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第36卷 第4期 2019年12月 爆 破 BLASTING Vol. 36 No. 4 Dec. 2019 doi10. 3963／ j. issn. 1001 －487X. 2019. 04. 007 大 断 面 六 角 形 进 路 爆 破 试 验 研 究 * 李 宏 业 （ 金 川 集 团 股 份 有 限 公 司 龙 首 矿 ， 金 昌737100） 摘 要 针 对 金 川 龙 首 矿 西 一 采 区 贫 矿 低 品 位 、 高 成 本 等 问 题 ， 将 六 角 形 进 路 断 面 规 格 及 爆 破 技 术 参 数 进 行 优 化 。运 用 数 值 模 拟 运 算 ， 将 六 角 形 进 路 断 面 结 构 参 数 由4 m 5 m 6 m（顶 、 底 宽高 度腰 宽 ）优 化 为 4 m 8 m 8 m， 并 在 龙 首 矿 西 一 采 区 进 行 六 角 形 断 面 现 场 爆 破 对 比 试 验 。试 验 组 采 用 分 层 两 步 骤 爆 破 方 式 回 采 大 六 角 形 进 路 ， 一 步 骤 采 用 矿 山 当 前 爆 破 技 术 参 数 回 采 上 梯 形 进 路 ， 二 步 骤 利 用 水 平 拉 底 式 回 采 下 梯 形 进 路 。基 于 试 验 结 果 对 比 表 明 采 用 分 层 两 步 骤 爆 破 方 式 回 采 大 断 面 六 角 形 进 路 ， 炸 药 成 本 降 低 ， 进 路 出 矿 量 增 加 ， 达 到 了 预 期 目 标 。 关 键 词 下 向 进 路 充 填 采 矿 法 ；六 角 形 大 断 面 结 构 ；分 层 两 步 骤 ；爆 破 技 术 参 数 ；水 平 拉 底 爆 破 ；炸 药 成 本 中 图 分 类 号 TD235 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1001 －487X（2019）04 －0049 －07 Blasting Experiment of Large Section Approach with Hexagonal Shape LI Hong-ye （Jinchuan Group Co LTD Longshou Mine，Jinchang 737100，China） Abstract To solve the problems of low grade and high cost of lean ore in the first district of western mining area of Longshou Mine，Jinchuan，the section specification and blasting parameters of the hexagonal approach were opti- mized. By means of numerical simulation，the structural parameters of the hexagonal section were optimized from 4 m 5 m 6 m（top and bottom width height waist width）to 4 m 8 m 8 m，and the field blasting comparison test of the hexagonal section was carried out in the first district of western mining area. The stratified two-step blasting was adopted to excavate the large hexagonal approach. In the first step，the current blasting technical parame- ters of the mine were adopted in the upper echelon approach，and in the second step，the horizontal bottom blasting was adopted to the lower