胡桂英;郑文强
【摘 要】In order to adopt VCR one blasting technique to form the filling shaft,so as to deal with the underground goaf,based on the C.W.Livingston crater theory,single hole blasting crater test is done in a mine,the critical depth is 1.91 m under the test conditions.Based on the blasting crater test results, blasting crater characteristics curves are drawn,when the dynamite dosage is 3 kg,the optimal depth and radius of blasting crater are 1.07 m and 1.32 m respectively.Based on the similarity theory,the study re-sult indicated that the under the ores and rock geological conditions of the mine,the shaft with the depth of 32 m is formed by using VCR one blasting technique which the corresponding stratification height is 3 m and hole spacing is 2 m.%为了采用VCR一次成井爆破技术形成充填井,用于处理地下采空区,以C.W.Living-ston爆破漏斗理论为依据,在某矿山进行单孔爆破漏斗试验,得到试验条件下临界埋深为1.91 m,并根据试验做出爆破漏斗特征曲线,得出在装药量为3 kg的条件下,最佳埋深及爆破漏斗半径分别为1.07 m及1.32 m.根据相似理论,确定该矿区矿岩条件下VCR一次成井爆破的分层高度为3m,炮孔间距为2m,成功爆破形成了32m高深井. 【期刊名称】《现代矿业》
【年(卷),期】2018(000)004
【总页数】4页(P58-60,64)
【关键词】采空区;爆破漏斗;VCR;最佳埋深;分层高度;炮孔间距
【作 者】胡桂英;郑文强
【作者单位】宏大爆破有限公司巴基斯坦塔尔煤田项目部;宏大爆破有限公司巴基斯坦塔尔煤田项目部
【正文语种】中 文
某大型矿山由原来的地下开采转为露天开采，先前长时间地下开采遗留了许多规模大、错综复杂的地下空区，成为目前矿山生产的重大安全隐患，影响着台阶工作面人员和设备设施的安全。在空区顶板厚度能满足稳定性要求前，如何安全有效地治理采空区，避免采空区坍塌造成危害是矿山企业必须解决的技术难题。经过研究决定，拟采用VCR爆破形成充
填天井，用废石充填采空区。
对于VCR一次成井爆破技术而言，选择与岩石性质与特性相匹配的孔网参数是爆破成功的关键，而爆破漏斗试验是确定其参数的基本方法[1]。美国矿业学院的C.W.Livingston通过一系列的爆破漏斗试验，并基于能量平衡理论，于上世纪50年代，提出了爆破漏斗理论[2]。在同种岩石条件下，根据C.W.Livingston爆破漏斗理论确定应变能系数、最佳埋深、最佳孔距等参数，再根据立方根比例定律，计算爆破漏斗试验参数，从而得到实际爆破参数。间戊二烯
目前，爆破漏斗试验在岩石爆破参数的确定中得到了广泛的应用，并取得良好的应用效果[3-12]。本文借鉴已有的研究，在该矿区进行爆破漏斗试验，为VCR一次成井爆破参数确定提供依据，并最终实施成井工程。
1 爆破漏斗试验的理论基础
四氧化二氮C.W.Livingston爆破漏斗理论是学习研究爆破现象的重要理论，主要是爆破产生的能量使需要的岩体破坏。爆破漏斗试验的主要方法是保持包的重量不变，通过改变的埋
深确定爆破后的漏斗体积。地表岩石恰好发生破坏并产生隆起，包的埋深称为临界埋深。临界深度与装药量之间的关系为
制氢Le=EQ1/3 ，
(1)
式中,Q为装药量，kg；Le为是临界埋深，m；E为应变能系数，m/kg1/3,当和岩石性能一定时，应变能系数E是一个常数。
最佳埋深与装药量的关系为
La=Δ0EQ1/3 ,
(2)
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式中,Δ0为最佳埋深比，即最佳埋深与临界埋深的比值；La为最佳埋深，m；其他符号意义同前。
