大孔距小排距技术在中深孔爆破中的应用

张 平，刘 松，刘海瑞

（1.淄博市乡镇企业建筑材料服务公司，淄博255000；2.武汉建工第一建筑有限公司，武汉430023；3.兖州中材建设有限公司，兖州250100）

露天中深孔爆破孔网参数包括：孔径、孔深、超深、底盘抵抗线、孔距、排距、堵塞长度和单位岩石炸药消耗量等［1］。优化爆破参数可提高矿岩爆破效果、保证生产安全、降低爆破成本、提高经济效益［2］。孔距和排距是孔网参数中两个至关重要的参数，直接影响着炸药能量利用率和爆破效果。因此，优化孔距和排距对露天中深孔爆破具有重要的意义。

1 工程概况

山西桃园东义水泥有限公司石料生产线位于吕梁市中阳县枝柯镇南大井村，矿山紧邻省道S340线。该矿山坡度起伏不大，岩石节理面明显，节理裂隙发育，局部有泥质，属于典型的石灰石矿山地貌。矿山生产能力为4 000t／d。一次爆破方量为6 000m3，设计台阶开采高度为15m。要求爆破后块度小于1m但不宜太碎。爆破区正前方30m处为破碎设备，爆破时需考虑破碎设备的安全。

2 孔排距影响因素

孔距和排距主要与炮孔直径及炸药单耗有关，还受到地质条件、矿岩性质、抵抗线、炮孔深度、堵塞长度、炸药品种、装药长度、装药结构、起爆方式等因素的影响。当炮孔直径、炸药单耗和其它影响因素一定时，孔距和排距成反比关系，即当孔距减小时，排距增大，孔距增大时排距减小。不同的孔排距爆破效果不同。可通过不断地“选择—计算—试爆—调整”来寻找爆破效果较好的孔排距［3－5］。

3 孔排距计算方法

根据岩石爆破理论前排炮孔起爆后为后排炮孔创造了临空面，每排炮孔所装的炸药承担的爆破方量应该为两排炮孔间的岩石体积。为了在满足破碎效果的同时，保证生产安全、减少炸药消耗量，需要使炮孔实际装药量与承担的爆破方量所需要的炸药量相等［6－7］。采用连续装药结构时，假设单孔装药量为Q1，每个炮孔担负的爆破方量所需的炸药量为Q2，那么有

式中，D为炮孔直径，m；H为台阶高度，m；α为炮孔倾斜角；h为炮孔超深，m；hd为堵孔长度，m；γ为炸药容重，kg／m3。

式中，q为单位岩石炸药消耗量，kg／m3；a为孔距，m；b为排距，m；其余符号意义同前。

为满足炮孔实际的装药量与承担的爆破方量所需要的炸药量相等，所以有

将式（1）、式（2）代入式（3）式整理得

当炮孔直径、炸药单耗和其它影响因素一定时，式（4）右端为常数，令该常数为S，则有

S即为单个炮孔负担的爆破面积，从式（5）很容易看出孔距与排距间的反比关系。

4 孔排距优化方案及效果

4.1 优化前的孔网参数及主要问题

4.1.1 孔网参数

矿山使用的炸药为乳化炸药，采用连续装药结构，孔底起爆，具体的爆破参数见表1。采用多排孔毫秒加强松动爆破技术［8－9］，排间顺序起爆，用导爆管雷管装药、连线，最后用瞬发电雷管起爆。孔内用9段导爆管毫秒延期雷管，孔外用2段导爆管毫秒延期雷管，排间用5段导爆管毫秒延期雷管。起爆网路见图1。

表1 优化前的爆破参数

4.1.2 主要问题

2012年前，矿山主要采用上述孔网参数进行爆破。由于孔距相对较小，单孔装药量不高，导致同一排炮孔间的岩体破碎不完整，易形成根底，且大块率较高，平均超过10%，开挖困难，增加了二次破碎的工作量，使得总体成本变高，对矿山经济效益造成了不良影响；排距较大，前排炮孔破碎岩石强烈挤压后排炮孔，在抵抗线方向上岩石过分破碎，形成粉矿，造成资源浪费。

4.2 优化方案及效果

4.2.1 方案

针对上述孔网参数存在的主要问题，借鉴国内外同类矿山的技术指标和工程经验，决定选用大孔距小排距的爆破技术来优化孔网参数。根据式（4）和式（5），在增大孔距的同时相应的减小排距，通过多次现场试验，比较爆破效果，最终确定较佳的孔网参数见表2。

表2 优化后的爆破参数

4.2.2 效果

增大孔距，使得单孔装药量提高，有利于同一排炮孔间的矿岩充分破碎，降低了大块率（平均为7.5%），也减少了根底；减小排距，使得各排炮孔的破岩范围减小，减弱了爆破过程中矿岩间的相互挤压，避免了在抵抗线方向上的过分破碎。总之，改变孔网参数后，矿岩破碎块度均匀（如图2所示），根底减少，降低了爆破成本，提高了经济效益。

5 结 语

通过理论计算和现场试验，取得了大孔距小排距技术在中深孔爆破中的一些应用经验。对于该石灰石矿山，当孔距为4.8m，排距为3.5m时，爆破块度均匀，根底少。该技术在减少爆破成本的同时，保证了爆破效果，值得在同类矿山推广应用。

［1］ 孟海东，李 家，宫玉成.黑岱沟露天煤矿1185水平台阶爆破设计实践［J］.爆破，2013，30（2）：104－105.

［2］ 张 鑫，舒大强.宽孔距爆破法数值模拟及破岩机理分析［J］.爆破，2012，29（4）：42－45.

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［8］ 魏连春.大孔距小排距的孔网参数在中深孔爆破中的应用［J］.天津冶金，2003（4）：18－19.

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