深部开采单孔爆破漏斗实验.pdf

工程爆破 ENGINEERING BLASTING2017年8月第23卷第4期 文章编号1006-7051201704-0011-03 深部开采单孔爆破漏斗实验 吴春平1，滕高礼2，张长洪3，于德宁3，张泽裕2，孙 超 2，陈 冲2 1.北京矿冶研究总院， 北京100160;2.云南驰宏锌锗股份有限公司， 云 南 曲 靖 655011 ;3.驰宏科技工程 股份有限公司， 云 南 曲 靖 655011 摘要 针摘要 针对会泽铅锌矿因浅部资源日益枯竭， 逐步向深部开采需要获得准确爆破参数的情况， 根据利文斯顿爆破漏斗理论， 在会泽铅 锌矿深部巷道进行了一系列单孔爆破漏斗实验， 得到了爆破漏斗临界埋深为1. 21 m， 最佳埋深为0. 6 m， 最佳爆破漏斗体积为0. 153 m3， 最佳埋深比为〇. 495 9,应变能系数为1. 807 5 m/kgW等技术参数。爆破漏斗实验是爆破设计和施工的重要技术手段， 是获取岩体爆破 准确参数的有效途径， 其实验结果为会泽铅锌矿深部开采提供了有效的技术支撑。 关 键 词关 键 词 爆破漏斗； 利文斯顿理论； 爆破实验； 深部开采； 会泽铅锌矿 中 图 分 类 号 中 图 分 类 号 TD235 文 献 标 志 码 文 献 标 志 码 A d〇〇i 10. 3969/j. issn. 1006-7051. 2017. 04. 003 Experiment of single-hole blasting crater in deep mine WU Chun-ping1 , TENG Gao-li2, ZHANG Chang-hong3, YU De-ning3, ZHANG Ze-yu2, SUN Chao2, CHEN Chong2 1. Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy , Beijing 100160, China；2. Yunnan Chihong Zn 国家重点研发计划资助项目（2016YFC0600709;国家科技支撑计划资 助项目（2015BAB12B01 作者筒介 吴春平（1980） ， 男 ， 博士， 髙级工程师， 从事采矿与爆破技术研究。E-mailahwucp163. com www. cseb. org. cn//xhqk/indexframe. htmlAugust 2017 | Engineering Blasting | Vol. 23 , No. 4 12工程爆破 ENGINEERING BLASTING第 23卷 1 实验参数设计与方法 1 . 1 实验参数设计1 . 1 实验参数设计 根据现场施工情况和地质条件， 实验地点选择 在会泽铅锌矿1 596 m水平风机硐室， 对应地表标 高 2 460 m， 距离地表864 m。使 用 8 号磁电雷管、 高精度毫秒延时导爆管雷管起爆。炸药为袋装2 岩石乳化炸药， 直 径 32 mm， 每 管 药 卷 300 g， 长 300 mm。 炸药性能参数如表1 所示。 表 1实验用乳化炸药技术参数表 1实验用乳化炸药技术参数 Table 1 Parameters of emulsion explosives for experiments 药卷密度/殉爆距离/爆速/作功能力/猛度/ g crrf3cmm s_1mLmm 0. 95〜1. 30 33. 2X10326012. 0 根据实验区域的地质条件、 岩石力学性质及爆 破器材、 凿岩设备条件， 设计了 11个炮孔。实验过 程中， 根据结果补充一个炮孔， 编 为 1 2 。炮孔深 度如表2 所示。 表 2单孔爆破漏斗实验炮孔孔深参数表 2单孔爆破漏斗实验炮孔孔深参数 Table 2 Depth of blastholes of experiments of single-hole blasting crater m 炮孔编号（ 123 456 孔深 1. 41. 31.2 1.11. 00. 9 炮孔编号（ 789 101112 孔深 0. 80. 70. 6 0. 50. 40. 7 炮孔均选择在1 596 m水平风机硐室左侧帮 壁 ， 垂直巷道壁打孔作业。所有炮孔距离地面均为 1.4 m;为保证各孔形成的漏斗互不干扰， 除 1 0 、 11 炮孔间隔2 m外 ， 1 〜9 炮孔两孔间距3 m， 12 炮孔与2 、 3 炮孔均间隔1.5 m见 图 1。 采用7655钻机打孔， 钻 头 直 径 40 mm， 炮孔直径 42 mm。 钻孔时保持钻杆水平， 炮孔打好后测量了炮 孔深度， 均一次达到设计要求。 