echelon approach. The results show that the cost of blasting is reduced and the quantity of mining is increased by using the two-step blasting ，which is of certain reference value to the mining technolo- gy of the underground large section. Key words downflow filling and mining ；hexagonal large section structure；two-step layering；techni- cal parameters of blasting；horizontal bottom blasting；explosive costs 收 稿 日 期 2019 －09 －27 作 者 简 介 李 宏 业 （1969 －） ，男 ， 中 南 大 学 采 矿 工 程 硕 士 、 高 级 工 程 师 ， 现 在 金 川 集 团 公 司 龙 首 矿 从 事 矿 山 管 理 工 作 ，（E- mail）imreli＠126. com。 基 金 项 目 国 家 重 点 研 发 计 划 （2016YFC0600707） 深 部 采 动 岩 层 变 形 监 测 预 警 与 控 制 金 川 龙 首 矿 目 前 已 进 入 贫 矿 开 采 阶 段 ， 由 于 矿 石 品 位 较 低 ， 采 矿 成 本 较 高 ， 导 致 矿 山 经 济 效 益 较 差 。为 此 ， 矿 山 决 定 扩 大 进 路 断 面 规 格 以 提 高 生 产 能 力 ， 降 低 采 矿 成 本 。这 将 面 临 许 多 爆 破 技 术 问 题 ， 故 开 展 大 断 面 六 角 形 进 路 爆 破 试 验 研 究 ， 以 获 得 较 为 合 理 的 爆 破 方 式 和 爆 破 参 数 ， 为 采 矿 方 法 优 化 提 供 爆 破 技 术 支 持 。 龙 首 矿 采 用 的 盘 区 机 械 化 下 向 六 角 形 进 路 胶 结 充 填 采 矿 法 （ 简 称 下 向 进 路 充 填 法 ， 下 同 ）利 用 仿 生 学 原 理 将 下 向 采 场 进 路 断 面 设 计 成 六 角 形 的 蜂 窝 状 镶 嵌 结 构 ［1］， 比 矩 形 断 面 结 构 更 能 适 应 围 岩 高 应 力 万方数据 状 态 ［2］， 应 力 分 布 更 加 均 匀 ， 受 力 状 态 如 图 1所 示 。 但 六 角 形 进 路 断 面 的 形 成 对 爆 破 作 业 要 求 严 格 ， 这 就 制 约 了 回 采 工 作 效 率 。近 年 来 ， 许 多 学 者 针 对 六 角 形 进 路 的 爆 破 作 业 做 了 大 量 研 究 。杨 和 玉 等 人 为 解 决 矿 山 开 采 强 度 受 制 于 当 前 矿 体 赋 存 条 件 、 采 场 爆 破 技 术 参 数 的 问 题 ， 对2. 6 m 5 m 5. 4 m六 角 形 进 路 采 用 下 导 硐 法 二 次 爆 破 、 一 次 出 矿 ， 良 好 控 制 当 前 矿 岩 条 件 ， 提 高 出 矿 量 ［3］； 针 对 3 m 5 m 6 m 六 角 形 进 路 断 面 爆 破 效 率 低 问 题 ， 乔 登 攀 等 人 采 用 大 直 径 空 孔 直 线 掏 槽 全 断 面 一 次 性 崩 矿 方 案 ［4］， 较 原 先 低 进 尺 、 多 循 环 的 爆 破 模 式 炮 孔 利 用 率 提 高 90％， 爆 破 效 率 提 高20％； 王 永 定 针 对 金 川 镍 矿Ⅲ 矿 区 贫 矿 开 发 ［5］， 优 化 4 m 5 m 6 m六 角 形 进 路 掏 槽 孔 布 置 方 式 ， 炸 药 单 耗 降 低14. 6％， 循 环 进 尺 提 高21.1％等 。上 述 研 究 可 以 解 决 矿 山 现 存 问 题 ， 但 是 随 着 市 场 竞 争 日 益 激 烈 ， 矿 山 生 产 能 力 需 进 一 步 提 高 ， 扩 大 进 路 断 面 规 格 势 在 必 行 。 