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[摘要]应用中深孔进行落矿，普遍存在大块问题，针对峻铭铁矿阶段矿房法回采的实际情况，通过分析、试验，找出了大块产生的根本原因，总结出减少中深孔落矿产生大块的措施。
[关键词]中深孔 最小抵抗线 孔底距 大块 措施
[中图分类号] TD235 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-70-2
1引言
安图县峻铭矿业有限公司（简称峻铭铁矿）位于华北板块北缘，和龙地体西部，天山---阴山东西向复杂构造带上，受多期构造运动的影响，地质构造较发育。矿体呈似层状，赋存于集合群新开河组下段变质岩系中，矿体产状与围岩一致，界线清楚。矿体总体走向北西—东南方向，倾角78°—85°；矿石中所含金属矿物总类简单，主要为磁铁矿，其次为少量黄铁矿。磁铁矿集合体呈拉长带状或片麻状定向分布于角闪石、黑云母、石英及斜长石等脉石矿物间，构成条带状和片麻状。矿体直接围岩为斜长角闪岩、大理岩、黑云变粒岩，呈似层状产出。矿石无自然性，无结块性，坚固性系数f=10—12，松散系数为1.56。
峻铭铁矿开采方法为分段凿岩阶段矿房法，矿块结构参数为阶段高40m，三个分层，分层高10.5m—11.0m，凿岩巷道为2.5m×2.5m，每隔25米布置一条切割井，切割井2.0m×1.5m，切穿2.5m×2.5m，采用平底装岩机装矿的底部结构。回采时，先以中深孔进行切割拉槽，形成自由面，采用垂直扇形中深孔落矿（YGZ-90钻机、钻头Φ55、BQF-100装药器），上层、中层、下层阶梯式爆破，每次爆破6—8排不等，爆破的矿石靠自重溜至出矿穿，在出矿穿内由Z—20W装岩机装入0.75m3U型矿车后，人力推车至车场，再由主斜井通过JTP—1.6型绞车提到地表集矿堆。
影响中深孔落矿产生大块因素很多，每个矿山都不一样，比较复杂。根据峻铭铁矿三年来的生产资料并多次在528m中段1#矿体试验验证，可以认为爆破参数不合理、爆破工艺不当和炸药性能是造成中深孔落矿产生大块多的三个主要原因。
1.1爆破参数
1.1.1单位炸药消耗量
为了确定炸药单耗与大块率的关系，在528m中段试验矿块中，在其它爆破参数不变的情况下，改变单位炸药消耗量，得出的关系如下表1所示。
由表1可知，大块率随着炸药单耗增加而下降，但当炸药增加到一定程度，即炸药单耗超过0.65kg /t后，大块率不在下降。
1.1.2最小抵抗线
最小抵抗线也是影响大块率的重要因素，为了准确研究最小抵抗线与大块率的关系，在528m中段做了多次试验，具体指标如下表2所示。
由表2可以看出，不同的最小抵抗线，矿石破碎质量不同，抵抗线大，大块率高，二次爆破炸药消耗大；反之，大块率就低，二次爆破炸药消耗就少。但是抵抗线过小（w=1.0），前排炮孔爆破时，容易破坏后排炮孔，给下次中深孔爆破造成很大困难，中深孔装药有的炮孔装不进药（炮孔有的变形，有的错位），爆破效果不理想，故而产生大块多。
1.1.3炮孔密集系数
炮孔密集系数变大，对爆破能利用较好，大块减少，炮孔密集系数应大于1，在保持最小抵抗线与孔底距乘积不变的前提下，适当地减小抵抗线而加大孔底距，可使爆破作用时间在孔底得到延长，使矿体得到充分破碎，改善破碎质量，减少大块。原（2010年6月前）采用的炮孔密集系数为1.1与同类矿山比较分析，其值偏小，这是导致大块率偏高的一个主要原因。
1.2炸药的性能
由于使用含退役火药粉状炸药，其炸药的性能猛度、做功能力、殉爆距离、炸药感度、爆速达不到预期效果。比如，爆破4～5排，一个孔内装2发15m长的非电毫秒导爆管雷管（一个起爆具内装2发15m非电毫秒导爆管加工起爆药包，孔底起爆），竟有5-6个孔，雷管响了，而炸药没有响，发生拒爆，严重影响了爆破效果，致使大块率增加。
