别斯库都克露天矿爆堆形态影响因素研究

王 毅 徐振洋 孙志超

(1.北京理工大学机电学院；2.爆炸科学与技术国家重点实验室；3.辽宁科技大学矿业工程学院)

·采矿工程·

别斯库都克露天矿爆堆形态影响因素研究

王 毅1，2徐振洋3孙志超1,2

(1.北京理工大学机电学院；2.爆炸科学与技术国家重点实验室；3.辽宁科技大学矿业工程学院)

以爆堆形态作为爆破效果的主要评价依据，结合炸药单耗、起爆方式、孔网参数分别对爆堆松散系数与爆堆沉降沟的影响关系进行了多因素综合分析，评价了爆堆形态与各参数的内在联系。研究结果表明：当单耗增加时，爆堆沉降沟深度的增长速率大于松散系数的增长速率；当排距增大时，爆堆松散系数递减较缓，爆堆沉降沟递减速度由快至缓。通过对爆堆形态的多因素综合分析，为爆破优化设计提供了帮助。

松散系数 爆堆沉降沟 单耗 孔网参数

别斯库都克露天煤矿位于巴里坤北西约150 km 处，矿区内主要有第四系松散岩类、第三系昌吉河群及侏罗系沉积碎屑岩类，采用露天台阶爆破方式进行剥离。露天矿台阶爆破的爆堆受多种因素的影响[1-3]，其形态的优劣直接影响铲运效率和企业经济效益[4]。选取爆堆松散系数、爆堆沉降沟深度作为爆破效果的评价指标[5]，并结合炸药单耗、孔网参数与起爆方式等进行综合分析。

1 爆堆松散系数的影响因素分析

1.1 单耗对松散系数的影响

炸药平均单耗对爆堆松散系数的影响较大[6-8]，为研究其对爆堆松散系数的影响，使用乳化炸药进行试验。试验炮孔φ=150 mm，炮孔倾角ψ=90°，孔距a=6.5 m，排距b=4.5 m，最小抵抗线W=3.5 m 等参数均保持不变，改变炸药单耗q=0.49 ～0.8 kg/m3，采用逐孔起爆技术。在地质条件相似的情况下，统计有代表性的6个爆破区域数据，如表1所示。

表1 单耗-松散系数试验成果

采用表1中的统计数据作炸药单耗松散系数的回归曲线，如图1所示。

图1 单耗-松散系数

由图1可知，爆堆的松散系数随着平均单耗的增加而增大，并且在特定的单耗范围内呈现出线性关系。当单耗大于0.8 kg/m3时，单耗与爆堆松散系数是否继续呈线性增长，需要进一步试验分析。

1.2 孔网参数对松散系数的影响

排距的变化直接改变了炮孔抵抗线，需试验研究排距与爆堆松散系数的关系。设计炮孔φ=150 mm，炮孔倾角ψ=90°，孔距a=6.5 m，最小抵抗线W=3.5 m，使用逐孔起爆方式。选取0.47，0.54和0.49 kg/m33组单耗进行试验，试验结果如表2所示，排距变化对松散系数的影响规律如图2所示。

表2 排距-松散系数试验成果

在工程地质状况和其他爆破参数相同的条件下，爆堆的松散系数随着炮孔排距的增加而减小，且减小趋势逐渐增强，即爆破效果变差。分析其原因是因为随着排距的增加，爆炸时推动岩石的阻力增加[9-10]，对岩石的破坏作用减弱，导致爆破效果下降。

图2 松散系数随排距变化

1.3 起爆方式对松散系数的影响

使用乳化炸药，采用逐孔起爆与逐排起爆试验。炮孔φ=150 mm，炮孔倾角ψ=90°，孔距a=6.5 m和排距b=3.5 m，最小抵抗线W=3.5 m。爆堆效果统计数据如表3所示。

表3 逐孔起爆试验结果

分析表3中的统计数据，发现在其他爆破条件相同的情况下，改变爆区的起爆方式，可以有效的改变爆破效果。逐孔起爆方式中，每个炮孔单独起爆，为炮破创造了更多的自由面，增强了应力波的反射作用，改善了爆破效果。逐孔起爆的松散系数大于逐排起爆的松散系数，在后期铲运过程中，逐孔起爆后的爆堆，机械挖运效率明显比逐排起爆高。