1.2 实验方法1.2 实验方法 实验开始前， 先将实验巷道左侧帮壁的浮石清 理干净， 同时将实验场地巷道底板的碎石铲走， 排除 杂物干扰以便获得准确的测量结果。 每个炮孔装填1 卷炸药， 雷管置于孔底反向起 爆。装填炸药前将炸药包装袋划破， 装填后用炮棍 压实。压实后的药包长度控制在240 m m以内， 保 证药包长径比小于6。分 4 次进行爆破实验， 第1 次 起爆2 、 5 、 8 、 11炮 孔 ， 第 2 次起爆1 、 4杯、 7 、 1〇炮孔， 第 3 次起爆3 、 6 、 9炮 孔 ， 第 4 次起爆12炮孔。其中， 第 1 次起爆前采用瓦愣纸 浸湿后堵孔， 未形成有效的爆破漏斗。随后改用锚 杆锚固剂填塞， 效果非常明显。 锚杆锚固剂是一种速凝、 超早强型填塞材料， 一 般与普通锚杆、 螺纹钢锚杆、 螺栓、 竹锚杆等配套使 用 ， 适用于隧道、 井巷工程的锚喷支护， 特别适用于 要求早支护的软弱围岩或其他抢险工程。所用锚杆 锚固剂是实心卷式水泥锚固剂[6]。锚固剂长度 225 mm， 直径27 mm， 每根质量约300 g。每次填塞 前将锚固剂浸水约1 min， 将其捏软， 使其充分浸 湿 ， 以水中不冒气泡为止。随后将浸水后的锚固剂 截断， 在标定的初凝时间内， 将锚固剂逐条依次用炮 棍塞入炮孔并压实。为保证凝固时间， 填塞后凝固 10 min以上再起爆。除 10 孔填塞2 根锚固剂外， 剩下的其他炮孔均用3 根锚固剂填塞。 采用简化后的垂直断面法[7]测量爆破漏斗参 数。测量工具包括 50 m软皮尺、 5 m钢卷尺、 铁 揪、 炮棍、 格筛（ 50 mmX 50 mm、 100 mmX 100 mm 规格的栅格） 、 喷漆、 记录本等。爆破前后按照如下 方式进行测量 1 爆破前， 用钢卷尺分别测量炮孔直径、 炮孔深 度、 炸药装填深度、 填塞长度， 记录炸药埋深； 2 爆破后， 用 100 mmX 100 mm栅格覆盖在爆 破漏斗表面， 保持栅格与巷道底板垂直， 用栅格平面 代替原自由面位置， 测量爆破漏斗残孔深度、 孔底与 栅格平面之间的直线距离； 3 扣除漏斗口周边岩石片落部分， 以炮孔中心线 为轴线， 每隔45直接量取8 个不同方位的漏斗边界 与轴线之间的距离， 取其平均值作为爆破漏斗半径。 根据现场测量的数据， 在 3Dmine上绘制爆破 漏斗底圆断面轮廓线， 并对爆破漏斗进行实体建模， 然后圈定爆破漏斗体积。 2 实验结果与分析 在会泽铅锌矿深部进行的单孔爆破漏斗实验完 Engineering Blasting工程爆破， 2017,23411-13 第 4 期 吴春平， 等 深部开采单孔爆破漏斗实验13 成后， 按照上述方法测得爆破漏斗的药包中心埋深 L、 漏斗半径r和体积V等数据见表3。然后根据 表 3 数据绘制爆破漏斗特征曲线见图2。 表 3单孔爆破漏斗实验测量结果表 3单孔爆破漏斗实验测量结果 Table 3 Results of single-hole blasting crater experiment m 设计 孔深 实测 孔深 药包中心 埋深 漏斗半径 漏斗体税/ m3 11‘ 41. 431. 3100. 358 80. 012 1 21. B1. 351. 250未铡 未测 3h 21. 241. 1150. 368 80. 012 7 41. 11. 140. 9850. 486 30. 062 | 5i. o1* 040. 960 未测未测 60. 90. 940. 8300. 373 80. 074 4 70. 80. 880. 7900. 617 50.100 1 80 .70. 770. 650 未测未测 90. 60. 670. 5750. 638 8a. 153 0 100v S0. 610. 4950. 771 30. 107 7 110 40. 430. 3100. 137 5 未测 120. 7〇 ‘ n0. 6250. 468 80*128 3 汴 “ 米测” 足山于埙塞强度不足， 未形成爆破漏斗， 不能f l为有效数 据 ， 因此视为未测量3 0.20 r 0.15 - 〇 1---------------- ■--- 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 L/m 图 2单孔爆破漏斗特征图 2单孔爆破漏斗特征 Fig. 2 Characteristic of single-hole blasting crater 同时对实验数据进行拟合CR2 0.934 3， 获得下 式 Vl. 0174L3 -2. 