CN110378032B - 一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，涉及矿山开采技术领域。该矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，包括如下步骤：确定不耦合系数，确定炮孔直径，确定炮孔间距，确定炮孔堵塞情况，确定顶部装药量。该矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，通过不耦合系数、炮孔直径、炮孔间距、炮孔堵塞情况以及顶部装药量等参数的确定，系统化的对预裂爆破参数进行确定，从而可以得出最佳的爆破方案，降低成本的同时提高了工作效率，同时避免了因爆破效果不适当而引起的影响周边社会环境和贫化出矿品位等问题，降低了爆破操作的难度。

Description

一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法

技术领域

本发明涉及矿山开采技术领域，具体为一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法。

背景技术

在矿山开采前，有时需要对矿山进行爆破操作，当前矿山爆破平均炸药单耗较高(超过0.4kg/t原矿)，但大块率控制仍不够理想，初步分析原因是爆破孔网参数设置不够合理，炸药爆能利用不充分所致，随着炮孔深度增加，这一问题将更加突出，因此，必须从充分利用爆炸能角度优化深孔爆破参数，同时爆破区域周边地表存在需要保护的构建筑物和民居，爆破震动极易引起工农矛盾，随着阶段高度增加，炮孔装药量显著增大，更需优化控制采场爆破单段最大起爆药量和起爆顺序，以减少爆破震动的影响程度，维持良好的周边社会环境条件，同时二步回采时设计预留一定厚度的矿壁保护充填体矿柱，但一步矿房回采时边帮参差不齐，导致矿壁厚度不一，较薄时充填体易随爆破垮落，贫化出矿品位，较厚时矿壁可能无法崩落，形成永久损失。因此，有必要引入包括预裂爆破在内的低扰动控制爆破技术，降低二步矿柱回采损失率和贫化率。

在现有技术中，难以很好的系统化的对预裂爆破参数进行确定，从而难以得出最佳的爆破方案，增加成本的同时降低了工作效率，同时容易引发因爆破效果不适当而引起的影响周边社会环境和贫化出矿品位等问题，增加了爆破操作的难度。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，解决了在现有技术中，难以很好的系统化的对预裂爆破参数进行确定，从而难以得出最佳的爆破方案，增加成本的同时降低了工作效率，同时容易引发因爆破效果不适当而引起的影响周边社会环境和贫化出矿品位等问题，增加了爆破操作的难度的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，包括如下步骤：

S1、确定不耦合系数：环向不耦合系数(即炮眼直径与装药直径之比)可写成：

式中：D_e—环向不耦合系数；

d_b—炮眼直径，单位cm；

d_e为药卷直径，单位cm。

体积不耦合系数(即炮眼体积(除去堵塞的那一段)与装药体积之比)可写成：

式中：D_V—体积不耦合系数；

V_b—炮眼体积；

V_e—药卷体积；

其中预裂爆破不耦合系数的取值范围为2至5，初步确定不耦合系数取3.7；

S2、确定炮孔直径：根据爆破工程的性质与要求、设备条件等选取炮孔直径(炮孔直径对壁面上留下的孔痕率有影响，孔径愈小，孔痕率愈高)，钻孔直径在120mm至165mm之间，如采用120mm钻孔直径，计算装药直径为32.4mm，如采用165mm钻孔直径，计算装药直径为44.6mm；

S3、确定线装药密度：根据前面不耦合系数确定公式及结果，推导线装药密度公式为：

线装药密度和孔径成正比，和不耦合系数成反比，即采用大孔径时比小孔径装药量按指数增加，当孔径为120mm时，最小539.7g，最大7357.6g，按不耦合系数3.7则为908g，当孔径为165mm时，最小1020.3g，最大13910.5g，按不耦合系数3.7则为1717.2g；

S4、确定炮孔间距：采用公式如下：

2r_bp_b＝(a-2r_k)σ_Tj (2-13)

式中：r_b—炮孔半径；

σ_Tj＝σ_Tj

r_k—每个炮孔壁由爆轰波产生裂缝长度，其值为：

α—应力波衰减指数，其值为：α＝2–b；

b—侧向应力系数，其值为：

其中参数之间的关系式为：

d_b(26.9D_e ^-1.4+72.6D_e ^-2.4)≤a≤d_b(36D_e ^-1.4+118.2D_e ^-2.4) (2-15)

炮孔间距与炮孔直径成正比，与不耦合系数成指数反比，当不耦合系数一定时，随炮孔直径增大而增大，当炮孔直径一定时，随不耦合系数增大而减少，当采用120mm直径炮孔时，不耦合系数取3.7，最大炮孔间距1.27m，最小炮孔间距0.87m，当采用165mm直径炮孔时，不耦合系数取3.7，最大炮孔间距1.7m，最小炮孔间距1.2m；