1.3爆破工艺
峻铭铁矿（2010年6月前）原装药结构是这样的，以孔深12m炮孔为例，先用装药器防静电输药管把一根8m长的导爆索及含退役火药粉状炸药用高压风一齐吹进炮孔，待剩4m深炮孔时停止进药，然后把一发6m长的非电毫秒导爆管雷管用胶布缠绑到导爆索上，再用装药器把余下4m深炮孔装完药，以此类推。若导爆管发生拒爆或者导爆索有质量问题，这样爆破质量难以保证，大块产出必然多。
2减少大块的措施
2.1爆破参数的优化
根据前面的分析爆破参数的优化就是使单位炸药消耗量、最小抵抗线、炮孔密集系数取值合理。
参照我国典型矿山垂直中深孔落矿矿山的爆破参数，结合峻铭铁矿实际开采状况，对爆破参数进行优化。
2.1.1单位炸药消耗量
它是影响爆破效果和经济指标的重要爆破参数之一，它主要同矿石性质、炸药性能和采幅宽度因素有关。选取合适的单位炸药消耗量时，不仅要考虑能否将矿石全部崩下来，还要求崩下的矿石有合理块度，以减少二次破碎工作量。
峻铭铁矿采用的是YGZ-90钻机，钻头直径Φ55mm，所以根据经验公式可以算得抵抗线为：W=23×0.055=1.3m。应用中深孔落矿时，由于扇形布孔，炸药分布不均，爆破后容易产生大块。根据岩石爆破机理，矿岩爆破破坏是受气体推力和反射应力波共同作用而致。缩小抵抗线，可使岩体中由应力波产生的径向裂隙发育程度相对增多，其裂隙在岩体的脆弱面上能够延伸接近自由面，并在高压气体作用下，得到块度较为均匀的岩石。增加孔底距，可使爆破时间在孔底得到延长，相对地提高了爆破能量的利用率，岩体得到充分的破碎，从而减少了大块，改善了爆破效果。小抵抗线爆破，反射波能增强，增加自由面矿石的片裂作用，也加强了径向裂隙的延伸，为后排孔爆破创造良好的破碎条件。根据生产实际及试验结果，同时借鉴其它矿山经验，取最小抵抗w=1.2m。 2.1.2炮孔密集系数
根据“小抵抗线，大孔底距”的理论分析及生产实际，炮孔孔底距取为a=1.8m，这样炮孔密集系数变大，取为1.5m。
2.1.3炸药的性能
2012年11月开始使用（通博）岩石粉状乳化炸药至今，其炸药的性能猛度、殉爆距离、做功能力、炸药感度、爆速都达到预期爆破效果。自从使用岩石粉状乳化炸药，未发生拒爆现象，大大提高了爆破效果，致使大块产出明显降低。
2.2爆破工艺改进
在中深孔爆破参数确定后，改进爆破工艺，关系到爆破能的充分利用和爆破效果的改善，爆破工艺包括炮孔装药密度、起爆药包位置、炮孔堵塞长度。
2.2.1提高炮孔的装药密度
扇形中深孔在孔口过密，单位炸药消耗较大，爆破产生粉矿，但孔口采用间隔装药能控制；而孔底距较大，单位炸药消耗小，孔底大块较多，为此，必须提高装药密度。
2.2.2起爆药包位置
从爆破能量充分利用来看，用起爆具加工的药包，将起爆药包（每个药包用2发15m长的非电毫秒导爆管雷管）放在孔底反向起爆，这样孔底起爆，改善了爆破效果，大大减少了大块的产出。
2.2.3加强炮孔堵塞
堵塞炮孔可使矿石在爆破气体的作用下破碎得更好，用纸壳（或者炮泥）堵塞，其堵塞长度为0.5m—1.2m。
2.3爆破条件
良好的爆破条件与爆破质量密切相关，必须为爆破创造以下条件：（1）必须保证第1排炮孔落矿的补偿空间系数控制在12%--20%；（2）垂直切割自由面边界必须大于第1排炮孔的边界，以保证炮孔落矿时有完整的、足够的自由面，减少夹制性；（3）同排同段，以充分利用自由面；（4）每个炮孔用一个起爆具两发15m非电毫秒导爆管雷管加工药包孔底起爆，以确保起爆和可靠性；（5）对全部炮孔用压力风吹净炮孔，严格验收，对不合格炮孔要进行处理或者重新补孔，炮孔合格率要在95%以上；（6）对每次进来的爆破器材要严格检查及做试验，确保质量。
3结语
中深孔落矿的大块直接影响装岩机装矿效率及生产成本，大块率过高降低了产装效率，二次爆破对作业人员安全构成潜在威胁。减少大块，提高爆破质量，至关重要。经过多次分析、试验、总结出中深孔爆破落矿大块产生的原因，优化了爆破参数，改进了爆破工艺及条件，获得了良好效果，值得类似矿山借鉴。