8051U2. 2781L-0. 4448 由此得到爆破漏斗临界埋深为1. 21 m， 最佳埋 深为〇 . 6 m， 最佳爆破漏斗体积为0. 153 m3 9最佳埋 深比为〇 . 495 9,应变能系数为1. 807 5 m/kg1/3, 3 结语 根据利文斯顿爆破漏斗理论， 在会泽铅锌矿深 部巷道进行了单孔爆破漏斗实验研究， 获得的爆破 漏斗技术参数为会泽铅锌矿深部开采提供了有效的 技术支撑。 在单孔爆破漏斗实验结果的基础上， 可以做进 一步的研究， 如 多孔同段爆破漏斗实验， 求得最大 孔间距;采掘爆破实验， 获得炮孔布置形式和装药结 构等参数。 致谢致谢 在 研 究 会 泽 铅 锌 矿 单 孔 爆 破 漏 斗 实 验 的 过 程 中 ， 得到了 解 联 库 、 孙 忠 铭 、 陈 何 、 王 湖 鑫 等 教 授 的 无 私 指 导 和 帮 助 ， 还 得 到 会 泽 销 锌 矿 严 庆 文 、 杨灵敏和金诚信云南项目部的大力 支 持 ， 在 此 一 并 表 示 感 谢 参考文献（参考文献（References 汪 旭 光 ， 郑 炳 旭 ， 张 正 忠 ， 等 .爆 破 手 册 [M].北 京 冶金 工 业 出 版 社 ， 201031-35. WANG X G, ZHENG B X, ZHANG Z Z,et al. Hand book of blasting [M ]. Beijing Metallurgical Industry Presss2〇10；31-35. [ 2 ] 齐 金 铎 .现 代 爆 破 理 论 的 发 展 阶 段[ J ] .爆 破 ，1096,13 4 ；7-10. QI J D. Development of modern blasting theory[JJ. Blas ting ,1996 ,13 4 s 7-10. [3] YE T Q. Field experiment for blasting crater[jj. Journal of China University of Mining Technology，2008， 18 2 224-228. [ 4 ] 孙 忠 铭 ， 刘 庆 林 ， 余 斌 ， 等 .地 下 金 属 矿 山 大 直 径 深 孔 采 矿 技 术[M ].北 京 冶 金 工 业 出 版 社 ，2014156-157. SUN Z M, LIU Q L,YU B,et al. Large diameter deep hole mining technology for underground metal mines [M ]. Beijing Metallurgical Industry Press, 2〇14 156 157. [ 3 ]肖继荣.球 状 药 包 漏 斗 爆 破 法[ J ] .爆 破 器 材 ，1983，12 4 30-33. XIAO J R. Blasting crater with ball-type explo- swes[J], Explosive Materials, 1983,12 4 30-33. [幻 国 家 经 济 贸 易 委 员 会 .水 泥 锚 杆 卷 式 锚 固 剂 MT219- 2002[S].北 京 煤 炭 工 业 出 版 社 ， 2002. State Economic and Trade Commission. Cement anchor bolts-cementitious anchoring capsule MT21I2002 [S j. BeijingChina Coal Industry Publishing House.2002. [7 ] 李 晓 晖 ， 袁 峰 ， 张 明 明 ， 等 .基 于Surpac的垂直断面资源 储 量 估 算 方 法 研 究 与 实 现 [J1 吉 林 大 学 学 报 （ 地球科学 版 ） ， 2015,451156-165, LI X H, YUAN F, ZHANG M M,et al. Research and implementation of section in reserve estimation based on surpac[jj. Journal of Jilin University Earth Science Edition , 2015,45 1 111-165. www. cseb. org. cn//xhqk/indexframe. htmlAugust 2〇 17 I Engineering Blasting | Vol. 23, Ma, 4