裴 斌 劉榮祥 師文強(qiáng)

（1.內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院；3.省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

露天金屬礦山開(kāi)采常面臨礦體和巖體混合的爆破條件，規(guī)模不等的夾巖或巖體中含有一定規(guī)模的小礦體，爆破過(guò)程中不可避免地造成破碎礦石和巖石相互混合，破碎礦石混入巖石中將造成礦石損失，而破碎巖石混入到礦石中會(huì)造成礦石貧化。因此，在礦（巖）體混合爆區(qū)內(nèi)一次爆破實(shí)現(xiàn)礦石和巖石的有效分離，一直是金屬礦山爆破作業(yè)的技術(shù)難點(diǎn)。文獻(xiàn)［1-2］提出了在礦（巖）體混合爆區(qū)的礦（巖）體中部先行起爆，以該起爆點(diǎn)為中心設(shè)計(jì)環(huán)繞中心起爆點(diǎn)的等時(shí)線起爆方式，實(shí)現(xiàn)破碎的礦（巖）石向其起爆中心堆聚，使礦石和巖石分別堆積；但在爆區(qū)內(nèi)礦（巖）體中心無(wú)輔助自由面的條件下，該起爆方式難以保證礦巖破碎效果以及爆堆松散效果，導(dǎo)致電鏟鏟裝困難，因而難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；文獻(xiàn)［3-4］是中心堆積法在不同礦山的應(yīng)用嘗試。滕瀟等［5］通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比論證爆破分離技術(shù)比傳統(tǒng)爆破技術(shù)的出礦質(zhì)量高出25%左右。郭建新等［6］對(duì)礦巖混合爆區(qū)進(jìn)行PFC 數(shù)值模擬，驗(yàn)證了分離爆破技術(shù)可實(shí)現(xiàn)礦巖邊界溝槽分離、爆區(qū)中部堆聚的良好效果。李順波等［7］從應(yīng)力波相互作用關(guān)系和自由面形成所需時(shí)間兩方面對(duì)礦巖分離爆破毫秒延時(shí)時(shí)間進(jìn)行分析，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得到設(shè)計(jì)礦巖分界線兩側(cè)的炮孔同時(shí)起爆可以形成溝槽，有效降低礦山的損失貧化率。傅洪賢等［8］在露天礦高臺(tái)階拋擲爆破時(shí)通過(guò)圖解法模型確定爆破參數(shù)，得到了良好的現(xiàn)場(chǎng)效果。李順波等［7］提出了在礦巖交界處對(duì)孔組100 ms 延時(shí)起爆實(shí)現(xiàn)邊界分離的方法，其余炮孔實(shí)施逐孔起爆，這種方法對(duì)于礦巖混合的簡(jiǎn)單爆區(qū)分離效果較明顯，但對(duì)爆區(qū)內(nèi)其余礦石與巖石的有序堆積考慮較少，針對(duì)礦巖混合復(fù)雜爆區(qū)的礦石與巖石有效分離的技術(shù)單一。

現(xiàn)階段，礦巖混合爆區(qū)一次爆破實(shí)現(xiàn)礦石和巖石有效分離是精準(zhǔn)爆破的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前對(duì)于礦巖混合復(fù)雜爆區(qū)的爆破高效分離作用原理、設(shè)計(jì)原則和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的確定尚不明確。本研究針對(duì)某礦爆區(qū)中多礦種、眾礦體、巖種復(fù)雜共生，爆區(qū)立剖面和平面圖上礦（巖）體復(fù)雜共存的現(xiàn)象，提出了跨礦巖交界對(duì)孔組有序起爆的多面臨空拋擲分離+礦（巖）體前排孔中部多零點(diǎn)V 型起爆相結(jié)合的爆破分離技術(shù)方案，通過(guò)數(shù)值模擬確定分離爆破關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)一次爆破礦石和巖石高效分離、有序堆積，提高礦巖混合復(fù)雜爆區(qū)的礦石回收率，降低礦石貧化率，推動(dòng)復(fù)雜礦床精細(xì)開(kāi)采技術(shù)發(fā)展。

