盘龙铅锌矿中深孔爆破参数试验研究

支 伟，罗 佳，王丽红

(1.广西中金岭南盘龙铅锌矿有限公司， 广西来宾市 546100；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南长沙 410012；3.国家金属采矿工程技术研究中心， 湖南长沙 410012)

盘龙铅锌矿中深孔爆破参数试验研究

支 伟1，罗 佳2，3，王丽红2

(1.广西中金岭南盘龙铅锌矿有限公司， 广西来宾市 546100；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南长沙 410012；3.国家金属采矿工程技术研究中心， 湖南长沙 410012)

盘龙铅锌矿计划采用中深孔落矿回采间柱采场，为了得到中深孔落矿合理凿岩爆破参数，进行了爆破漏斗试验。通过单孔爆破漏斗试验、多孔同段爆破漏斗试验和斜面台阶爆破试验，并且参考矿山生产现有的爆破参数，推荐中深孔落矿合理的凿岩爆破参数为孔径60 mm，最小抵抗线1.36 m，孔底距1.72～2.05 m。

中深孔落矿；爆破参数；爆破漏斗

0 引 言

与浅孔落矿相比，中深孔落矿[1-3]作业人员固定在凿岩巷道和出矿进路作业，人员不用进入采空区内，作业相对安全；随着中深孔凿岩设备的发展，扇形中深孔凿岩效率极大的提高，中深孔采场落矿准备时间越来越短；同时，中深孔一次爆破量大，采场生产能力大，生产成本低。因此，中深孔落矿越来越受到各大矿山的青睐。然而，中深孔落矿炮孔直径大，孔网参数复杂，对凿岩爆破参数要求较高，合理的凿岩爆破参数对发挥工艺优势作用显著，寻求中深孔落矿合理最优的参数，一直是各大矿山追求的目标。获得合理凿岩爆破参数的主要方法如下[4-8]:

(1)爆破漏斗试验推导，利用利文斯顿爆破理论，根据现场爆破漏斗试验结果，推导得出不同炮孔直径下的爆破参数；

(2)经验公式推导，根据矿山情况，利用经验公式直接求得爆破参数；

(3)现场试验，根据经验，划定参数合理区间值，通过现场实践，得出合理参数。

盘龙铅锌矿采用分段凿岩中深孔落矿回采间柱，并在-170中段514采场进行采矿方法现场试验。由于矿山没做过针对地下开采的爆破漏斗试验，并且一步骤采场采用浅孔回采，现有的凿岩爆破参数是在多年的实践中积累下来的经验参数。分段凿岩阶段矿房法为矿山新引进的采矿方法，该方法对凿岩爆破参数要求极高，矿山没有凿岩爆破现场经验积累，并且只有合理的爆破参数才能发挥该方法的最大优势，鉴于此，通过充分调研探讨，决定进行爆破漏斗试验，实现降低大块率、降低采矿成本的目的，为矿山中深孔爆破推荐合理的凿岩爆破参数。

1 爆破漏斗理论

根据C.W.Livingston爆破理论，实际爆破时，只要药包的长径比不大于7，即可看作是球状药包爆破。随着爆破理论的不断研究发展，近几年来，国外一些研究人员进行了现场试验，研究表明:当药包的长径比不大于8～10时，均可视为球形药包。

根据爆破理论，在矿山现场生产柱状装药时，将装药参数改用单位长度装药量q，爆破相似原理依然成立，即爆破相似关系可用量纲L-q1/2表示:

式中，Lx、Lb分别为相对应的炮孔线性参数，如抵抗线或孔底距等，m；qx、qb分别为柱状药包爆破原型与爆破模型的单位炮孔装药量，kg/m。

2 爆破漏斗试验方案

2.1 试验步骤

根据爆破漏斗理论和矿山试验的目的，确定盘龙铅锌矿中深孔爆破参数试验研究的步骤为:

(1)在井下选择合适位置，进行单孔爆破漏斗试验，以寻求装药量为Q时的最佳埋置深度Lj，最佳爆破漏斗半径R等参数；

(2)以单孔爆破漏斗试验得到的装药深度Lj，进行多孔同段爆破漏斗试验，寻求最佳孔间距a，计算试验研究条件下的单位炸药单耗q；

(3)选择井下合适位置，进行单孔斜面台阶爆破，测量炮孔爆开位置与自由面的最大距离，即为爆破的最佳抵抗线W；

(4)将上述试验得到的参数，依据爆破理论，推导得出矿山中深孔爆破合理参数。

2.2 试验地点

试验地点的选择以与采场矿岩条件相似为原则，尽量选择在靠近采场的矿体中。通过现场综合比较，确定在-170 m中段520矿块和522矿块采场出矿巷内。试验巷道及试验炮孔布置见图1。

图1 爆破漏斗试验地点

2.3 凿 岩

分段空场嗣后充填采矿法孔距为Φ60 mm，考虑试验的可操作性，爆破漏斗试验孔径采用Φ40 mm，即7655钻机配Φ38 mm钎头凿岩。

单孔爆破漏斗试验时，应保证相邻爆破漏斗的形成不受影响，根据类似矿山爆破漏斗试验经验，设计相邻炮孔间距大于1.5 m，两组炮孔，每组9个炮孔，深度分别为:0.40，0.45，0.50，0.55，0.60，0.65，0.70，0.80，0.90 m。

