0   引言

在矿山生产中中深孔爆破是大中型矿山经常采用的一种落矿方式，爆破效果的好坏直接影响到矿山生产的安全、劳动生产率、作业成本以及各项技术经济指标。某大型黄金矿山的采矿方法为分段凿岩阶段矿房法，采用中深孔爆破。笔者在设计中结合用户在生产实践中的经验，提出了改善中深孔爆破效果的几种途径。

1   地质概况及采矿方法

某日处理矿石1 700 t的大型黄金矿山，开采的矿床为多阶段成因的角砾岩型金矿床，赋存于含金角砾岩带之中，矿体产状严格受角砾岩体的控制，其垂直延伸为123 m，矿体总体倾角为68~85°，平均厚度35 m，最大厚度60~80 m，属急倾斜厚大矿体。矿石由50余种矿物组成，主要贵金属矿物为自然金，并有少量的锑金矿和微量的银金矿，矿石平均品位为2.05 g/t。矿石由构造角砾岩体和多阶段热液成因的胶结物构成。以钠长角砾岩为主，矿石极度难氧化，湿度小，粉矿有黏性但不结块, 硬度系数为f=8~ 10，稳固性中等，受构造影响，裂隙发育中等。矿石密度2.73 t/m³，松散系数1.6。

采矿方法为分段凿岩阶段矿房法。矿块结构参数：矿房宽度17 m、矿柱宽度8 m、顶柱6 m、阶段高度50 m、分段高度11 m。用垂直扇形中深孔凿岩落矿，逐次爆破，每次每分段爆3~6排^[1](见图 1)。

图  1  分段凿岩阶段矿房法矿房垂直走向布置

1—阶段运输巷道；2—穿脉运输巷道；3—通风行人天井；4—电耙巷道；5—分段凿岩巷道；6—拉底巷道；7—放矿溜井；8—切割天井

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2   中深孔落矿存在的主要问题

中深孔落矿一般存在的主要问题有：大块率高，采幅与设计要求差距大，中深孔施工质量差，容易串炮，矿石采不下来。这些问题严重影响矿山的正常生产，主要表现在以下几个方面。

(1) 劳动生产率低。主要表现在耙矿工效低，大块的二次破碎和处理卡斗时间太多。

(2) 二次爆破材料消耗大。

(3) 贫化损失高。

(4) 安全事故多。由于大块多，二次爆破频繁，增加了爆破事故的隐患和恶化了作业条件。

(5) 采矿成本高，设备利用率低。

因此，为提高矿山的经济效益，必须采取有效措施改善中深孔的爆破效果。

3   改善中深孔爆破效果的几种途径

应用岩石破碎机理及爆破理论，总结各类矿山的实践经验，提出改善中深孔爆破效果的几种途径。

3.1   创造良好的爆破条件

创造良好的爆破条件，对改善爆破质量有着密切的关系。

(1) 必须保证第一排深孔落矿的补偿空间系数控制在15%~20%。

(2) 垂直切割自由边界必须大于深孔的孔底端边界，以保证深孔落矿时有完整足够的自由面，以减少夹制性。

(3) 每个深孔既要用雷管主爆，又要用导爆索作辅助起爆，以确保起爆和传爆的可靠性。

(4) 对全部深孔要清洗干净，严格验收，发现不合格深孔要处理，确保每个深孔都能装好药，深孔合格率要达95%以上。

(5) 对爆破器材要严格检查试验，确保质量，有利于提高爆破效率^[2]。

3.2   爆破参数的确定

爆破参数的确定主要是指单位炸药消耗量、最小抵抗线、炮孔密集系数的合理确定。

(1) 最小低抗线。根据岩石爆破作用机理，爆破应力波和爆轰气体是矿岩破碎的原动力。爆破应力波在矿岩中生成裂隙，爆轰气体则扩展矿岩中的已有裂隙和使破碎的矿岩飞离。但应力波的能量是随着距爆源中心距离的增加成指数衰减。其作用区域分为冲击波作用区、压缩波作用区和弹性波作用区，岩石破碎主要发生在冲击波作用区和压缩波作用区，两区的范围为药包半径的10~15倍。在此范围以外的岩体，只能是爆生气体准静态膨胀作功，并使岩体抛掷和坍塌。根据以上分析，总结多年的经验，确定矿块爆破的最小抵抗线为W=1.2 m。