图1 矩 形 断 面 与 六 角 形 断 面 结 构 受 力 状 态 Fig. 1 Stress state of rectangular section and hexagonal section structure 1 六 角 形 进 路 规 格 优 化 关 于 龙 首 矿 六 角 形 进 路 断 面 结 构 参 数 优 化 主 要 有 以 下 研 究 乔 登 攀 、 陈 俊 智 等 人 模 拟 分 析8种 不 同 结 构 参 数 的 六 角 形 进 路 ， 对 位 移 分 布 、 应 力 分 布 和 塑 性 区 分 布 等 方 面 综 合 比 较 可 以 得 出 ，断 面 规 格 3. 5 m 6 m 7 m最 优 ［6］； 王 永 定 通 过 进 路 帮 坡 角 、 高 度 及 宽 度 等 的 研 究 ， 推 荐 四 种 断 面 规 格 ， 适 应 不 同 采 区 普 采 、 机 采 技 术 条 件 ［1］。经 长 期 现 场 实 践 ， 形 成4 m 5 m 6 m的 进 路 断 面 规 格 ， 稳 定 性 最 高 ， 在 西 一 采 区 沿 用 至 今 。 本 次 试 验 研 究 的 地 点 是 龙 首 矿 西 一 采 区 ， 该 采 区 内 的 矿 体 属 于 欠 稳 定～较 稳 定 类 型 ， 为 块 状～碎 裂 结 构 ， 岩 石 坚 固 系 数f ＝ 6 ～ 8。形 变 地 压 偏 小 ， 松 动 圈 估 算 值1 m左 右 。掘 进 过 程 中 常 见 掉 块 ， 块 径 范 围50 ～100 mm。根 据 龙 首 矿 西 部 贫 矿 赋 存 状 况 、 开 采 技 术 条 件 ， 采 矿 方 法 在 下 向 进 路 充 填 法 基 础 上 提 出 下 向 分 层 建 造 大 六 角 形 进 路 充 填 采 矿 法 （如 图 2） ， 该 采 矿 方 法 能 满 足 六 角 形 进 路 规 格 扩 大 条 件 ， 安 全 可 靠 。六 角 形 进 路 结 构 参 数 利 用 数 值 模 拟 计 算 后 确 定 ， 利 用FLAC 3D软 件 建 立 采 场 模 型 ， 研 究 不 同 六 角 形 进 路 尺 寸 在 开 采 过 程 中 应 力 、 应 变 规 律 ， 为 下 向 分 层 建 造 大 六 角 形 进 路 充 填 采 矿 法 采 场 结 构 参 数 选 择 提 供 依 据 。 基 于 当 前4 m 5 m 6 m六 角 形 进 路 规 格 ， 固 定 断 面 顶 、 底 宽 ， 逐 步 增 大 高 度 、 腰 宽 ， 模 拟 方 案 共 计 10种 （ 见 表1） 。不 同 进 路 规 格 应 力 应 变 情 况 如 表2 所 示 。结 果 表 明 ， 腰 线 最 大 主 应 力 随 高 度 的 增 加 而 增 大 ， 当 腰 线 处 内 角 接 近120， 最 大 主 应 力 有 所 降 低 。综 合 不 同 模 拟 方 案 下 的 应 力 应 变 规 律 ， 选 取 方 案6， 即 进 路 断 面 规 格 为4 m 8 m 8 m。由 于 数 值 模 拟 结 果 云 图 较 多 ， 选 取 部 分 最 大 主 应 力 云 图 作 比 较 ， 如 图3所 示 。 图2 下 向 分 层 建 造 大 六 角 形 进 路 充 填 采 矿 法 示 意 图 Fig. 2 Diagram of filling for large hexagonal intake road constructed in layers downward 05爆 破 2019年12月 万方数据 表1 不 同 进 路 断 面 规 格 模 拟 方 案 表 Table 1 Simulation schemes of different section specifications 模 拟 方 案顶 宽／ m底 宽／ m腰 宽／ m高 度／ m备 注 14465矿 山 当 前 参 数 24467－ 34468－ 44469－ 54487－ 64488－ 74489－ 84477－ 94466－ 104476－ 2 大 断 面 六 角 形 进 路 爆 破 参 数 设 计 2. 1 爆 破 方 式 六 角 形 大 断 面 进 路 选 择 分 层 两 步 骤 爆 破 较 全 断 面 一 次 爆 破 更 有 优 势 。