南芬露天鐵礦50～80萬噸級大區多排毫秒延時深孔爆破技術
完成時間：1987年1月～1991年lO月
工程地點：本鋼南芬露天鐵礦
完成單位：長沙礦冶研究院、南芬露天鐵礦
項目主持人及參加人員：廖先葵、楊承澤、韓子榮、劉傳雄、張漢才、湯歷東、黃政華、孫湘林、吳曉夢、李明儉、宮永軍、王術德、姜玉富、金校元、梁宏、任方軍、董少南
撰稿人：廖先葵
l前言
在“七五”科技攻關期間，長沙礦冶研究院和南芬露天鐵礦合作，進行了8次大區爆破的生產試驗，每次爆破礦巖量為50～80萬t。實踐表明，大區爆破可以提高爆炸能利用率，顯著改善爆破破碎質量，并且可以應用異步分區起爆、大規模干擾降振技術，控制地震效應低于中小爆區爆破的地震水平。
2大區爆破的合理規模
按裝藥車臺數和預裝藥的時間計算，裝藥時間、裝藥車臺數n與爆破量的關系如下：
2t—t1≥Q·q·V-1·n-1 (1)
式中t—每班工作時間值；
t1—敷設和檢查網路及設置警戒時間，h；
Q—爆破量，m3；
q—炸藥單耗，t／m3；
V—裝藥車裝藥量，t／h。
如果提前一天裝藥，并代人礦山實際參數，南芬鐵礦的合理爆破規模為60萬t。
3爆破參數優化
利用節理礦巖爆破數模(I)和統計數模(Ⅱ)，按采礦總成本最低的原則，對大(50～80萬t)、小(19萬t)爆區進行了參數優化，見圖l(C1為鉆孔成本，C2為爆破成本，C3為二爆成本，C4為爆破根底成本，C5為鏟裝成本，C6為運輸成本，C為采掘總成本，A點為最優點，即總成本最低時炸藥單耗為0．88kg／m3)。優化結果表明：
(1)大爆區和中小爆區相關，大塊率降低45％，根底率大大減少；
(2)礦石中大塊率為1％以下；
(3)大爆區中，斗容由7．6m3增到11．5m3，大塊率降低30．7％，孔網擴大15．5％。
還編制了選擇最優炸藥品種和裝藥結構的程序。電算所得的最優炸藥品種，在巖石與礦石中前排孔下部時為含乳化炸藥和銨油炸藥各50％的重銨油炸藥，中間各排均為含銨油炸藥35％的乳化炸藥，最后一排為粉狀炸藥。
4確定毫秒延時爆破的合理問隔時問
利用ZY．87型瞬態波形記錄器及電氣石壓電晶體探頭，測定孔內爆速及相對爆壓(見表1)。
爆破破碎過程可以歸納為兩個主要過程，即孔前方巖石受到沖擊壓縮前移和卸載回彈的過程，計算孔間合理間隔時間△t的半經驗式為：
式中 Qa—孔內平均炸藥量，kg；
re、rr—分別為炸藥及巖石密度，g/cm3；
Ve、Vr—分別為孔內炸藥爆速及巖石波速，m/s；
S—孔后部裂槽寬度，取為lOmm；
Va—內部巖塊平均速度，2～6mm/ms。
按式(2)計算結果為：孔徑250mm時，巖石中Qa=474kg，Ve=357l～4210m/s，△t=33～35ms；孔徑310mm時，巖石中Qa=690kg，Ve =4520～5580m/s，△t=50～52ms；孔徑310mm時，礦石中Qa=694kg，Ve =4520～5580m/s，△t=23～33ms。
5異步分區起爆與大規模干擾降振
實施要點為：
(1)對稱分區，將一個大爆區對稱地分為2、4、6、8個爆區。
(2)對稱位置上的炮孔數、藥量和巖性基本上相同。
(3)按合理異步分區的延時間隔△t1先后起爆各區，使整個爆區各段都能在爆區后方和外圍產生干擾而降振。8次大區爆破降振結果見表2。
通過一系列降振試驗得出：
△t1=k·△t (3)
式中k=a·(pc)b，a、b分別為系數和指數，均小于1。pc是礦巖波阻抗。
注：國冢自然科學基金資助項目，題目為“工程爆破大規模干擾降振機理的試驗研究”，1989．1～1991．9項目編號：58870137。
表2中的△是實際的分區起爆時間間隔△t實對于按式(2)、式(3)計算的△t1的偏差率，即
大規模干擾降振的試驗結果：
(1)△值小，且各段對稱性好，降振率為44．4％～59．0％，在礦巖中平均降振率達28．6％。
(2)非異步分區的按排及斜線起爆增振5％，而且距最后一排孔28m處振速高達94．2em／’s。
(3)在巖石中，大爆區最大一段藥量Qm平均為中小爆區的1．14倍，在礦石中為0．87倍，均獲得了如圖2所示的幅度大、疏密比較均勻的地震波形，而且高頻成分有所增加。圖2為1989年4月8日等5次大區爆破時距大爆區后沿253m處測得的地震波形。
(4)大爆區爆堆伸出距離為25．3m，高出臺階6．4m，松散系數為1．53，小爆區爆堆的伸出距離為28m，松散系數為1．4，即異步分區起爆有利于改善爆堆形狀。
50～80萬t大區毫秒延時爆破見圖3。（略）
6大區爆破試驗結果
1987～1990年，成功地進行了8次大區爆破，(見表3)總孔數2805個，炸藥總量1627．5t，爆破礦巖總量473．9萬t，其中最大的一次爆破量81．1萬t，孔數505個，炸藥量276t。
所有大爆區，包括最易留根底的爆區，均沒有根底；巖石及礦石中大塊率分別降低85％及8l％。
試驗結果表明，大區爆破與中小區爆破相比，大塊率降低81％～85％，根底大大減少。純裝載時間的電鏟工效，對于巖石，11．5m3電鏟提高工效19．6％，對于礦石，4m3電鏟提高工效67．7％，異步分區起爆，在分區起爆間隔時間合理時，比中小爆區可以降振21％～59％。
摘自《中國典型爆破工程與技術》