1 礦巖爆破分離技術(shù)方案的提出

（1）礦巖體混合爆區(qū)一次爆破高效分離礦石和巖石的難題體現(xiàn)在兩方面。①破巖過(guò)程：爆區(qū)內(nèi)礦巖混合共生的賦存特性和傳統(tǒng)臺(tái)階爆破設(shè)計(jì)（臺(tái)階坡面逐排或逐孔起爆拋擲），致使礦石和巖石不可避免地在爆堆中混合；②電鏟出礦過(guò)程：相近的礦（巖）石物性和顏色使爆堆中的礦石和巖石目視難以辨認(rèn)，出礦過(guò)程中的電鏟前取樣化驗(yàn)結(jié)果又嚴(yán)重滯后，對(duì)于混合爆堆的出礦難以提供實(shí)時(shí)技術(shù)支撐，礦石與巖石分別有序鏟裝非常困難。本項(xiàng)目針對(duì)金屬礦露天臺(tái)階深孔爆破礦巖混合爆區(qū)的高效爆破分離，提出解決方案和技術(shù)原則（圖1）。

（2）礦（巖）體中心的多點(diǎn)V 型等時(shí)線起爆堆聚技術(shù)。如圖1 所示，針對(duì)爆區(qū)內(nèi)礦巖體共生現(xiàn)象，在混合爆區(qū)規(guī)劃的各礦巖體前排中部設(shè)置起爆點(diǎn)，以此起爆點(diǎn)為中心設(shè)計(jì)礦（巖）體中部V 型起爆網(wǎng)絡(luò)，礦（巖）體區(qū)塊V 型起爆有機(jī)協(xié)同產(chǎn)生向各自中心堆聚的拋擲效應(yīng)；另一方面，礦巖分界處也是各V 型起爆子系統(tǒng)的分界線，爆區(qū)內(nèi)多點(diǎn)V 型起爆進(jìn)一步強(qiáng)化規(guī)劃礦巖體邊界的分離效應(yīng)。

（3）礦巖相互包圍的中心堆聚分離技術(shù)。在礦巖相互包圍（嵌入）的爆區(qū)，選擇礦（巖）體的似中心部位以該起爆點(diǎn)為幾何中心，孔先起爆，設(shè)計(jì)周?chē)诳紫虼酥行钠鸨c(diǎn)的等時(shí)線毫秒延時(shí)起爆，實(shí)現(xiàn)周?chē)诳灼鸨笙虻V（巖）體中心區(qū)域堆聚的效果。

2 臺(tái)階爆破分離模型建立及邊界條件確定

用PFC3D模擬研究某礦14 m 臺(tái)階φ310 mm 大直徑深孔三角形布孔、礦巖混合爆區(qū)礦巖交界部位在爆炸荷載作用下，同排炮孔間不同起爆順序及延期時(shí)間破碎礦（巖）石的拋擲堆積特性，在實(shí)現(xiàn)充分爆破破碎的前提下，以圖完成礦巖石的有效分離和有序堆積過(guò)程。

（1）模型尺寸。目前某礦用孔徑310 mm 的深孔進(jìn)行臺(tái)階爆破，臺(tái)階高度14 m，炮孔超深2 m，臺(tái)階傾角70°～80°，牙輪鉆機(jī)前排穿孔安全距離4 m，排間距6 m，礦體部位孔間距8 m，巖體部位孔間距10 m，確定模型參數(shù)見(jiàn)表1。

（2）邊界條件的設(shè)定。實(shí)際的爆區(qū)是一個(gè)半無(wú)限介質(zhì)，存在自由面和無(wú)限介質(zhì)區(qū)域，而在建立模型時(shí)，受顆粒數(shù)量的限制，模型必然是四周都存在邊界的有限介質(zhì)體。做動(dòng)力分析時(shí)，振動(dòng)波傳播到有限介質(zhì)的邊界會(huì)發(fā)生反射，使運(yùn)行結(jié)果與實(shí)際情況產(chǎn)生較大差異，因此需要人工設(shè)置無(wú)反射邊界條件，使爆轟波傳播到無(wú)限介質(zhì)的邊界時(shí)被吸收掉。本模型將通過(guò)振動(dòng)波法設(shè)置無(wú)反射邊界條件。