根据C.W.Livingston弹性应变方程的演变过程，同一岩性，相同性质，大直径和小直径之间的相似关系为
La/Lb=(Qa/Qb)1/3 ，
(3)
二等残废
ra/rb=(Qa/Qb)1/3 ，
(4)
式中，Qa为爆破漏斗试验的装药量，kg；Qb为实际工程的装药量，kg；La为爆破漏斗试验的最佳埋深，m；Lb为实际工程的最佳埋深，m；ra为爆破漏斗试验的漏斗半径，m；rb为实际工程的漏斗半径，m。
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2 爆破漏斗现场试验
2.1 钻孔参数
首先采用铲车清理台阶工作面浮渣，保证平整，为了保证相邻爆破漏斗之间不受影响，根据国内类似矿山的试验结果，炮孔垂直自由面布置，采用潜孔钻机钻凿φ140 mm炮孔，钻孔深度为100～200 mm，共20个炮孔，相邻炮孔间距为1.5 m。测量仪器采用3 m钢圈尺。爆破前在台阶面画好100 mm×100 mm网格。
2.2 装药爆破
基于钻孔的质量，选取19个点进行试验。采用矿山现行使用的2#岩石，药卷直径为32 mm，长200 mm，质量为200 g/卷，每个炮孔试验装药量为3 kg。对个别较深的炮孔，装药前用炮泥做一定调整。装入炮孔后，用炮棍压实，并量取埋深值，再在孔口堵塞岩粉，并捣鼓密实。采用非电毫秒起爆孔内起爆系统。
2.3 爆破漏斗试验结果及分析
爆破后，在地表出现爆破漏斗，通过人工开挖，形成了一个一定直径和深度的爆坑。用卷尺测量出各爆破漏斗的爆破深度，按辛卜生法求出各个爆破漏斗断面面积si，爆破漏斗体积V计算公式为[11]
(5)
式中，V为爆破漏斗的体积，m3；B为测点之间距离，m；si为爆破漏斗的各断面面积，m2。
经计算和统计，19个试验点成功爆破漏斗有14个，其他5个由于埋深过大，未爆破成功。各炮孔试验数据及结果见表1。
由表1可知，当埋深为1.91 m时，地面刚刚鼓包隆起，确定该矿区在2#岩石爆破作用下的临界埋深Le为1.91 m，根据式(1)，计算出的应变能系数E为1.32 m/kg1/3。利用回归分析对试验数据进行处理，得出爆破漏斗体积与埋深的特征曲线,见图1。
当爆破漏斗体积最大时，的埋深为最佳埋深，此时爆破单耗最小。由图1可以看出，当装药量为3 kg时，最佳埋深为1.07 m，根据式(2)可以计算出最佳埋深比为0.56。在最佳埋深时，爆破漏斗半径由下式计算：
(6)
式中,V0为爆破漏斗的最大体积，m3；Lc为装药长度，m；r0为爆破漏斗半径，m；其他符号意义同前。
爆破漏斗最大体积为2.1 m3，可以算出爆破漏斗半径r0= 1.32 m。
表1 单孔爆破漏斗试验数据及结果炮孔编号孔深/m充填长度/m装药长度/m埋深/m漏斗体积/m3最佳埋深比Δ单位爆破体积V/Q备注1#1．070．900．170．992．030．520．68形成爆破漏斗2#2．252．080．172．1701．13-无漏斗3#1．171．000．171．092．010．570．67形成爆破漏斗4#1．181．010．171．102．750．570．92形成爆破漏斗5#1．191．020．171．112．640．580．88形成爆破漏斗6#2．242．070．172．1601．13-无漏斗7#0．910．740．170．830．330．430．11形成爆破漏斗8#1．171．000．171．091．620．570．54形成爆破漏斗9#2．482．310．172．4001．25-无漏斗10#1．791．620．171．710．320．890．11形成爆破漏斗11#2．372．200．172．2901．20-无漏斗12#1．991．820．171．9101．00-地面隆起13#0．920．750．170．841．040．440．35形成爆破漏斗14#1．050．880．170．970．980．510．33形成爆破漏斗15#2．131．960．172．0501．07-无漏斗16#1．321．150．171．241．340．650
．45形成爆破漏斗17#1．160．990．171．072．100．560．70形成爆破漏斗18#1．591．420．171．510．880．790．29形成爆破漏斗19#1．070．900．170．992．320．520．77形成爆破漏斗
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