[关键词]中深孔 最小抵抗线 孔底距 大块 措施
[中图分类号] TD235 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-70-2
1引言
安图县峻铭矿业有限公司（简称峻铭铁矿）位于华北板块北缘，和龙地体西部，天山---阴山东西向复杂构造带上，受多期构造运动的影响，地质构造较发育。矿体呈似层状，赋存于集合群新开河组下段变质岩系中，矿体产状与围岩一致，界线清楚。矿体总体走向北西—东南方向，倾角78°—85°；矿石中所含金属矿物总类简单，主要为磁铁矿，其次为少量黄铁矿。磁铁矿集合体呈拉长带状或片麻状定向分布于角闪石、黑云母、石英及斜长石等脉石矿物间，构成条带状和片麻状。矿体直接围岩为斜长角闪岩、大理岩、黑云变粒岩，呈似层状产出。矿石无自然性，无结块性，坚固性系数f=10—12，松散系数为1.56。
峻铭铁矿开采方法为分段凿岩阶段矿房法，矿块结构参数为阶段高40m，三个分层，分层高10.5m—11.0m，凿岩巷道为2.5m×2.5m，每隔25米布置一条切割井，切割井2.0m×1.5m，切穿2.5m×2.5m，采用平底装岩机装矿的底部结构。回采时，先以中深孔进行切割拉槽，形成自由面，采用垂直扇形中深孔落矿（YGZ-90钻机、钻头Φ55、BQF-100装药器），上层、中层、下层阶梯式爆破，每次爆破6—8排不等，爆破的矿石靠自重溜至出矿穿，在出矿穿内由Z—20W装岩机装入0.75m3U型矿车后，人力推车至车场，再由主斜井通过JTP—1.6型绞车提到地表集矿堆。
影响中深孔落矿产生大块因素很多，每个矿山都不一样，比较复杂。根据峻铭铁矿三年来的生产资料并多次在528m中段1#矿体试验验证，可以认为爆破参数不合理、爆破工艺不当和炸药性能是造成中深孔落矿产生大块多的三个主要原因。
1.1爆破参数
1.1.1单位炸药消耗量
为了确定炸药单耗与大块率的关系，在528m中段试验矿块中，在其它爆破参数不变的情况下，改变单位炸药消耗量，得出的关系如下表1所示。
由表1可知，大块率随着炸药单耗增加而下降，但当炸药增加到一定程度，即炸药单耗超过0.65kg /t后，大块率不在下降。
1.1.2最小抵抗线
最小抵抗线也是影响大块率的重要因素，为了准确研究最小抵抗线与大块率的关系，在528m中段做了多次试验，具体指标如下表2所示。
由表2可以看出，不同的最小抵抗线，矿石破碎质量不同，抵抗线大，大块率高，二次爆破炸药消耗大；反之，大块率就低，二次爆破炸药消耗就少。但是抵抗线过小（w=1.0），前排炮孔爆破时，容易破坏后排炮孔，给下次中深孔爆破造成很大困难，中深孔装药有的炮孔装不进药（炮孔有的变形，有的错位），爆破效果不理想，故而产生大块多。
1.1.3炮孔密集系数
炮孔密集系数变大，对爆破能利用较好，大块减少，炮孔密集系数应大于1，在保持最小抵抗线与孔底距乘积不变的前提下，适当地减小抵抗线而加大孔底距，可使爆破作用时间在孔底得到延长，使矿体得到充分破碎，改善破碎质量，减少大块。原（2010年6月前）采用的炮孔密集系数为1.1与同类矿山比较分析，其值偏小，这是导致大块率偏高的一个主要原因。
1.2炸药的性能
由于使用含退役火药粉状炸药，其炸药的性能猛度、做功能力、殉爆距离、炸药感度、爆速达不到预期效果。比如，爆破4～5排，一个孔内装2发15m长的非电毫秒导爆管雷管（一个起爆具内装2发15m非电毫秒导爆管加工起爆药包，孔底起爆），竟有5-6个孔，雷管响了，而炸药没有响，发生拒爆，严重影响了爆破效果，致使大块率增加。
1.3爆破工艺