（3）礦巖力學(xué)性能的細(xì)觀參數(shù)確定。PFC 是通過(guò)對(duì)顆粒間接觸的細(xì)觀參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使顆粒集合體的宏觀力學(xué)性質(zhì)與實(shí)際巖體相匹配的，因此需要對(duì)控制顆粒間接觸性質(zhì)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)?zāi)M進(jìn)行標(biāo)定，得到了3種礦巖的細(xì)觀參數(shù)（表2）。

（4）炮孔內(nèi)爆炸荷載的施加。采用單顆粒炸點(diǎn)膨脹法可以較好地實(shí)現(xiàn)炸藥的仿真模擬。在柱狀連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)中，可以通過(guò)一系列炸點(diǎn)達(dá)成柱狀藥柱的爆炸性能。依據(jù)Starfiled 疊加原理，單元球形顆粒藥包的疊加后總長(zhǎng)度達(dá)到柱狀裝藥的長(zhǎng)度。其中一系列炸點(diǎn)顆粒之間存在的微差時(shí)間可以用表示為

其中，Δt為兩炸點(diǎn)之間的延時(shí)間隔，ms；d為兩炸點(diǎn)顆粒間的間隔距離，m；D為炸藥的爆轟速度，m/s。

在本模擬中，炮孔采用銨油炸藥，銨油炸藥原料來(lái)源豐富，加工工藝簡(jiǎn)單，成本低，生產(chǎn)運(yùn)輸比較安全，具備較好的爆炸性能，有水炮孔采用乳化炸藥。炸藥的物理力學(xué)性能參數(shù)見(jiàn)表3。

爆炸應(yīng)力波是以球面波的形式向外進(jìn)行傳播，其傳播形式可以等效為脈沖應(yīng)力波，可以將其簡(jiǎn)化為半正弦波。表達(dá)式為

式中，A為孔內(nèi)峰值應(yīng)力，Pa；ΔT為正弦波作用時(shí)間，s；p(t)為氣體壓力，MPa。

此次模擬采用連續(xù)耦合裝藥結(jié)構(gòu)，因此藥柱壁受到的沖擊壓力p為

式中，ρ0為炸藥密度，g/cm3；ρr0為巖石密度，g/cm3；cp為巖石縱波波速，km/s；D為炸藥爆速，m/s，pc為爆轟波面壓力，GPa。

在炸點(diǎn)顆粒進(jìn)行膨脹的過(guò)程中，當(dāng)與柱狀藥壁接觸時(shí)，會(huì)對(duì)巖石顆粒產(chǎn)生接觸并施加有力的作用，其中施加的推力F為

式中，dr為爆炸點(diǎn)顆粒半徑變化范圍，m；r0為爆炸點(diǎn)原始半徑，m；p2為沖擊壓力，MPa。

因此顆粒半徑變化范圍dr為

式中，Kn為顆粒間接觸剛度，N/mm。

在此基礎(chǔ)上，按式（4）進(jìn)行荷載加載，即可將爆炸應(yīng)力作用于礦巖體上。用PFC3D建立模擬礦巖爆破分離的臺(tái)階深孔爆破模型如圖2所示。

3 跨礦巖交界處對(duì)孔長(zhǎng)延時(shí)有序起爆拋擲效果研究

V 型起爆和環(huán)向中心起爆網(wǎng)絡(luò)形成中心堆聚效應(yīng)已是行業(yè)共識(shí)，故不再贅述。本項(xiàng)目將用PFC3D模擬某礦臺(tái)階大直徑深孔跨越礦巖邊界時(shí)同排2 組對(duì)孔間在爆炸荷載作用下，礦巖石的拋擲運(yùn)動(dòng)特性及分離效果，摸索在礦巖交界部位如何通過(guò)同排炮孔間有序起爆形成多面臨空條件和精準(zhǔn)控制延時(shí)起爆實(shí)現(xiàn)有序拋擲堆聚、分離的特性，為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定技術(shù)參數(shù)提供技術(shù)支撐。模擬試驗(yàn)采用相同炮孔布置參數(shù)、先同時(shí)起爆跨越交界炮孔的毗鄰1 組對(duì)孔（2個(gè)炮孔），經(jīng)過(guò)不同延時(shí)間再同時(shí)起爆跨越礦巖交界的兩側(cè)另1組對(duì)孔（2 個(gè)炮孔）。

