白云铁矿矿岩可爆性研究

2010-01-22马建兴

中国矿业 2010年6期

马建兴，马强

(1.内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古包头 014010；2. 浙江中医药大学分析测试中心，浙江杭州 310053)

在矿山企业开采过程的总费用中，爆破工程的费用占主要部分。如何提高爆破工程的技术经济指标，应着眼于缩小这项工程的开支。根据岩体强度特性设计爆破孔网参数，以增大每立方米矿岩的爆破量。根据岩石破碎抵抗能力选择合理的炸药单耗，以达到炸药能量的合理利用。只有充分认识岩体的强度特性，对矿岩的可爆性作出准确评价，才有可能得出合理的孔网参数和炸药单耗。我们用岩体裂隙参数、岩体纵波速度及炸药单耗来研究矿岩的可爆性。

1 评价准则

进行矿岩可爆性的研究，关键在于确定合理的评价准则。归纳起来，主要有如下几点：

①岩石强度。如最早的普氏，以岩石抗压强度为主要判据。②炸药单耗。如苏氏分级方法。③工程地质参数。如美国矿山局的岩石分级法。④岩石弹性波速度。如前苏联哈努卡耶夫法、日本的岩石分级法。⑤能量平衡准则。如美国利文斯顿以岩石弹性变形能参数为分级判据。东北大学在能量平衡准则的基础上，以标准条件下的岩石爆破漏斗体积、爆破岩块度分布状况和弹性波速度作为综合分级判据。

2 岩体的裂隙参数

采矿工程所遇到的爆破对象岩石，大多数是具有裂隙的结构体。从地质构造来看，岩体中的裂隙是由于地质运动以及地壳中的应力分布产生的天然裂隙，其裂隙的分布方向、数量受地应力分布方向和地质构造特点控制。从露天爆破施工的特点来看，待爆台阶的岩体由于受临近爆破的地震波震动及上部台阶爆破时的超爆作用，岩体中原为张开型的裂隙，其裂隙宽度可能更大，原为闭合型的裂隙也都大部分张开了。因此，爆破前，岩体实际上已经被裂隙分割成大小不同的块状结构体。根据现场矿山台阶调查及分析，得到裂隙参数见表1。

表1 不同岩石种类的裂隙参数

3 岩体中的纵波速度

3.1 纵波速度

炸药在岩体中爆炸的瞬间，释放出大量能量作用于岩石，引起介质的质点扰动，使其产生变形和破坏。随着扰动距离增加，其能量衰减，直至形成弹性波。根据弹性动力学理论，在无限均匀介质弹性体中，岩体弹性纵波速度为：

(1)

式中：E为介质弹性模量；u为泊松比;ρ为介质密度。

由式(1)可见，纵波速度与岩矿特性是密切相关的，而且岩体中纵波速度大小，还综合反映了矿岩的裂隙性和不均质性。

3.2 纵波速度测定

测定岩体中弹性波速度的主要原理，是通过测定两个已知距离的接收点信号时差来计算纵波速度。我们利用爆破地震波测试仪，测得东矿不同矿岩纵波速度，如表2所示。

表2 不同矿岩纵波速度表

4 炸药单耗

炸药单耗是反映岩石介质爆破强度特性的一个重要指标。利用炸药单耗的大小，可以评价矿岩的可爆性。矿山现场可用爆破漏斗试验，确定炸药单耗指标。

4.1 爆破漏斗试验

根据爆破漏斗理论，当炸药量一定时，随着炸药埋深的变化，爆破漏斗体积将发生变化。对于一定量炸药，总存在一个最佳深度，在此深度下，爆破的岩石体积最大，从而可得到岩石爆破的合理炸药单耗。

(1)试验地点选择。要求漏斗试验结果，尽可能充分反映被爆矿岩的可爆性。在选择试验地点时，要选择在采场中，并要选择在较完整的岩体中。由于台阶上部的岩石已受到临近爆破强烈震动和上部台阶的超钻作用，已有不同程度的破碎，因此应把试验地点选择在较完整岩石的部位。

(2)试验参数确定。确定炸药单耗，最好是利用与生产爆破相同的炮孔和药量。但由于生产爆破的炮孔爆破岩石量大，很难测量，大量的爆破漏斗试验只能依靠小直径炮孔爆破试验，通过相似原理应用到生产爆破参数确定中。①试验孔。采用风钻打眼，孔径为45mm，孔深0.6～1.1m。②装药。炸药采用正常爆破用药，装药量每孔300g。③孔位与标定。其作用是爆破后确定孔位和标高。