基于地下开采浅孔爆破落矿大块控制技术及应用分析

谢顺林

摘 要：矿山开采，尤其地下采矿工作面开采实践中，对爆破落矿大块率的控制一直以来备受业内人士的关注与重视。导致大块率超标的原因众多，包括矿岩可爆性以及爆破参数等，因此对大块率的控制也需要从多方入手，本文即围绕地下开采浅孔爆破落矿大块的控制问题展开分析与论述，网能够引起业内人士的关注与重视。

关键词：地下开采；浅孔爆破；大块率

穿孔爆破作为地下矿山工作面开采作业的重要环节之一，爆破效果是否理想将直接对后续铲装运输等环节质量产生影响，更关系到矿山开采的成本效益。而目前评估爆破效果的一大关键指标即爆堆大块率。若开采现场对大块率的控制效果不佳，则势必会大大增加开采工作面二次爆破成本，降低采场出矿效率，加重二次破碎工作面，甚至对开采作业面的安全性产生威胁。因此，在地下开采作业面浅孔爆破过程中，如何对落矿大块率进行合理控制，已成为相关工作人员亟待解决的问题之一。

1 落矿大块率产生原因分析

1.1 矿岩可爆性

矿岩结构可爆性是指开采作业面岩体岩石等被爆介质受爆破方法影响产生破坏的难易程度。如地质构造、炸药岩石性能等。以湖北地区为例，该地区多数地下开采作业面为稳定层状或似层状矽卡岩，矿岩内部层理丰富，加之受到构造活动的影响，矿体内裂隙、断层发育成熟，岩体完整性较差，因此浅孔爆破时，炸药所产生冲击波部分可能通过岩石裂隙结构散发，裂隙程度与爆炸冲击波能量衰减速度呈正相关关系，进而降低爆破效果，炮孔填塞部分岩块尚未破碎变在爆堆中形成原生巨块。

1.2 爆破参数

地下采矿工作面浅孔爆破效果将受到炮孔复杂体积以及炸药爆炸能力等因素的影响。以炮孔布置方式为例，常用的布孔方式有三角形式、矩形式这两种类型。三角形布控从爆破能力分布利用上来看各炮孔负担面积相互不重复，整体叠加后悔形成一个完整的爆破区域。而对于矩形式布孔而言，单个炮孔的负担面积存在大量重复，不但无法确保爆破区域的有效覆盖，还可能对开采质量产生不良影响。因此，为确保爆破效果达到理想状态，并保障爆破能量的均匀性，开采实践中多选用三角形布孔形式。但一些工程中为布孔方便多采用矩形布孔，这一方案下，极容易在炮孔间应力波和爆炸气体的共同作用盲区内产生大块，控制难度大。

2 落矿大块率控制技术分析

以S市某矿山为例，该矿山矿区面积为24.9km²，矿体赋存于硅化矽卡岩、变粒岩含矿带类，层状稳定，似层状并向东南侧倾斜，请斜角角度为5～15°，底板围岩结构为不稳定性二云石英片岩，矿体厚度平均为2.0m～5.0m，矿体波阻抗系數为125.0Mpa/s，抗拉强度为10.0MPa，局部节理发育程度成熟，为坚固难爆岩石结构。井下工作面采用YT28气腿式凿岩机作为主要设备，选用一字式釬头，爆破导管为毫秒延时导管，选用2#岩石乳化炸药，药卷直径为32.0mm，质量为200.0g，密度为1.25g/cm³，爆破速度在3200.0m/s以上，爆破猛度在12.00以上，爆破作用力在260.0mL以上。结合该矿区现场实际情况以及调查试验结果，对本区域落矿大块率的控制方法进行研究与分析。