在逐孔起爆條件下，延期時(shí)間對(duì)爆破效果具有重大影響。延期時(shí)間較小，爆轟波會(huì)產(chǎn)生疊加，加強(qiáng)巖體的破碎，且使后爆巖體對(duì)先爆巖體進(jìn)行碰撞，加強(qiáng)破碎，但延期時(shí)間較小會(huì)產(chǎn)生較大的地震效應(yīng)，影響邊坡穩(wěn)定性并容易產(chǎn)生飛石；延期時(shí)間較大，能夠產(chǎn)生足夠的自由面，有利于巖體的拋擲及爆破振動(dòng)的控制，但自由面較多會(huì)使炸藥能量得不到充分利用，破碎效果較差，容易產(chǎn)生大塊。在分離爆破中，既需要先爆巖體為后爆巖體形成足夠自由面提供拋擲空間，又需要使爆破后的破碎塊度符合出礦要求，因此，需要研究摸索對(duì)孔同時(shí)有序起爆的順序和對(duì)孔組間延期時(shí)間對(duì)爆破分離效果的影響。

3.1 混合爆區(qū)同排炮孔爆破拋擲運(yùn)動(dòng)特性研究

在拋擲過(guò)程中，通過(guò)觀察炮孔內(nèi)炸藥起爆后臺(tái)階坡面顆粒動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，來(lái)分析邊界爆破分離拋擲效果，現(xiàn)以對(duì)孔同時(shí)起爆組間長(zhǎng)間隔延時(shí)為110 ms 礦巖的拋擲特性研究為例，介紹在爆炸荷載作用下，礦巖石的運(yùn)動(dòng)及拋擲特性，其他不同炮孔組延時(shí)的破巖、礦巖運(yùn)動(dòng)特性與此類(lèi)似，不再一一贅述。在爆炸荷載作用下，排間炮孔順序?qū)灼鸨V巖石的運(yùn)動(dòng)、拋擲過(guò)程如圖3 所示。孔網(wǎng)參數(shù)為（8.0～10.0）m×6.0 m，臺(tái)階高度為14.0 m，超深2.0 m，最小抵抗線6.0 m。以垂直鉆孔連續(xù)裝藥為例，通過(guò)PFC3D模擬研究可以發(fā)現(xiàn)，在0 ms 時(shí)刻，礦巖交界遠(yuǎn)端對(duì)孔同時(shí)起爆，經(jīng)過(guò)10 ms，表面最小抵抗線處開(kāi)始出現(xiàn)顆粒移動(dòng)，速度接近23.1 m/s，此時(shí)顆粒運(yùn)動(dòng)緩慢，礦巖體變形鼓包現(xiàn)象不明顯。

隨著爆炸應(yīng)力波的傳播，在15～20 ms內(nèi)，順序?qū)着_(tái)階坡面處以及側(cè)向自由面顆粒移動(dòng)范圍變大，同時(shí)最小抵抗線處速度有所減小，達(dá)到18.02 m/s，說(shuō)明此時(shí)應(yīng)力波傳播范圍變大，作用強(qiáng)度呈減弱趨勢(shì)，最小抵抗線處速度峰值有所衰減。

當(dāng)荷載作用時(shí)間達(dá)到38 ms 時(shí)，坡面最小抵抗線處出現(xiàn)變形鼓包，鼓包現(xiàn)象明顯，顆粒速度為16.2 m/s；到50 ms 時(shí)，鼓包范圍擴(kuò)大，臺(tái)階坡面以及側(cè)面均呈現(xiàn)顆粒拋擲現(xiàn)象，此時(shí)破碎巖塊拋擲速度為14.9 m/s。相比于鼓包運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)刻，顆粒速度下降8.02%，破碎礦巖將按照彈道拋擲理論，在重力作用下進(jìn)行拋擲。

