左明望

（四川江铜稀土有限责任公司，四川 凉山 615600）

1 牦牛坪矿山主要情况

牦牛坪稀土矿区位于四川省凉山州冕宁县城西南22km处，属于森荣乡管辖。矿区北起19勘探线，南至75勘探线，南北长约3.5km，东西宽约1.5km，面积约5.00km2。牦牛坪稀土矿区目前圈定的矿体有42个，较大的主要矿体为2号、17号、36号、46号、49号、69号矿体，均沿哈哈断裂构造主体带分布，规模较小的矿体多分布于东、西两侧，矿体大部分被第四系冲洪积层和人工堆集所掩盖，掩盖深度数米到60余米，一般30～40余米，为隐伏和半隐伏矿体[1]。

矿体规模大小不一，长度10m～1940m，矿体厚度1.23m～101.32m，延深10m～480m。

2 矿山爆破作用基本原理

2.1 爆轰气体压力作用学说

药包爆炸时，产生高温、高压气体。气体迅速膨胀，以高压力作用于药包周围岩壁上，形成径向压应力场、同时衍生切向拉应力场[2]。当岩石抗拉强度低于切向拉应力时，产生径向裂隙。

同时作用岩壁压力引起质点径向位移，作用力不等径向位移不同，导致岩石中形成剪应力；剪应力超过岩石抗剪强度时，产生剪切破坏；爆轰气体足够大时，推动破碎岩块作径向抛掷运动[3]。

2.2 应力波作用学说

爆轰波冲击、压缩药包周围岩壁，形成冲击波并快速衰减为应力波；应力波在周围岩体形成裂隙的同时向前传播，传到自由面时，产生反射波。当拉应力波强度超过自由面处岩石抗拉强度时，产生拉伸片裂破坏，岩石逐渐片裂形成爆破漏斗。

2.3 应力波和爆轰气体压力共同作用学说

爆轰波波阵面压力和传播速度远大于压力和速度，并作用于药包周围岩壁上，在岩石中形成冲击波并很快衰减为应力波。冲击波在药包附近产生“压碎”现象，应力波在压碎区域之外产生径向裂隙。随后，爆轰气体继续压缩压碎周围岩石，并进入应力波作用下产生的裂隙中，使之继续延伸和张开。当爆轰气体压力足够大时，爆轰气体将推动破碎岩块作径向抛掷运动。

第三种爆破作用原理学说综合考虑应力波和爆轰气体在岩石破坏过程中所起作用，为大多数研究者接受，也适用于牦牛坪矿山的爆破作业。

3 牦牛坪矿山爆破情况

爆破作业是牦牛坪稀土矿区采掘的首要环节。牦牛坪稀土矿区属于脉状矿，矿石与围岩相互交错，一个炮区往往涵盖多条矿脉，爆破质量直接关系到稀土矿石采掘的效率，影响生产进度。

要减少矿石的贫化需要从爆破效果开始，在保证爆破质量的前提下，爆破作业后的炮堆，减少矿石与围岩的相互交错量，是减少矿石贫化量的重中之重。

牦牛坪矿区爆破作业采用微差逐孔起爆，每个炮孔按照一定的时间顺序起爆，每个炮孔的起爆都是相对独立，孔内高精度雷管延时500ms，当孔外高精度雷管全部传爆完毕，孔内药柱开始起爆，爆轰气体与爆轰波产生应力波相互挤压，使拉应力加强，如此相互作用，岩石之间发生多次碰撞，进一步增加破碎效果。

爆破参数：台阶高度12m，孔径160mm，超深1.5m，梅花形布孔，孔网参数6m×8m、5m×8m、5m×7m，单耗0.35kg/m3～0.45kg/m3，孔内使用高精度雷管（500ms）传爆，孔外使用高精度雷管（17ms、25ms、65ms）延期接力传爆，装药结构为连续耦合装药（混装乳化炸药）。随着孔网参数和单耗的变化，爆破效果也随之变化，下面就爆破效果对矿石贫化量大小进行分析。

（1）固定单耗为0.4kg/m3分别对孔网参数为6m×8m、5m×8m、5m×7m且孔径160mm的炮区进行爆破实验。具体爆破参数见下表1：

表1 炮区爆破实验参数

从爆破效果来看：

1号炮区爆破漏斗明显，岩石破碎效果良好，抛掷距离大，但由于牦牛坪矿山矿脉和围岩相互交错的特点，容易造成矿石和围岩互混量变大，引起矿石贫化量变大，对矿石造成损失。且堵长较小易造成飞石，具有安全隐患；

2号炮区爆破漏斗明显，岩石破碎效果良好，炮区表面无大块，岩石抛掷距离适中；

3号炮区爆破漏斗不明显，且由于堵长较大，上部岩石破碎效果不好，炮区表面大块较多。但由于孔网参数较小，炮区下部破碎效果良好，且矿石与围岩互混量较小。

结论：由于牦牛坪矿山脉状矿的特点，为减小爆破作业所造成矿石贫化与损失，需要减少爆破作业中矿石与围岩的互混量。由上述实验可以看出孔网越小，对矿石的贫化与损失越有利，但由于单耗控制，小孔网炮区上部岩石破碎效果不佳。

（2）针对孔网参数5m×7m的炮区进行调整，将孔径调整为140mm，算的线装药密度为22kg/m。具体参数见下表2：

表2 炮区爆破炸药密度调整

从爆破效果来看：4号炮区的效果最好，炮区抛掷距离较小，表面岩石大块较少，矿脉与围岩的互混量少，既能有效控制因爆破作业中而产生的矿石的贫化与损失，岩石块度适中，又不影响采掘效率。

本次实验只针对大孤岛且裂隙不发达的出矿区域，裂隙发达区域存在泄能情况，钻孔成孔率低，对实验影响结果影响较大。

4 结论

牦牛坪稀土矿山是典型的脉状矿矿床，在爆破作业中首要面对的就是稀土矿石的贫化与损失，影响矿石的贫化与损失的因素有很多，但调整孔网参数能有效减少矿石的贫化与损失，更好的为矿区采掘工作服务。