， 降低 后续装车、 运输、 二次加工能耗， 增大经济效应。 表３ 爆破试验粉矿率 Ｔａｂｌｅ ３ Ｐｏｗｄｅｒ ｏｒｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔ 分次 试验编号 孔距／ ｍ排距／ ｍ单耗／（ｋｇｍ －３） 单孔药量／ ｋｇ 粉化率／ ％ １ １７． ５５． ００． ３６１７６０． ６９ ２８． ３４． ２０． ３９１７６３． ９４ ２ ３９． ６６． ４０． ３３３００１． ２６ ４１０． ６５． ３０． ３６３００１． ６４ ４ ５７． ５５． ００． ３５１９７１． ４７ ６８． ３４． ２０． ３８１９７１． ９５ ３ ７７． ５５． ００． ３７２０９３． １９ ８７． ７４． ９０． ３９２０９３． ５３ 表４ 爆破试验明粗碎料粉矿率 Ｔａｂｌｅ ４ Ｐｏｗｄｅｒ ｒａｔｅ ｏｆ ｏｐｅｎ ｃｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｉｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔ 分次 试验 编号 孔距／ ｍ排距／ ｍ 单耗／ （ｋｇｍ －３） 单孔药量／ ｋｇ ＜４． ７５ ｍｍ 岩粉含量／ ％ ＜０． ０７５ ｍｍ 超细粉含量／ ％ １１７． ５５． ００． ３６１７６２０． ７６２． ３９ ２８． ３４． ２０． ３９１７６２２． ２４２． ５２ ２３９． ６６． ４０． ３３３００１２． ０９１． ６７ ４１０． ６５． ３０． ３６３００２１． ７４１． ７４ ４５７． ５５． ００． ３５１９７２１． ７０１． ３９ ６８． ３４． ２０． ３８１９７２０． ７５１． ６５ ３７７． ５５． ００． ３７２０９１７． ６７１． ２７ ８７． ７４． ９０． ３９２０９１９． ９２１． ４５ 综上所述， 长九神山灰岩矿开采工程中，１＃采区 岩性较差， 设计爆破参数时可相对降低炸药单耗在 ０． ３３ ～０． ３６ ｋｇ／ ｍ３， 将爆破后平均块度控制在１２０ ～ １４０ ｍｍ， 以防止单耗过高导致岩粉含量过高， 造成 矿石利用率低， 损失经济；２＃采区岩性相对较好， 设 计爆破参数时可适当增大炸药单耗至０． ３６ ～ ０． ３９ ｋｇ／ ｍ３， 减小爆破后平均块度， 为后续流程降低 成本， 增加经济效益。需要指出的是， 由于爆破开采 是一个复杂的系统工程， 需要结合具体生产需求对 爆破参数进行调整， 从而得到最佳的爆破块度分布。 ４ 结论 基于长九神山灰岩矿现场试验及筛分数据统计 分析， 研究了人工骨料开采爆破块度分布及粉矿率 的影响因素， 合理爆破参数确定合适的块度， 控制岩 粉含量， 得到如下结论 （１） 地质因素和爆破参数因素均对爆破后块度 分布及粉矿率有重要影响， 岩性较差岩体爆破后平 均块度偏小， 粉矿率偏高， 如不控制爆破开采炸药单 耗， 会浪费矿石， 造成经济损失。 （２） 在其他条件相同的情况下， 爆破后平均块 度随炸药单耗增大而减小， 同时粉矿率上升。虽然 平均块度减小可以降低后续装车、 运输、 二次加工成 本， 但如果炸药单耗增大过多， 造成粉矿率过大， 会 造成更大的经济损失， 故在爆破开采时需要平衡块 度分布和粉矿率。 （３） 根据现场试验的筛分数据分析， 对于岩性 相对较差的１＃采区，可控制炸药单耗在０． ３３ ～ ０． ３６ ｋｇ／ ｍ３， 爆破后平均块度１２０ ～１４０ ｍｍ； 岩性相 对较好的２＃采区， 可适当增大炸药单耗至０． ３６ ～ ０． ３９ ｋｇ／ ｍ３， 减小爆破后平均块度。 （４） 对于不同的工程， 需要结合具体生产需求 和采区岩性条件对爆破参数进行调整。 （下转第８８页） ７４第３７卷 第４期 尹岳降， 朱子晗， 陈 明， 等 长九神山灰岩矿开采爆破试验研究 万方数据 ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｔｕａｌ ｒｅｉｎ- ｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］． ＡＣＩ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ，２００７， １０４（６） ７３１-７３９． ［１１］ ＭＡＴＴＨＥＷＳ Ｔ，ＥＬＷＯＯＤ Ｋ Ｊ，ＨＷＡＮＧ Ｓ Ｊ． Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｄｙｎａｍｉｃ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｇｒａｖｉｔｙ ｌｏａｄ ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｒａｍｅｓ［Ｃ］∥ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ ａｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，２００７１６-１９． ［１２］ 贾永胜， 谢先启， 姚颖康， 等．高层建筑物折叠爆破拆 除关键技术参数探讨［Ｊ］．爆破，２０１６，３３（３） ７５-８０． ［１２］ ＪＩＡ Ｙｏｎｇ-ｓｈｅｎｇ，ＸＩＥ Ｘｉａｎ-ｑｉ，ＹＡＯ Ｙｉｎｇ-ｋａｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｄｉｓ- ｃｕｓｓｅｄ ｏｎ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｆｏｌｄｉｎｇ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ-ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１６，３３（３） ７５-８０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１３］ 李 勇， 汪 浩．