S5、确定炮孔堵塞情况：不需要采用炮泥的条件为：

式中：—炸药在炮孔内的反应速度；

—扣除堵塞长度后的炮孔深度；

—炮孔间距；

—瑞利波波速，其值约为0.5Cp,Cp为岩体的纵波波速。

式中：—导爆索爆速；

—2#岩石炸药爆速；

—药卷直径。

其参数之间的换算情况如下：

对于中硬岩其纵波波速值取5200m/s，导爆索爆速取6000～7000m/s，2#岩石炸药爆速取3600m/s，药卷直径取0.032m(标准药卷直径)：

a≤0.37l_b+0.02 (2-19)；

S6、确定顶部装药量：

顶部装药量

预裂孔顶部装药有两种形式：一种是顶部线装药量与中部线装药量相同；另一种是为了保证原岩保留区岩石的完整性，预裂孔装药段顶部，顶部线装药量Q_Ld常在下列范围内选取，即：

Q_Ld＝(0.5～1.0)Q_L (2-20)。

优选的，在步骤S1中，当采用不连续(即药卷之间有间隔)不耦合装药时，体积不耦合系数与环向不耦合系数之间的关系为：

式中：l_b—减掉堵塞长度之后的炮眼深度；

le—装药总长度。

(三)有益效果

本发明提供了一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法。具备以下有益效果：

该矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，通过不耦合系数、炮孔直径、炮孔间距、炮孔堵塞情况以及顶部装药量等参数的确定，系统化的对预裂爆破参数进行确定，从而可以得出最佳的爆破方案，降低成本的同时提高了工作效率，同时避免了因爆破效果不适当而引起的影响周边社会环境和贫化出矿品位等问题，降低了爆破操作的难度。

具体实施方式

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，包括如下步骤：

S1、确定不耦合系数：环向不耦合系数(即炮眼直径与装药直径之比)可写成：

式中：D_e—环向不耦合系数；

d_b—炮眼直径，单位cm；

d_e为药卷直径，单位cm。

体积不耦合系数(即炮眼体积(除去堵塞的那一段)与装药体积之比)可写成：

式中：D_V—体积不耦合系数；

V_b—炮眼体积；

V_e—药卷体积；

其中预裂爆破不耦合系数的取值范围为2至5，初步确定不耦合系数取3.7(当采用不连续(即药卷之间有间隔)不耦合装药时，体积不耦合系数与环向不耦合系数之间的关系为：

式中：l_b—减掉堵塞长度之后的炮眼深度；

le—装药总长度)；

S2、确定炮孔直径：根据爆破工程的性质与要求、设备条件等选取炮孔直径(炮孔直径对壁面上留下的孔痕率有影响，孔径愈小，孔痕率愈高)，钻孔直径在120mm至165mm之间，如采用120mm钻孔直径，计算装药直径为32.4mm，如采用165mm钻孔直径，计算装药直径为44.6mm；

S3、确定线装药密度：根据前面不耦合系数确定公式及结果，推导线装药密度公式为：

线装药密度和孔径成正比，和不耦合系数成反比，即采用大孔径时比小孔径装药量按指数增加，当孔径为120mm时，最小539.7g，最大7357.6g，按不耦合系数3.7则为908g，当孔径为165mm时，最小1020.3g，最大13910.5g，按不耦合系数3.7则为1717.2g；

S4、确定炮孔间距：采用公式如下：

2r_bp_b＝(a-2r_k)σ_Tj (2-13)

式中：r_b—炮孔半径；

σ_Tj＝σ_Tj

r_k—每个炮孔壁由爆轰波产生裂缝长度，其值为：

α—应力波衰减指数，其值为：α＝2–b；

b—侧向应力系数，其值为：

其中参数之间的关系式为：

d_b(26.9D_e ^-1.4+72.6D_e ^-2.4)≤a≤d_b(36D_e ^-1.4+118.2D_e ^-2.4) (2-15)

炮孔间距与炮孔直径成正比，与不耦合系数成指数反比，当不耦合系数一定时，随炮孔直径增大而增大，当炮孔直径一定时，随不耦合系数增大而减少，当采用120mm直径炮孔时，不耦合系数取3.7，最大炮孔间距1.27m，最小炮孔间距0.87m，当采用165mm直径炮孔时，不耦合系数取3.7，最大炮孔间距1.7m，最小炮孔间距1.2m；