2 爆堆沉降沟影响因素研究

2.1 单耗对爆堆沉降沟的影响

为了研究炸药平均单耗q与爆堆沉降沟的关系，设计炸药单耗q的变化范围为0.49～0.80 kg/m3，爆破孔网参数与前次爆破相同，采用逐孔起爆技术。在地质条件相同或相似的情况下，选出6个爆破区域进行数据统计，如表4所示。选择表4中的统计数据进行回归分析，结果如图3所示。

表4 单耗-沉降沟深度试验成果

图3 沉降沟随单耗变化回归曲线

在工程地质状况和其他爆破参数相同的条件下，爆堆沉降沟深度在初始阶段随着单耗增加增长较慢，然后随着炸药单耗增加，爆堆沉降沟加深速度迅速增加，并呈现出一定的指数关系。因为随着单耗增加，爆破类型由露天松动爆破逐渐变为露天抛掷爆破，随着抛掷能力的增加，爆堆的沉降深度也迅速增加[11]。在单耗大于0.8 kg/m3的情况下，爆堆的沉降深度是否继续随着单耗的增长而增加，需要进一步试验确定。

2.2 孔网参数对爆堆沉降沟的影响

研究排距变化对爆堆前冲距离的影响。试验使用乳化炸药，炮孔φ=150 mm，炮孔倾角ψ=90°，孔距、炸药单耗和最小抵抗线均保持不变，仅改变孔网参数中的排距。试验选取0.47,0.54,与0.49 kg/m3的3组单耗进行了统计，结果如表5所示。

表5 排距-沉降沟深度试验成果

选取表5中的统计数据作图，则排距的变化与沉降沟深度之间的关系如图4所示。

当工程地质状况和其他爆破参数相同的条件下，爆堆沉降沟深度随着孔距的增加而减小，这种减少近似于线性。因为随着孔距的增加，炸药推动岩石的阻力增加，导致爆破漏斗深度不够[12]。

3 结 论

以别斯库都克露天煤矿爆破试验为基础，以爆堆为爆破效果评价指标，分析了爆破参数对爆堆形态的影响关系，得到以下结论：

图4 排距对沉降沟深度的影响

(1)当工程地质状况和其他爆破参数相同时，单耗从0.49 kg/m3逐渐增加到0.80 kg/m3，爆堆沉降沟深度的增长速率大于松散系数的增长速率。

(2)排距从3.6 m增加为4.3 m时，爆堆松散系数递减较缓，爆堆沉降沟递减速度由快至缓；排距为4.3 m时，单耗为0.49 kg/m3和0.54 kg/m3获得的爆堆松散系数和沉降沟深度基本相同。

(3)采用逐孔起爆爆破方式，爆堆的松散系数较好。

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Research on the Influence Factors of the Form of Blasting Muck Pile in Biesikuduke Open Pit

Wang Yi1,2Xu Zhenyang3Sun Zhichao1,2

(1. School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology;2. State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, Beijing Institute of Technology;3. College of Mining Engineering, University of Science and Technology Liaoning)

The form of blasting muck pile is taken as the main evaluation index of blasting effect, combined with the explosive unit consumption, detonation way, parameters of blasting hole arrangement, the influence relationship between loose blasting heap coefficient and blasting pile settlement groove is analyzed comprehensively by multi-factors so as to evaluate the internal relationship between the form of blasting muck pile and the above parameters. The research results show that, when the explosive unit consumption increases, the increase rate of blasting pile settlement groove depth is greater than that of loose coefficients; when the row spacing increases, the blasting muck pile loose coefficients declines slower and slower, the decline speed of blasting pile settlement groove depth from fast to slow. The above research results show that, the comprehensive analysis method of blasting muck pile form based on multi-factors is more conducive to optimization and design of blasting.

Loose coefficients, Blasting pile settlement groove, Unit consumption, Parameters of blasting hole arrangement

2014-11-12)

王 毅(1985—)，男，工程师，硕士，100081 北京市海淀区中关村南大街5号。