复杂环境下多跨框架不规则高楼的 逐跨坍塌爆破［Ｊ］．爆破，２００５，２２（１） ５９-６１． ［１３］ ＬＩ Ｙｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｈａｏ． Ｓｐａｎ-ｂｙ-ｓｐａｎ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｉｒｒｅｇｕｌａｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２００５，２２（１） ５９-６１．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１４］ 王洪刚， 姚颖康， 王 威， 等．复杂环境下楼房纵向逐 跨坍塌爆破技术应用［Ｊ］．爆破，２０２０，３７（２） ８０-８４． ［１４］ ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ-ｇａｎｇ，ＹＡＯ Ｙｉｎｇ-ｋａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｗｅｉ，ｅｔ ａｌ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｐａｎ ｂｙ ｓｐａｎ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］． Ｂｌａｓ- ｔｉｎｇ，２０２０，３７（２） ８０-８４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１５］ 刘昌邦， 贾永胜， 黄小武， 等．异形结构楼房纵向逐跨 空中解体爆破拆除［Ｊ］．爆破，２０１９，３６（３） ８４-８９． ［１５］ ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ-ｂａｎｇ，ＪＩＡ Ｙｏｎｇ-ｓｈｅｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｏ-ｗｕ，ｅｔ ａｌ． Ｂｌａｓｔｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃｏｌｌａｐｓｅ ａｎｄ ａｅｒｉａｌ ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｐｅｃｉａｌ-ｓｈａｐｅｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇ［Ｊ］． Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１９，３６（３） ８４-８９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１６］ 杨 军， 杨国梁， 张光雄， 等．建筑结构爆破拆除数值 模拟［Ｍ］．北京 科学出版社，２０１２． 英文编辑 赵 亮 （上接第４７页） 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） ［１］ 朱 晟， 宁志远， 钟春欣， 等．考虑级配效应的堆石料 颗粒破碎与变形特性研究［Ｊ］．水利学报，２０１８， ４９（７） ８４９-８５７． ［１］ ＺＨＵ Ｓｈｅｎｇ，ＮＩＮＧ Ｚｈｉ-ｙｕａｎ，ＺＨＯＮＧ Ｃｈｕｎ-ｘｉｎ，ｅｔ ａｌ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｃｒｕｓｈ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｒｏｃｋｆｉｌｌ ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］． Ｓｈｕｉｌｉ Ｘｕｅｂａｏ， ２０１８，４９（７） ８４９-８５７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［２］ ＡＢＢＡＳＰＯＵＲ Ｈ，ＤＲＥＢＥＮＳＴＥＤＴ Ｃ，ＢＡＤＲＯＤＤＩＮ Ｍ，ｅｔ ａｌ． Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｏｐｅｎ ｐｉｔ ｍｉｎｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ ｂｙ ｓｙｓｔｅｍ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ［Ｊ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ 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Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１２， ２９（２） ２６-３０，３７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 英文编辑 柯 波 ８８爆 破 ２０２０年１２月 万方数据