S5、确定炮孔堵塞情况：不需要采用炮泥的条件为：

式中：—炸药在炮孔内的反应速度；

—扣除堵塞长度后的炮孔深度；

—炮孔间距；

—瑞利波波速，其值约为0.5Cp,Cp为岩体的纵波波速。

式中：—导爆索爆速；

—2#岩石炸药爆速；

—药卷直径。

其参数之间的换算情况如下：

对于中硬岩其纵波波速值取5200m/s，导爆索爆速取6000～7000m/s，2#岩石炸药爆速取3600m/s，药卷直径取0.032m(标准药卷直径)：

a≤0.37l_b+0.02 (2-19)；

S6、确定顶部装药量：

顶部装药量

预裂孔顶部装药有两种形式：一种是顶部线装药量与中部线装药量相同；另一种是为了保证原岩保留区岩石的完整性，预裂孔装药段顶部，顶部线装药量Q_Ld常在下列范围内选取，即：

Q_Ld＝(0.5～1.0)Q_L (2-20)。

综上所述，该矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，通过不耦合系数、炮孔直径、炮孔间距、炮孔堵塞情况以及顶部装药量等参数的确定，系统化的对预裂爆破参数进行确定，从而可以得出最佳的爆破方案，降低成本的同时提高了工作效率，同时避免了因爆破效果不适当而引起的影响周边社会环境和贫化出矿品位等问题，降低了爆破操作的难度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、确定不耦合系数：环向不耦合系数(即炮眼直径与装药直径之比)可写成：

式中：D_e—环向不耦合系数；

d_b—炮眼直径，单位cm；

d_e为药卷直径，单位cm；

体积不耦合系数(即炮眼体积(除去堵塞的那一段)与装药体积之比)可写成：

式中：D_V—体积不耦合系数；

V_b—炮眼体积；

V_e—药卷体积；

其中预裂爆破不耦合系数的取值范围为2至5，初步确定不耦合系数取3.7；

S2、确定炮孔直径：根据爆破工程的性质与要求、设备条件等选取炮孔直径(炮孔直径对壁面上留下的孔痕率有影响，孔径愈小，孔痕率愈高)，钻孔直径在120mm至165mm之间，如采用120mm钻孔直径，计算装药直径为32.4mm，如采用165mm钻孔直径，计算装药直径为44.6mm；

S3、确定线装药密度：根据前面不耦合系数确定公式及结果，推导线装药密度公式为：

线装药密度和孔径成正比，和不耦合系数成反比，即采用大孔径时比小孔径装药量按指数增加，当孔径为120mm时，最小539.7g，最大7357.6g，按不耦合系数3.7则为908g，当孔径为165mm时，最小1020.3g，最大13910.5g，按不耦合系数3.7则为1717.2g；

S4、确定炮孔间距：采用公式如下：

2r_bp_b＝(a-2r_k)σ_Tj (2-13)

式中：r_b—炮孔半径；

σ_Tj＝σ_Tj

r_k—每个炮孔壁由爆轰波产生裂缝长度，其值为：

α—应力波衰减指数，其值为：α＝2–b；

b—侧向应力系数，其值为：

其中参数之间的关系式为：

d_b(26.9D_e ^-1.4+72.6D_e ^-2.4)≤a≤d_b(36D_e ^-1.4+118.2D_e ^-2.4) (2-15)

炮孔间距与炮孔直径成正比，与不耦合系数成指数反比，当不耦合系数一定时，随炮孔直径增大而增大，当炮孔直径一定时，随不耦合系数增大而减少，当采用120mm直径炮孔时，不耦合系数取3.7，最大炮孔间距1.27m，最小炮孔间距0.87m，当采用165mm直径炮孔时，不耦合系数取3.7，最大炮孔间距1.7m，最小炮孔间距1.2m；

S5、确定炮孔堵塞情况：不需要采用炮泥的条件为：

式中：—炸药在炮孔内的反应速度；

—扣除堵塞长度后的炮孔深度；

—炮孔间距；

—瑞利波波速，其值约为0.5Cp,Cp为岩体的纵波波速；

式中：—导爆索爆速；

—2#岩石炸药爆速；

—药卷直径；

其参数之间的换算情况如下：

对于中硬岩其纵波波速值取5200m/s，导爆索爆速取6000～7000m/s，2#岩石炸药爆速取3600m/s，药卷直径取0.032m(标准药卷直径)：

a≤0.37l_b+0.02 (2-19)；

S6、确定顶部装药量：

顶部装药量

预裂孔顶部装药有两种形式：一种是顶部线装药量与中部线装药量相同；另一种是为了保证原岩保留区岩石的完整性，预裂孔装药段顶部，顶部线装药量Q_Ld常在下列范围内选取，即：

Q_Ld＝(0.5～1.0)Q_L (2-20)。

2.根据权利要求1所述的一种矿山开采爆破用预裂爆破参数的确定方法，其特征在于：在步骤S1中，当采用不连续(即药卷之间有间隔)不耦合装药时，体积不耦合系数与环向不耦合系数之间的关系为：

式中：l_b—减掉堵塞长度之后的炮眼深度；

le—装药总长度。