峻铭铁矿（2010年6月前）原装药结构是这样的，以孔深12m炮孔为例，先用装药器防静电输药管把一根8m长的导爆索及含退役火药粉状炸药用高压风一齐吹进炮孔，待剩4m深炮孔时停止进药，然后把一发6m长的非电毫秒导爆管雷管用胶布缠绑到导爆索上，再用装药器把余下4m深炮孔装完药，以此类推。若导爆管发生拒爆或者导爆索有质量问题，这样爆破质量难以保证，大块产出必然多。
2减少大块的措施
2.1爆破参数的优化
根据前面的分析爆破参数的优化就是使单位炸药消耗量、最小抵抗线、炮孔密集系数取值合理。
参照我国典型矿山垂直中深孔落矿矿山的爆破参数，结合峻铭铁矿实际开采状况，对爆破参数进行优化。
2.1.1单位炸药消耗量
它是影响爆破效果和经济指标的重要爆破参数之一，它主要同矿石性质、炸药性能和采幅宽度因素有关。选取合适的单位炸药消耗量时，不仅要考虑能否将矿石全部崩下来，还要求崩下的矿石有合理块度，以减少二次破碎工作量。
峻铭铁矿采用的是YGZ-90钻机，钻头直径Φ55mm，所以根据经验公式可以算得抵抗线为：W=23×0.055=1.3m。应用中深孔落矿时，由于扇形布孔，炸药分布不均，爆破后容易产生大块。根据岩石爆破机理，矿岩爆破破坏是受气体推力和反射应力波共同作用而致。缩小抵抗线，可使岩体中由应力波产生的径向裂隙发育程度相对增多，其裂隙在岩体的脆弱面上能够延伸接近自由面，并在高压气体作用下，得到块度较为均匀的岩石。增加孔底距，可使爆破时间在孔底得到延长，相对地提高了爆破能量的利用率，岩体得到充分的破碎，从而减少了大块，改善了爆破效果。小抵抗线爆破，反射波能增强，增加自由面矿石的片裂作用，也加强了径向裂隙的延伸，为后排孔爆破创造良好的破碎条件。根据生产实际及试验结果，同时借鉴其它矿山经验，取最小抵抗w=1.2m。 2.1.2炮孔密集系数
根据“小抵抗线，大孔底距”的理论分析及生产实际，炮孔孔底距取为a=1.8m，这样炮孔密集系数变大，取为1.5m。
2.1.3炸药的性能
2012年11月开始使用（通博）岩石粉状乳化炸药至今，其炸药的性能猛度、殉爆距离、做功能力、炸药感度、爆速都达到预期爆破效果。自从使用岩石粉状乳化炸药，未发生拒爆现象，大大提高了爆破效果，致使大块产出明显降低。
2.2爆破工艺改进
在中深孔爆破参数确定后，改进爆破工艺，关系到爆破能的充分利用和爆破效果的改善，爆破工艺包括炮孔装药密度、起爆药包位置、炮孔堵塞长度。
2.2.1提高炮孔的装药密度
扇形中深孔在孔口过密，单位炸药消耗较大，爆破产生粉矿，但孔口采用间隔装药能控制；而孔底距较大，单位炸药消耗小，孔底大块较多，为此，必须提高装药密度。
2.2.2起爆药包位置
从爆破能量充分利用来看，用起爆具加工的药包，将起爆药包（每个药包用2发15m长的非电毫秒导爆管雷管）放在孔底反向起爆，这样孔底起爆，改善了爆破效果，大大减少了大块的产出。
2.2.3加强炮孔堵塞
堵塞炮孔可使矿石在爆破气体的作用下破碎得更好，用纸壳（或者炮泥）堵塞，其堵塞长度为0.5m—1.2m。
2.3爆破条件
良好的爆破条件与爆破质量密切相关，必须为爆破创造以下条件：（1）必须保证第1排炮孔落矿的补偿空间系数控制在12%--20%；（2）垂直切割自由面边界必须大于第1排炮孔的边界，以保证炮孔落矿时有完整的、足够的自由面，减少夹制性；（3）同排同段，以充分利用自由面；（4）每个炮孔用一个起爆具两发15m非电毫秒导爆管雷管加工药包孔底起爆，以确保起爆和可靠性；（5）对全部炮孔用压力风吹净炮孔，严格验收，对不合格炮孔要进行处理或者重新补孔，炮孔合格率要在95%以上；（6）对每次进来的爆破器材要严格检查及做试验，确保质量。
3结语
中深孔落矿的大块直接影响装岩机装矿效率及生产成本，大块率过高降低了产装效率，二次爆破对作业人员安全构成潜在威胁。减少大块，提高爆破质量，至关重要。经过多次分析、试验、总结出中深孔爆破落矿大块产生的原因，优化了爆破参数，改进了爆破工艺及条件，获得了良好效果，值得类似矿山借鉴。