高黏土矿爆破块度控制

高黏土矿爆破块度控制

刘龙涛1刘李2

1中国水利水电第三工程局有限公司陕西西安710200；

2中国水利水电第十工程局有限公司四川成都610072

摘要：在矿山实际生产中，合适的矿岩爆破块度对生产效率极为重要。矿岩爆破块度不仅与岩石和炸药性质有关，还受到装药结构、爆破参数、爆破技术的影响，为了不同的爆破效果，需要使用不同的爆破方法、参数。在岩石环境条件和炸药不变的情况下，通过改变孔网参数、炸药单耗和微差时间进行生产试验，对爆破后的块度进行筛选分析，得出最优爆破参数，实现爆破块度的控制。

关键词：高黏土矿；块度控制；孔网参数；炸药单耗；微差起爆

BlastingFragmentationControlofHighClayOre

Abstract：Inactualproductionofmine.Suitablerockblastingdegreeisveryimportanttoproduction.Therockfragmentationisinfluencedbysomefactorsaschargestructure，blastingparameterandblastingtechniquebesidesthepropertiesofrockandexplosive.Thedifferentblastingparametersareappliedtodifferentconditioninthepractice.Withthefixedpropertiesofrockandexplosive，theblastingtestsareperformedbychangingblastingparameterssuchasboreholeparameters，specificcharge，short-delaydetonating，thenthesieveandstatisticalanalysisoftherockfragmentationwillbetaken，whichoptimizingtheblastingparametersandcontrollingandpredictingtheblastingfragmentation.

Keywords：HighClayOre；fragmentationcontrol；boreholeparameters；specificcharge；short-delaydetonating

1概述

高硫化铜矿高黏土矿粉化率严重，导致了矿石在堆浸过程中过于致密，不利于硫酸溶液的渗入，导致大部分铜不能提炼出来，造成了很大的经济损失。降低粉矿率的重要性由此可见一斑，为此，需要针对高黏土矿开展爆破试验，重新确定爆破参数，以满足高黏土矿块度要求。

根据矿场爆破数据显示，高黏土矿石区域钻孔较容易，矿石硬度较低，爆后易粉碎，属于易钻易爆性矿石。根据高黏土矿力学参数情况，制定爆破试验方案时应按照优化孔网参数、改善装药结构、改变起爆延期时间等思维进行，以达到提高爆破块化率、降低粉化率的目标。

2试验方案

为改善高黏土矿爆破效果，降低矿石粉化率，从孔网参数、装药结构、微差时间三方面进行调整，确定了五种爆破试验方案进行爆破试验。具体爆破参数请见表1。

表1各爆破试验方案爆破参数表

3试验方案主要技术设计

试验方案主要在孔网参数、装药结构、起爆微差时间等技术方面进行设计。

3.1孔网参数

不同的孔网参数对爆破能量利用率不同，实际工程中可以通过改变孔网参数达到控制爆破块度尺寸、降低大块率和粉碎率等目的。方案是在目前矿石施工孔网参数前提下，适当扩大孔网参数来降低高黏土矿粉化率。当孔网参数扩大后，完成同体积的爆破量所用的炮孔数目将相对减少，显然粉矿率将有所下降；扩大孔网参数后，爆炸能量的做功范围将相应增大，周边区域内单位体积所获得的动能必然降低，这样一来由于补充破碎能量的减少，粉矿率也将相应减少。

3.2装药结构

方案中采用径向不耦合装药结构；径向不耦合装药结构中药柱直径小于炮孔直径，药柱与炮孔壁之间以水或空气作为间隔介质，炸药爆炸时介质会“消耗”炸药爆轰气体的部分能量，降低爆破冲击波对炮孔孔壁的峰值压力，避免了冲击波对炮孔壁周围岩石的过渡破碎，而介质“消耗”的能量在之后的爆生气体静压作用时，会再释放出来，延长爆轰气体作用时间，使得以前一部分过度浪费在粉碎区的爆炸能量充分利用在了裂隙区和震动区，进而控制住了岩石的块度，减小粉碎区范围，即径向不耦合装药减弱了破碎区对能量的消耗，延长了炸药对岩石的有效作用时间，更充分利用了炸药的爆炸能量，控制了岩石块度和粉化率。采用径向不耦合装药结构，还要考虑不耦合系数，不耦合系数不同，爆破效果也不同，在未达到最佳不耦合系数之前，不耦合系数越小，爆破破碎效果越好，直至达到最佳不耦合系数时，爆破效果最为理想，不耦合系数超过最佳值后，爆破效果降低，两者成反比例关系。研究学者表明岩石的最佳不耦合系数在1.5-1.7[1]，试验方案中采用的不耦合系数为1.56。