进 路 断 面 面 积 过 大 ， 炮 孔 数 目 相 应 的 增 加 ［7，8］， 如 赣 深 高 铁 龙 南 隧 道 掘 进 施 工 ， 炮 孔 数 目 高 达194个 ， 施 工 作 业 繁 重 ， 增 加 成 本 。大 断 面 进 路 掘 进 时 周 边 眼 布 置 不 合 理 ， 如 浆 水 泉 特 长 隧 道 前 期 掘 进 ［9］，超 挖 严 重 ，成 形 较 差 。大 断 面 六 角 形 进 路 分 层 两 步 骤 爆 破 方 式 ， 巧 妙 的 避 开 了 断 面 面 积 过 大 的 问 题 ， 将 钻 凿 作 业 简 化 ， 提 高 凿 岩 效 率 。 表2 不 同 方 案 应 力 应 变 数 值 汇 总 表 Table 2 Values of stress and strain of different schemes 方 案 编 号 顶 板 中 点 应 力 情 况／ MPa腰 线 位 置 应 力 情 况／ MPa顶 板 中 点 纵 向 位 移／ mm最 大 主 应 力 最 小 主 应 力 最 大 主 应 力 最 小 主 应 力 10. 006－0. 0890. 165－0. 7420. 352 20. 094－0. 0040. 163－0. 6470. 516 30. 118－0. 0090. 199－0. 5610. 509 40. 126－0. 0380. 228－0. 6770. 495 50. 010－0. 0770. 169－0. 7490. 552 60. 032－0. 0830. 156－0. 6400. 534 70. 036－0. 0520. 169－0. 7120. 471 8－0. 074 0. 065－0. 051 －0. 6110. 429 90. 048 0. 092－0. 068 －0. 6830. 361 10－0. 067 0. 007－0. 062 －0. 6020. 374 图3 部 分 模 拟 方 案 最 大 主 应 力 云 图 Fig. 3 The maximum principal stress of a partial simulation scheme 15第36卷 第4期 李 宏 业 大 断 面 六 角 形 进 路 爆 破 试 验 研 究 万方数据 2. 2 上 部 正 梯 形 爆 破 2. 2. 1 炮 孔 布 置 方 式 及 参 数 （1）炮 孔 直 径 选 取 我 国 矿 山 浅 孔 崩 矿 广 泛 使 用 的 药 径 为32 mm， 相 应 的 炮 孔 直 径 为38 ～42 mm。合 理 的 炮 孔 直 径 与 药 径 对 回 采 时 降 低 贫 化 损 失 ， 提 高 矿 石 回 收 率 等 方 面 有 重 要 影 响 。龙 首 矿 采 场 内 爆 破 使 用 二 号 岩 石 乳 化 炸 药 ， 单 体 药 径32 mm， 现 有 的Rocket Boomer 282火 箭 式 双 臂 液 压 凿 岩 台 车 钎 杆 长 度5. 0 m， 钻 孔 直 径 φ ＝ 38 mm， 即 炮 孔 直 径d ＝38 mm， 可 满 足 药 径 要 求 。 （2） 掏 槽 眼 1） 掏 槽 形 式 在 掘 进 工 作 面 中 央 偏 下 布 置 掏 槽 眼 ， 爆 破 后 形 成 空 腔 的 为 其 余 炮 孔 爆 破 创 造 新 的 临 空 面 ， 使 得 周 围 矿 体 爆 破 后 向 空 腔 方 向 崩 落 ， 以 获 得 良 好 的 爆 破 效 果 。龙 首 矿 矿 体 中 硬 偏 上 ， 选 择 水 平 楔 形 掏 槽 形 式 ［10，11］， 属 于 倾 斜 掏 槽 。楔 形 掏 槽 所 需 掏 槽 孔 较 少 ， 易 将 矿 石 抛 掷 ， 有 利 于 其 余 炮 孔 的 爆 破 。 2） 布 置 方 式 掏 槽 眼 菱 形 布 置 ， 钻 凿4个 炮 眼 。中 间 布 置1 个 中 空 孔 ， 扩 大 自 由 面 ， 引 导 爆 炸 应 力 波 ， 使 得 掏 槽 更 充 分 。上 、 下 掏 槽 眼 角 度80 5（与 进 路 断 面 夹 角 ） ， 其 余 掏 槽 眼 水 平 直 线 布 置 。 3） 掏 槽 参 数 合 理 的 孔 网 参 数 能 充 分 利 用 炸 药 爆 炸 产 生 的 能 量 ， 获 得 良 好 的 掏 槽 效 果 。掏 槽 眼 掏 槽 眼 距 离 中 空 孔0. 