单孔爆破漏斗试验做完，即进行多孔同段爆破漏斗试验。钻孔深度为单孔爆破漏斗试验所得到的最佳药包埋深，布置两组炮孔，每组炮孔7个，设计以1.5R、1.75R、2.0R、2.25R、2.5R和2.75R的孔间距进行多孔同段爆破。

在巷道合适位置进行斜面台阶爆破试验，炮孔深1.8 m，角度在40°～50°左右，确保斜面抵抗线在0.3～1.1 m范围内变化，炮孔角度可根据现场凿岩条件适当变化，布置两个炮孔。

2.4 装药、爆破

爆破漏斗试验采用矿山现用2＃岩石乳化炸药，试验前，对试验用的药卷进行了实测，药卷直径为32 mm，药卷长度220 mm，药卷重量200 g/卷。

单漏斗爆破试验和多孔同段爆破漏斗试验每孔2卷，现场装药实测，实际药包长径比约8.33～9.7，可以视为球形药包。

爆破采用导爆管孔底反向雷管起爆，单孔爆破漏斗试验时，可以一次爆破多个炮孔，确保爆破炮孔之间无影响即可；多孔同段爆破漏斗试验时，采用同段别导爆管雷管孔底一次起爆。

3 试验结果分析及参数推荐

3.1 单孔爆破漏斗试验

单孔爆破漏斗试验炮孔编号分别为11＃～19＃和21＃～29＃，其中26＃孔因为周边炮孔爆破的影响，炮孔周边岩石破碎，炮孔堵塞，未进行装药。其余炮孔试验结果见表1。

表1 盘龙铅锌矿单孔爆破漏斗试验数据统计

采用最小二乘法原理，对试验所得的数据进行三次项回归，得到试验数结果爆破漏斗体积V-药包中心埋深l和爆破漏斗半径R-药包中心埋深l的多项表达式为:

式中:V——试验条件下的单孔爆破漏斗体积，m3；

R——试验条件下的单孔爆破漏斗半径，m；l——试验条件下的药包中心埋深，m。

根据试验结果数据，作出V-l、R-l之间的特征曲线图，分别见图2、图3。

采用最小二乘法求解三次函数V-l和R-l的极值，求得试验条件下单孔爆破漏斗的最佳爆破参数为:

最佳药包中心埋深lj＝0.45 m；

最佳爆破漏斗体积Vj＝0.05003 m3≈0.050 m3；最佳爆破漏斗半径Rj＝0.507 m。

图2 爆破漏斗试验V－l特征曲线

图3 试验条件下R－l特征曲线

3.2 多孔同段爆破漏斗试验

多孔同段爆破漏斗试验在-170 m水平522矿块东头采场出矿巷中进行，孔深0.60 m，药包中心埋深为0.45 m，第一组炮孔编号为31＃～37＃，第二组炮孔编号为41＃～47＃。

爆破后对炮孔间的爆破漏斗的形态、体积进行了测量，同时对爆破漏斗进行了正面摄影，爆破漏斗轮廓见图4。

图4 爆破漏斗试验轮廓

根据多孔同段爆破漏斗试验，在垂直炮孔连线方向上，沟槽的发肓半径在0.57 m左右，沟槽深度小于药包中心埋深，与单孔爆破漏斗试验类似。其中1＃～2＃孔、2＃～3＃孔、3＃～4＃孔间没有明显孔间脊柱。34＃～35＃孔和44＃～45＃孔间留有较明显的孔间脊柱。多孔同段爆破试验破碎块度比单孔爆破漏斗试验时好，爆破漏斗体积也较之增加。

根据上述爆破结果，在试验条件下，盘龙矿最佳孔底距为最佳漏斗半径的2倍左右，即1.0～1.2 m，此时炸药单耗为0.456 kg/t。

3.3 斜面台阶爆破试验

斜面台阶爆破试验在-170 m水平520矿块拉底巷道中打倾斜炮孔试验，共爆破2个炮孔，试验情况及结果见表2。

表2 斜面台阶爆破试验结果

从现场爆破情况可以看出，两组炮孔爆破均块度均匀，大块率较低。取表2中最小抵抗线平均值，在试验条件下，最大抵抗线为0.79 m。

3.4 爆破参数推荐

将斜面台阶爆破试验所得的最小抵抗线、每米装药量，以及多孔同段爆破漏斗试验得出的孔底距参数，代入爆破漏斗理论公式计算，得到盘龙矿爆破最小抵抗线及孔底距，见表3。

表3 爆破漏斗试验推导参数

4 结 论

(1)选择在矿山-170 m中段矿体内分别进行了单孔爆破漏斗试验，多孔同段爆破漏斗试验和斜面台阶爆破试验，分别求得试验条件下，最佳爆破漏斗体积、最佳埋深、炸药单耗、最佳孔间距和最小抵抗线。

(2)根据利文斯顿爆破理论，结合爆破漏斗试验结果，对矿山中深孔爆破参数进行了推导:孔径60 mm，最小抵抗线1.36 m，孔底距1.72～2.05。

(3)爆破漏斗试验地点与采场情况基本一致，试验步骤和试验方法科学，试验结果合理，可作为矿山中深孔爆破的凿岩爆破参数。

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(收稿日期:2016-04-05)

作者简介:马 志(1988-)男，河北三河人，硕士，研究方向智能矿山及机电一体化，Email:mazhi1110@126.com。

2016-03-18)

支 伟(1987-)，男，广西中金岭南盘龙铅锌矿生产技术科科长，主要从事矿山生产、管理工作，Email: 280595519@qq.com。