2.1 优化爆破技术

为最大限度的控制矿山开采作业面浅孔爆破中落矿的大块率问题，可以在合理优化爆破技术的同时，对炮孔孔距、炮孔布置密集系数以及排距等关键参数做出合理设置。需要特别注意的一点是，最佳的炮孔布置密集系数并非单纯增加炮孔间距以控制爆破炸药单耗，而是通过排距参数与孔距参数的最佳组合，确保工作面破碎效果的理想。受到地质条件、矿岩性质等一系列因素的影响，炮孔最大控制面积与炸药最低单耗间的平衡点是动态可变的，即炮孔布置密集系数是可调整的。从控制落矿大块率的角度上来说，还应结合开采工作面实际情况，选择最佳抵抗线参数，在尽可能降低炸药单耗并获得最大单孔控制面积的同时，得到最大化的爆破矿岩体积。如某开采作业面即通过浅孔爆破试验的方式，得到最佳抵抗线为0.55m～0.65m，炮孔孔距为1.0m～2.0m，并根据开采现场节理裂隙情况以及岩体稳定程度等因素，将炮孔布置密集系数控制在1.8～2.2范围内。上述参数组合下，所得到的爆破能量利用率最高，落矿大块率的控制效果也得到了最大化的发挥。

2.2 合理填塞炮孔

通过实施此项措施能够将浅孔爆破过程中的爆轰气体的作用时间有效延长，强化爆破破碎作用，控制爆炸气体在传导过程中的能量损失问题，进一步巩固爆破实施效果。结合既往实践经验来看，浅孔爆破炮孔填塞长度会受到抵抗线以及孔径大小的影响（正常情况下，炮孔填塞长度≥最小抵抗线长度）。为控制大块率，确保爆破质量，同时合理控制爆破所产生粉尘问题，应根据生产对大块的规格要求以及抵抗线长度，参考开采工作面现场浅孔爆破的试验数据，对填塞方式进行合理选择。如某开采作业面现场最低抵抗线长度为60.0cm，大块最大边长需≤80.0cm，开采现场所采用炮孔填塞方式为普通炮泥+水炮泥，总填塞长度为60.0cm，左右两侧分别填塞长度为10.0cm普通炮泥，中间部分填塞长度为40.0cm水炮泥。在按照该标准控制的同时，若开采现场观测到岩石抵抗方向裂隙发育成熟或前次爆破已经对采场前排岩层产生影响，可结合实际情况适当增加炮孔填塞长度，但仍需低于大块最大边长要求。

2.3 科学设置爆破参数

在开采作业面浅孔爆破过程中，炮孔起爆顺序以及爆破间隔时间等一系列因素均会对爆破质量以及大块率产生影响。既往经验表明，微差爆破中微差时间的选择会受到如开采作业面地质构造、矿石岩性等一系列因素的影响。因此，在实际工作中，可以基于增强碰撞原理以及应力波叠加工作原理对微差爆破参数进行计算，参考开采作业面现场浅孔爆破实验结果，并遵循浅孔爆破“小抵抗线大孔距”的理想爆破效果，应用孔内分段跳段微差起爆法爆破相邻排间，应用同排同段起爆方法爆破正常扩帮采矿区域，毫秒延期导爆管，微差爆破间隔时间按照50.0ms控制，符合上述指标情况下的大块率可达到满意控制效果。除此以外，部分开采作业面现场靠近顶板或矿柱部位基于对单响药量的控制效果，并最大限度环节上述区域受爆破震动作用力的影响，可以优先考虑选用微差逐孔起爆方法对排间排内进行爆破，相邻炮孔的微差间隔时间同样按照50.0ms标准控制。

3 结束语

既往大量矿山开采实践经验表明：会对地下开采矿山作业面浅孔爆破落矿大块率产生影响的因素众多，为合理控制大块率，必须综合对多方因素的考量，评估大块率产生的原因，制定相应的技术措施加以控制。本文上述分析中提出了包括优化爆破技术、合理填塞炮孔、科学设置爆破参数、以及适当降低炮孔深度等一系列措施，在矿山开采实践中合理应用能够取得良好的效果，并对降低生产成本，提升生产能力，保障开采生产安全意义重大。

参考文献

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