5 ～0. 55 m， 炮 孔 深 度3. 8 m。上 掏 槽 孔 孔 底 距 2. 4 m， 下 掏 槽 孔 孔 底 距1. 4 m， 其 余2个 掏 槽 孔 孔 底 距1. 9 m。 （3） 周 边 眼 布 置 方 式 及 参 数 周 边 眼 布 置 在 进 路 断 面 轮 廓 上 ， 控 制 开 挖 断 面 的 轮 廓 及 规 格 。由 于 龙 首 矿 采 用 下 向 进 路 充 填 法 ， 上 梯 形 进 路 开 采 时 ， 上 下 盘 及 顶 板 均 为 充 填 体 ， 为 了 保 证 其 整 体 性 结 构 ， 不 宜 采 用 斜 眼 ， 严 格 控 制 周 边 眼 深 度3. 7 m。最 小 抵 抗 线 是 光 爆 层 厚 度 ［8］， 指 周 边 眼 到 临 近 辅 助 眼 的 距 离 ， 与 进 路 断 面 大 小 有 关 。最 小 抵 抗 线W可 以 由 经 验 公 式 ［12］ W ＝（10 ～ 20）d（1） 计 算 ， 这 里W ＝0. 6 m。间 距 可 按 下 式 计 算 ［13］ a ＝（1 ～ 1. 5）W（2） 周 边 眼 间 距a ＝ 0. 9 m。根 据 利 文 斯 顿 爆 破 漏 斗 理 论 及 爆 炸 相 似 定 律 得 出 下 式 ［13］ r1 r0 ＝ Q1 Q 0 1／3 （3） 式 中 r1为 实 际 工 程 爆 破 漏 斗 半 径 ；r0为 爆 破 漏 斗 实 验 的 最 佳 漏 斗 半 径 ；Q1为 实 际 工 程 药 包 质 量 ； Q0为 爆 破 漏 斗 实 验 的 最 大 药 包 质 量 。 根 据 龙 首 矿 多 年 现 场 爆 破 作 业 经 验 ， 求 得 单 个 周 边 眼 爆 破 漏 斗 半 径r1＝0. 4 ～0. 5 m。为 了 保 证 爆 破 后 周 围 充 填 体 稳 定 和 进 路 轮 廓 线 明 显 ， 同 时 避 免 超 挖 现 象 ， 周 边 眼 与 顶 板 距 离0.5 m， 距 离 边 帮0.4 m。 （4） 辅 助 眼 布 置 方 式 及 参 数 辅 助 眼 均 匀 布 置 在 掏 槽 眼 与 周 边 眼 之 间 ， 进 一 步 扩 大 掏 槽 体 积 和 增 大 爆 破 量 ， 为 周 边 孔 爆 破 提 供 有 利 条 件 。辅 助 眼 深 度3. 7 m， 与 掌 子 面 垂 直 ， 孔 间 距0. 7 m， 排 距0. 7 ～1. 12 m。 （5） 底 眼 布 置 方 式 及 参 数 底 眼 布 置 在 上 梯 形 进 路 断 面 底 部 ， 由 于 达 到 上 梯 形 进 路 断 面 高 度4 m要 求 且 底 部 夹 制 作 用 较 大 ［8］， 需 加 大 药 量 。炮 眼 中 心 距 离 底 板 0. 3 m， 底 眼 间 距0. 75 m， 与 进 路 断 面 夹 角85， 深 度3. 8 m。 2. 2. 2 单 位 炸 药 消 耗 量 合 理 的 单 位 炸 药 消 耗 量q有 利 于 形 成 断 面 规 格 ， 爆 破 后 掘 进 进 尺 达 到 设 计 要 求 ， 矿 岩 均 匀 破 碎 ， 同 时 保 障 围 岩 稳 定 。一 般 地 ， 炸 药 单 位 消 耗 量 主 要 取 决 于 岩 石 性 质 、 掘 进 断 面 面 积 等 因 素 ［13］。可 根 据 下 列 修 整 的 普 氏 公 式 q ＝ 1. 1k0√f／ S（4） 式 中 q为 单 位 炸 药 消 耗 量 ，kg／ m3；f为 岩 石 坚 固 系 数 ；S为 进 路 断 面 面 积 ，m2；k0为 考 虑 炸 药 爆 力 的 校 正 系 数 ，k0＝525／ p，p为 爆 力 ，mL。 根 据 龙 首 矿 矿 体 岩 石 坚 硬 系 数f ＝6 ～8， 掘 进 断 面 面 积S ＝ 24 m2，单 位 炸 药 消 耗 量q为1. 1 ～ 1. 2 kg／ m3。 2. 2. 3 炮 孔 数 目 炮 孔 数 目 的 多 少 会 直 接 影 响 到 凿 岩 工 程 量 和 爆 破 效 果 。孔 数 过 多 ， 凿 岩 工 作 量 增 加 ； 孔 数 过 少 ， 爆 破 后 大 块 增 多 ， 进 路 轮 廓 达 不 到 规 格 甚 至 出 现 炸 不 开 的 情 形 。