经山寺铁矿深孔爆破参数的确定

吴水锋

（广东宏大爆破股份有限公司，广东 广州 510623）

河南省中加矿业公司经山寺露天采场主要有两种矿岩：一种是磁铁矿，隶属原生矿，特别坚硬；另一种是假象赤铁矿和混合花岗岩，比较坚硬。穿孔设备是风动履带式潜孔钻机，穿孔深度为11.5 m，孔径为130~140 mm。设计阶段高度为10 m，阶段最终坡面角80°，块度要求是原生矿不超过800 mm，假象赤铁矿和混合花岗岩不超过1 000 mm。具体性质对比见表1。

表1 矿岩物理力学性质对比表

1 确定爆破参数

对于露天采场需要确定的台阶深孔爆破参数主要有孔径d、孔深L、超深h、底盘抵抗线W、孔间距a、排间距b、堵塞长度l、堵塞质量及单耗（炸药）q等。孔径d由穿孔设备来决定，其余参数由下列公式和经验确定。

1.1 底盘底抗线

底盘底抗线是由地质构造、矿岩及炸药种类决定的。它的取值很关键，值取大了会产生根底和岩墙，导致抬高底板；值取小了不安全，还会使爆破成本增加，降低铲装效率。

通过经山寺露天矿现场反复试验，结论是只有底盘底抗线W<4.5 m，才能既确保爆破质量，又避免单排孔，根据钻孔施工规程，还必须满足安全条件W≥H cotα+B.其中，α为台阶坡面角，一般取65°～80°；H为台阶高度；B为从钻孔中心至坡顶线安全距离，大型钻机一般取2.5～3.0 m。

另外，确定底盘底抗线公式为W=k0H，其中，k0为底盘底抗线系数，一般矿石k0取0.6，硬岩k0取0.7，软岩k0取0.9.经山寺露天采矿区的底盘底抗线主要是根据以上两个公式来确定。

1.2 孔深和超深

孔深设计公式为L=H+h，其中：H为阶段高度，一般为10 m；针对不同矿岩，超深值h的确定既是难点，又是重点。根据现场实践经验，超深值的确定公式有两个：h=k W(k取值为0.15～0.35)和h=kd（k值为 8～12)。

超深的设计就是为了在超深部分所装的炸药起爆后，控制底盘抵抗线产生根底和硬墙，从而有效控制底板标高，因此应该选择使用前一个公式h=k W，其中，k为超深系数。对于矿石k取0.35，对应孔深为12.0m；对于硬岩k取0.25m，对应孔深为11.5m；对于软岩k取0.15，对应孔深为11.0 m。

在经山寺露天铁矿的现场作业中，炮孔排数均超过2排，从第三排炮孔开始，超深既要克服压碴，又要克服排间根底，这样就造成排间距b小于首排的底盘抵拉线W，从而导致后排的超深小于首排的超深，当然药量消耗也就随之减少。

1.3 孔间距和排间距

从现场来看，虽然孔间距和排间距随着施工条件、岩体和起爆方法的不同而有差异，但是爆破单孔在同等条件下所担负的炮孔面积是基本不变的。因此，为了改善爆破质量，降低大块率，a与b的选取，一般遵循公式a/b=m>1，其中，m为炮孔密集系数，现场一般m取值范围为1.2~1.5，这样，根据公式a=mb就可求得孔距。

在经山寺露天铁矿中采用的是宽孔距小排距，起爆顺序是大斜线起爆，现场m取值范围为4.3~4.8（见表3），这样可以安全地减少堵塞长度，从而减少表面大块率。但是在首排孔底盘抵抗线过大的情况下，就必须适当缩小密集系数，从而克服底盘的阻力。

1.4 堵塞长度和堵塞质量

爆破效果和炸药利用率主要由堵塞长度和堵塞质量来决定，堵塞长度适当则可以在减少爆炸气体能量损失的同时增加钻孔装药量，堵塞质量适当则会在尽可能增加爆炸气体孔内作用时间的同时，减少爆破冲击波、噪声及个别分散物对周围环境的危害。

堵塞长度l按下列公式确定：l=（0.7~1.0）W。其中，垂直孔取（0.7~0.8）W；倾斜深孔取（0.9~1.0）W 或者 l=（20~30）d。在经山寺露天铁矿中一般根据岩石情况进行堵塞，一般岩石取一倍的W，比较坚硬岩石取（0.8~0.9）W，特别坚硬岩石取0.7 W。

1.5 单耗（炸药）

矿山爆破主要消耗材料是民用炸药，显而易见，降低炸药消耗会极大地提升工程的安全、质量和效益，因此，现场炸药单耗的确定就十分重要。然而有很多因素影响着炸药单耗，比如岩石可爆性、炸药性能、自由面条件、起爆方式及对块度的要求等，但在同等条件下炸药单耗是基本不变的。根据现场试验数据，单耗q在特别坚硬的岩石中取0.6～0.8 kg/t；在比较硬的岩石中取0.4～0.6kg/t；在软岩石中取0.25～0.4 kg/t。也可按表2进行确定，该表以2号岩石硝铵炸药为标准。

表2 单位炸药消耗量q值表

表3 不同岩石类型爆破参数表

可见，炸药单耗不仅随开采深度增加而增加，而且还随着压碴的厚度或一次爆破排数不同而变化。

经过半年多的总结实践，经山寺露天铁矿开采不同岩石类型已经形成了很成熟的数据。如表3所示。

2 效果评价

经过反复总结实践，经山寺露天铁矿的爆破效果有了很大的提升。不但明显降低了大块率、根底和单耗，提高了铲装效率，而且在超额完成公司下达的产量任务的情况下节约了成本。同时，这种独特的爆破参数确定方法具有很大的推广价值。

3 结束语

①爆破参数的确定应当结合现场实际情况灵活应用。现场情况不同，爆破参数可能差别很大。对现场客观条件和爆破理论分析研究透彻，方可确定出合理的爆破参数。②爆破参数确定中可以参考的经验公式有很多，但适合的却只有一个。因此，一定要在“选”字上下功夫、做文章。③各爆破参数之间的关系密切，要全面统筹考虑，在实际工作中不断摸索和总结。

[1]中国工程爆破协会.G B6722-2011 爆破安全规程[S].2011：10-20.

[2]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[3]汪旭光，于亚伦，刘殿中.爆破安全规程实施手册[M].北京：人民交通出版社，2004.