3.3起爆延期时间

微差爆破技术可以改善爆破质量的重要机理之一是次生补充破碎，而这种补充破碎的强弱随微差时间不同而不尽相同。虽然当前尚无一种能准确可靠的确定适于不同要求的微差爆破间隔时间的权威方法，但就降低粉矿率而言，可以肯定较短的微差时间是有利的。本试验中，在目前采用的起爆延期时间（孔间微差时间42ms，排间微差时间100ms）基础上，降低起爆延期时间，来降低高黏土矿粉化率，试验中采用的两种微差时间分别为：

①孔间微差时间17ms，排间微差时间42ms。

②逐排起爆（网络敷设采用导爆索，即孔间延期0ms），排间微差时间17ms。

4试验结果

4.1试验方案Ⅰ

试验方案Ⅰ增大了径向不耦合系数，其它参数与常规爆破方案一致，爆破后从爆堆和临空面观察，矿石粉化比较严重，成块矿石只是零散的夹杂在粉矿当中。挖掘过程中，未出现大块和根底等情况，爆破效果符合铲挖标准。但对矿石在堆浸过程中将由于过于致密，不利于硫酸溶液的渗入，将会导致大部分铜不能提炼出来。分析原因主要是爆破孔孔网过密，单孔装药量过大，导致矿石过度粉碎。

4.2试验方案Ⅱ

相比试验方案Ⅰ，试验方案Ⅱ还缩短了微差时间，减少了单孔装药量，装药长度、堵塞长度均相应调整，从爆破效果来看，矿石块度较均匀，矿石粉化情况不明显。从挖掘过程中来看，估计矿石粉化率约为30%，分析原因可能是高黏土矿石本身的性质较软，易粉化，降低起爆延期时间后降低了爆破时的二次破碎效果，减少装药量后对矿石的粉碎降低。

4.3试验方案Ⅲ

相比试验方案Ⅰ，试验方案Ⅲ仅再增大了孔距，从爆破效果来看，方案Ⅲ试验区域矿石粉化较严重，仅存部分成块矿石。从挖掘情况来看，方案Ⅲ试验区域矿石粉化较严重，粉化率约为40%。分析原因主要是爆破孔孔网过密，单孔装药量过大，炮孔微差延期较长导致爆堆二次破碎较严重，

导致矿石过度粉碎。

4.4试验方案Ⅳ

相比试验方案Ⅲ，试验方案Ⅳ的孔距进一步加大，同时减少单孔装药量，相应调整装药长度和堵塞长度，从爆破效果来看，矿石粉化情况仍特别明显，并存在部分大块，但挖掘过程中矿石易出现粉碎情况。分析原因主要是单孔装药量仍过大，炮孔微差延期较长导致爆堆二次破碎较严重，导致矿石粉碎率仍比较高。

4.5试验方案Ⅴ

相比试验方案Ⅳ，试验方案Ⅴ进一步减少了单孔装药量，并缩短了孔间和排间微差时间，装药长度和堵塞长度均作相应调整。从爆破效果来看，爆堆的矿石块度较均匀，存在个别大块（约60cm左右），临空面矿石块度比地表稍大，矿石粉化情况不明显。从挖掘情况来看，矿石粉化情况不明显。

5总结

爆破理论研究表明[2]，调整孔网参数、改变装药结构、降低孔间排间起爆延期时间等措施有利于降低矿石的粉化率。同时，矿石的粉化情况还与矿石本身的物理力学性质有关，即矿石的动态抗压强度及矿石的波阻抗。

通过试验数据分析和总体爆破效果分析，适当增大孔网参数，采用较低炸药单耗，缩短起爆延期时间采用逐排起爆有利于提高矿石块化率，降低高黏土矿的粉化率。

参考文献：

[1]王志亮，李永池《岩体力学》[J]，2005，26（12）：1926-1930

[2]费鸿禄，张立国，付天光等《爆破理论及其应用》[M]，北京，煤炭工业出版社，2008

作者简介：

刘龙涛，（1987-），男，汉族，陕西西安人，助理工程师，从事建设工程施工技术与质量管理工作

刘李，（1984-），男，汉族陕西商洛人，工程师，从事建设工程施工技术与质量管理工作