炮 孔 数 目 选 定 主 要 与 进 路 断 面 、 矿 岩 性 质 及 炸 药 性 能 等 因 素 有 关 。炮 孔 数 目N可 按 照 经 验 公 式 估 算 ［8］ N ＝ qS／ ar（5） 式 中 a为 装 药 平 均 系 数 ， 当 药 包 直 径 为32 mm 时 ， 取0. 6 ～0. 72， 取0. 61；r为 每 米 药 卷 炸 药 质 量 ， kg／ m，现 场 采 用2号 岩 石 乳 化 炸 药 ，药 卷 长 度 200 mm， 质 量200 g，r取 值 为1 kg／ m。 上 梯 形 进 路 断 面 炮 孔 数 目 可 估 算 为N ＝ 1. 1 24／（0. 61 1）＝44（ 个 ） 2. 2. 4 炮 孔 密 集 系 数 炮 眼 密 集 系 数 是 影 响 爆 破 效 果 的 一 个 重 要 指 25爆 破 2019年12月 万方数据 标 ［7］， 一 般 取 0. 6 ～1. 2， 岩 石 条 件 越 好 ， 炮 孔 密 集 系 数 越 大 。根 据 龙 首 矿 的 矿 岩 条 件 ，m取0. 8。 由 上 述 分 析 ， 大 六 角 形 上 梯 形 进 路 断 面 炮 孔 布 置 方 案 如 图4所 示 ， 共 计45个 炮 孔 ， 与 理 论 估 算 值 44个 炮 孔 数 目 相 近 。 图4 上 部 正 梯 形 炮 孔 布 置 及 起 爆 网 络 图 （ 单 位 m） Fig. 4 Hole arrangement and initiation network of upper trapezoidal blasting（unitm） 2. 2. 5 起 爆 方 式 及 起 爆 顺 序 炮 眼 起 爆 方 式 为 反 向 起 爆 ［14-16］。反 向 起 爆 增 长 了 爆 轰 气 体 的 作 用 时 间 ， 在 自 由 面 反 射 后 形 成 拉 伸 波 ， 与 入 射 压 缩 波 相 互 叠 加 ， 增 强 自 由 面 反 向 拉 伸 作 用 ， 提 高 矿 体 破 碎 效 果 。 各 个 炮 孔 用1 ～ 7段 毫 秒 （MS）非 电 导 爆 管 ，2 号 岩 石 乳 化 炸 药 ， 电 雷 管 引 爆 。分 别 以 掏 槽 眼1段 、 辅 助 眼3段 和5段 、 周 边 眼6段 、 底 眼7段 依 次 起 爆 。具 体 爆 破 参 数 如 表3所 示 。 表3 上 部 正 梯 形 炮 孔 参 数 Table 3 Upper trapezoidal hole arrangement and initiation network 装 药 量／ kg 炮 眼 孔 深／ m 与 进 路 断 面 夹 角／ 炮 孔 个 数／个 单 孔 小 计 起 爆 顺 序 药 卷／个 重 量／ kg药 卷／个 重 量／ kg 中 空 孔3. 8901 掏 槽 孔3. 880 54142. 85611. 21 辅 助 孔3. 7901991. 817134. 22、3 周 边 孔3. 7901371. 49118. 24 底 孔3. 8858153. 012024. 05 合 计4543887. 6 2. 3 下 部 倒 梯 形 爆 破 下 部 倒 梯 形 进 路 采 用 水 平 孔 拉 底 式 爆 破 可 与 当 前 凿 岩 设 备 相 匹 配 ， 无 需 更 换 新 型 大 型 凿 岩 设 备 及 操 作 人 员 培 训 ， 节 约 生 产 作 业 成 本 ， 且 更 有 利 于 侧 帮 形 状 的 控 制 ， 保 证 形 成 倒 梯 形 断 面 。 （1） 炮 孔 布 置 为 了 使 边 形 进 路 高 度 达 到8 m的 设 计 要 求 ， 底 眼 向 底 板 倾 斜7左 右 ， 距 底 板0. 2 ～ 0. 5 m， 上 眼 和 中 眼 为 水 平 孔 。边 帮 炮 眼 距 边 帮0. 3 m，间 距 0. 56 ～0. 73 m， 钻 凿 水 平 孔 。单 次 掘 进 共 钻 凿11个 主 炮 眼 和12个 边 帮 炮 眼 ， 所 有 炮 孔 同 网 分 段 起 爆 ， 光 面 爆 破 。炮 孔 具 体 布 置 方 式 如 图5所 示 。 （2） 孔 径 与 装 药 直 径d 下 部 倒 梯 形 进 路 继 续 使 用Rocket Boomer 282 火 箭 式 双 臂 液 压 凿 岩 台 车 凿 岩 ， 孔 径 、 装 药 直 径 与 上 梯 形 进 路 参 数 相 同 。 