(2) 炮孔密集系数。根据国外学者提出的“小抵抗线、大孔距”的理论和矿岩爆破破碎机理, 矿岩爆破破坏是受气体推力和反向应力波共同作用结果。当孔底距过小时，炮孔之间的矿体就很薄，在成排炮孔之间造成一个薄弱面，爆破能量得不到充分利用，爆破能沿着炮孔之间的薄弱面大量溢散，形成光面爆破的爆破效应，很快将炮孔之间的矿体击穿，使成排炮孔过早沿着炮孔之间的薄弱面脱落而形成大块。参照以上分析和多年的实践经验总结, 矿块爆破的炮孔密集系数取2.0，即最小抵抗线W取1.2 m，炮孔孔底距取2.4 m。

(3) 单位炸药消耗量。单位炸药消耗量的选择主要取决于矿石爆破性和具体的爆破条件。其确定方法一种是进行爆破试验，选最优值，另一种是用经验公式确定。根据单位炸药消耗量的经验公式计算结果为0.6 kg/t。

3.3   改进爆破工艺

(1) 起爆微差时间的合理选择。微差爆破能降低爆破的地震效应，具有改善爆破块度、提高爆破质量等方面的作用^[3]。但这种作用的关键是微差时间的合理确定。从爆破能量充分利用来看，有的学者从残余应力作用机理出发，认为在微差爆破条件下，先爆药包在岩体内形成了应力状态，它保持到后爆药包爆破, 犹如一个充满气体有内压的瓶子，在外力不大的作用下就炸得粉碎，从而改善爆破块度、提高爆破质量，其推荐的微差时间为5~35 ms。也有学者从岩石相互碰击的作用出发，认为间隔时间一方面应长到足以使前排矿石爆开，为后排爆破创造自由面；另一方面又要短到前排矿石仍在运动中，而后排矿石又爆开了，从而两组运动的矿石在空间发生激烈的碰击, 进行再破碎，减小大块，其推荐的微差时间为20~50 ms。根据以上分析，前5段毫秒延时雷管延时为25 ms，能满足生产需要。

(2) 改进炮孔装药密度。通过多次实验，当装药密度在4.0~4.8 kg/m时，低于炸药性能指标值(5.0~ 5.5 kg/m)，而装药返粉率达5%~8%，很明显爆破效果不好。因此，可通过提高装药密度，改进爆破效果^[4]。

(3) 加强深孔堵塞。加强堵塞，可使岩石在爆炸气体中的作用发挥得更好。在其他条件相同的情况下，与不堵塞相比, 堵塞能提高爆破效果10%以上，降低炸药消耗量10%以上。

3.4   改进效果

近几年来中深孔爆破按照以上所述的途径严格组织施工爆破，取得了比较好的爆破效果，中深孔爆破的各项技术经济指标见表 1。

表  1  矿块中深孔爆破技术经济指标

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4   结语

从表 1中可以看出，文中所述的改善中深孔爆破效果的途径在技术上可行、经济上合理，产生了良好的经济效益与社会效益。但也存在着一些不足，如：中深孔的工程量偏大，这在以后的设计及生产实践中要进一步优化。因爆破理论的不完善，采用理论公式可能与实际距离过大，而采用经验公式又有一定的局限性，在目前情况下，依据一定的理论指导，从实践中探索出半经验半理论的公式更接近实际。这要求爆破工作者要大胆引用相关的新理论、新技术和新方法，在实践中不断探索总结，为爆破破碎岩石技术的研究和发展拓宽方向。