图5 下 部 倒 梯 形 水 平 凿 岩 钻 孔 布 置 （ 单 位 m） Fig. 5 Bottom inverted trapezoidal hole arrangement（unitm） （3） 炮 孔 密 集 系 数m 目 前 各 矿 山 根 据 各 自 的 实 际 条 件 和 经 验 来 确 定 35第36卷 第4期 李 宏 业 大 断 面 六 角 形 进 路 爆 破 试 验 研 究 万方数据 炮 孔 密 集 系 数 。综 合 各 矿 的 矿 岩 条 件 ， 平 行 炮 孔 的 密 集 系 数m ＝0. 8 ～1. 1， 以0. 9 ～1. 1较 多 。本 次 按 孔 底 密 集 系 数1. 5和 孔 口 密 集 系 数0. 8进 行 设 计 ， 平 均 密 集 系 数 取1. 2。 （4）装 药 系 数τ 装 药 系 数 为 装 药 长 度 与 钻 孔 深 度 比 值 ， 取 值 范 围 一 般 在0. 7 ～0. 85之 间 ， 本 次 按0. 8进 行 设 计 。 （5）炸 药 单 耗q 根 据 该 矿 矿 体 坚 固 性 系 数 及 现 场 下 部 倒 梯 形 进 路 围 岩 条 件 ， 下 部4 m倒 正 梯 形 炸 药 单 耗0.8 kg／ m3， 以 单 次 循 环 进 尺3. 5 m计 算 ， 一 次 爆 破 总 装 药 量 46.6 kg， 按 此 计 算 试 验 期 间 总 装 药 量 约500 kg。 （6）最 小 抵 抗 线W 合 理 的 最 小 抵 抗 线 可 保 证 破 碎 质 量 ， 便 于 矿 石 的 装 运 工 作 。由 式 （1） 计 算 可 知 ， 最 小 抵 抗 线W ＝1.2 m。 （7）起 爆 方 式 及 起 爆 顺 序 炮 眼 反 向 起 爆 ， 采 用1 ～5段 毫 秒 非 电 导 爆 管 ，2 号 岩 石 乳 化 炸 药 ， 电 雷 管 引 爆 。分 别 以 上 眼1段 、 中 眼 眼3段 、 底 眼5段 、 边 眼7段 依 次 起 爆 。具 体 爆 破 参 数 如 表4所 示 。 表4 下 部 倒 梯 形 爆 破 参 数 Table 4 Bottom inverted ladder blasting parameters 装 药 量／ kg 炮 眼 孔 深／ m 与 进 路 断 面 夹 角／ 炮 孔 个 数／个 单 孔 小 计 起 爆 顺 序 药 卷／个 重 量／ kg药 卷／个 重 量／ kg 上 眼3. 7904122. 4489. 61 中 眼3. 7904142. 85611. 22 边 眼3. 7901291. 810821. 64 底 眼3. 883371. 4214. 23 合 计4523346. 6 3 现 场 试 验 应 用 对 比 3. 1 试 验 以 当 前 进 路 爆 破 技 术 参 数 作 为 参 照 ， 利 用 上 述 设 计 的 大 断 面 六 角 形 进 路 爆 破 参 数 掘 进 ， 在 现 场 进 行 完 整 进 路 爆 破 试 验 。首 先 在 西 一 采 区22行E18＃ 进 路 进 行 大 六 角 形 上 部 正 梯 形 进 路 的 回 采 ， 与 此 同 时 ， 开 始 回 采20行W18＃进 路 ， 直 至 掘 进 到21行 位 置 。待 与22行E18＃进 路 上 部 正 梯 形 贯 通 后 ， 现 场 施 工 人 员 自22行W18＃进 路 进 入 ， 采 用 水 平 拉 底 方 式 回 采22行E18＃进 路 下 部 倒 梯 形 ， 形 成 最 终4 m 8 m 8 m大 六 角 形 进 路 。 在 采 场 进 路 中 进 行 多 次 循 环 爆 破 试 验 ， 爆 破 效 果 良 好 。进 路 完 整 ， 两 帮 稳 定 ， 进 路 轮 廓 线 基 本 平 顺 。现 场 试 验 爆 破 效 果 见 图6 ～图8。相 关 试 验 结 果 如 表5所 示 。 表5 试 验 结 果 相 关 数 据 表 Table 5 Partial data of test results 进 路 编 号 爆 破 循 环 次 数 P／次 实 际 炸 药 单 位 消 耗 量q／ （kgt －1） 出 矿 量 W／ t 循 环 平 均 进 尺 l／ m 20行 W18＃ 160. 2223682. 4 22行 E18＃ 上 梯 形120. 2125562. 5 下 梯 形90. 0819264. 2 图6 普 通 六 角 形 进 路 Fig. 6 Ordinary hexagonal roadway 图7 大 六 角 形 上 部 正 梯 形 进 路 Fig. 7 Larger upper hexagon trapezoidal roadway 3. 2 结 果 处 理 对 大 六 角 进 路 试 验 数 据 进 行 加 权 平 均 处 理 ［17］， 综 合 炸 药 单 位 消 耗 量q可 根 据 式 （6） 计 算 q ＝ Q／ W ＝（q1 w1＋ q2 w2）／（w1＋ w2）（6） 45爆 破 2019年12月 万方数据 式 中 q1为 上 梯 形 进 路 回 采 期 间 实 际 炸 药 单 位 消 耗 量 ；q2为 下 梯 形 进 路 回 采 期 间 实 际 炸 药 单 位 消 耗 量 ；w1为 上 梯 形 进 路 试 验 期 间 总 出 矿 量 ；w2为 下 梯 形 进 路 试 验 期 间 总 出 矿 量 。 图8 大 六 角 形 进 路 Fig. 8 Larger hexagonal roadway 综 合 单 次 循 环 平 均 进 尺l可 根 据 式 （7） 计 算 l ＝ L／ P ＝（l1 P1＋ l2 P2）／（P1＋ P2）（7） 式 中 l1为 上 梯 形 进 路 循 环 平 均 进 尺 ；l2为 下 梯 形 进 路 循 环 平 均 进 尺 ；P1为 上 梯 形 进 路 爆 破 循 环 次 数 ；P2为 下 梯 形 进 路 爆 破 循 环 次 数 。 将 表5中 的 相 关 数 据 带 入 式 （7）中 得 出 大 六 角 形 进 路 综 合 炸 药 单 位 消 耗 量q ＝ 0. 15 kg／ t， 综 合 循 环 进 尺l ＝3. 4 m。 3. 3 对 比 分 析 22行E18进 路 上 部 正 梯 形 平 均 进 尺 为2.5 m， 下 部 倒 梯 形 平 均 进 尺 为4. 7 m， 综 合 进 尺 为3. 4 m。20 行W18进 路 平 均 进 尺 为2. 4 m。两 种 断 面 规 格 的 进 路 爆 破 后 数 据 对 比 见 表6。可 以 得 出 以 下 分 析 结 果 表6 爆 破 参 数 优 化 前 后 进 路 相 关 数 据 对 比 Table 6 Comparison of inlet data before and after blasting parameter optimization 炮 孔 利 用 率／ ％ 平 均 循 环 进 尺l／ m 炸 药 单 耗q／ （kgt －1） 普 通 进 路66. 72. 40. 21 大 六 角 形 进 路91. 93. 40. 15 （1） 一 步 骤 上 梯 形 进 路 爆 破 选 用 矿 山 当 前 爆 破 技 术 参 数 ， 进 路 轮 廓 分 明 ， 炸 药 单 耗0. 21 kg／ t， 与 普 通 进 路 爆 破 炸 药 单 耗0. 22 kg／ t相 比 ， 降 低 不 明 显 。 下 梯 形 进 路 采 用 水 平 拉 底 式 爆 破 ， 炸 药 单 耗 降 低 到 0. 08 kg／ t，大 六 角 形 进 路 爆 破 综 合 炸 药 单 耗 0. 15 kg／ t， 与 当 前 爆 破 技 术 参 数 下 的 炸 药 单 耗 相 比 ， 炸 药 单 耗 降 低 了0. 07 kg／ t。 （2）同 样 地 ， 大 六 角 进 路 综 合 循 环 进 尺3. 4 m， 较 普 通 进 路 爆 破 循 环 进 尺2. 4 m提 高 了41. 67％， 炮 孔 利 用 率 由66.7％提 升 至91.9％。 4 结 论 通 过 理 论 计 算 与 现 场 试 验 ， 确 定 了 大 断 面 六 角 形 进 路 回 采 的 爆 破 方 式 及 相 应 参 数 ， 爆 破 后 形 成 的 大 六 角 形 进 路 顶 板 较 平 滑 ， 未 出 现 破 坏 和 变 形 ， 上 部 边 帮 充 填 体 与 顶 板 的 完 整 性 好 ， 形 成 的 断 面 规
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