模擬研究結(jié)果表明：炮孔藥柱起爆之后，爆炸應(yīng)力波在礦（巖）體內(nèi)傳播迅速，在最小抵抗線方向上受力作用最為顯著。在爆破應(yīng)力波和爆轟氣體的聯(lián)合作用下，產(chǎn)生沿最小抵抗線方向朝臺(tái)階坡面的快速膨脹擴(kuò)張，形成向外凸起的鼓包；至起爆38 ms 時(shí)刻，鼓包開(kāi)始破裂，隨后進(jìn)行礦巖石顆粒的拋擲、堆積，爆堆中礦巖混合，破碎礦巖不會(huì)產(chǎn)生分離現(xiàn)象。

3.2 爆破臺(tái)階坡面拋擲速度及位移分析

圖4 所示為分析臺(tái)階坡面上下拋擲過(guò)程速度變化規(guī)律，對(duì)藥柱正向坡面處進(jìn)行1#～5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)劃分，其中1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于堵塞段，據(jù)臺(tái)階底部為13 m 的位置上劃分為2#～5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)，此4 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于柱狀裝藥段，分別對(duì)應(yīng)臺(tái)階高度10，8，6，3 m 坡面位置處，數(shù)值模擬試驗(yàn)將分別研究各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的速度及位移變化情況，通過(guò)對(duì)巖石平均拋擲速度以及拋擲位移的大小進(jìn)行分析，闡述巖石爆破拋擲過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特性。

如圖5 所示可以發(fā)現(xiàn)，在坡面監(jiān)測(cè)點(diǎn)1#～5#處，位移與速度變化趨勢(shì)相同，均呈現(xiàn)中間最小抵抗線處位移及速度大，頂側(cè)處于炮孔堵塞階段，底側(cè)處于臺(tái)階底部，受底盤(pán)抵抗線逐漸變大的影響，所以位移及速度較小。其中位移范圍在-0.9～0.3 m，速度范圍在-1.6～0.5 m/s，說(shuō)明坡面處在跨礦巖交界炮孔連線的中部側(cè)向位移均較小，基本可以忽略側(cè)向拋擲作用，即礦巖交界處，有序?qū)组L(zhǎng)延時(shí)起爆時(shí)，跨越礦巖交界處礦（巖）的運(yùn)動(dòng)速度和移動(dòng)位移都較小，礦巖在交界面爆破分離過(guò)程中互混現(xiàn)象輕微。

如圖6 所示，正向（Y向）拋擲趨勢(shì)同樣為最小抵抗線處速度及位移最大，向坡面上下兩側(cè)呈遞減狀態(tài)，其中坡面位移拋擲速度可達(dá)到15.6 m/s，最大拋擲位移為25.2 m，頂部及底部速度小，拋擲距離也較小，最遠(yuǎn)距離不超過(guò)3 m。同時(shí)對(duì)比于側(cè)向拋擲位移及速度，可以明顯看出，在跨礦巖邊界多自由面臨空同時(shí)起爆后，坡面拋擲主要過(guò)程為正向（Y向）拋擲，巖石側(cè)向拋擲范圍小，基本忽略不計(jì)，即爆破巖石混入礦石造成的貧化現(xiàn)象可以忽略不計(jì)。

3.3 炮孔排面處礦石拋擲速度及位移分析

如圖7所示，以跨越礦巖交界處礦石側(cè)為研究對(duì)象，分別在邊界柱狀藥柱兩側(cè)分別設(shè)置6#～10#、11#～15#監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體位置分別為藥柱中心側(cè)向（X向）偏移±2 m，正向（Y向）為藥柱中心偏移+2 m，垂直向分別為臺(tái)階高度15，12，9，6，3 m。對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的兩向速度及位移進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析礦石體運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)礦巖分離效果的影響。

（1）6#～10#監(jiān)測(cè)點(diǎn)速度及位移分析。與常規(guī)起爆方式（排間起爆、逐孔）不同，同排炮孔有序?qū)灼鸨?，為跨邊界炮孔起爆提供了瞬時(shí)自由面，通過(guò)圖8可以看出，整體趨勢(shì)與坡面相同，呈現(xiàn)中間位移及速度大，頂端及底端位移及速度小的現(xiàn)象。在側(cè)向（X向）位移中，抵抗線處速度達(dá)到-9.0 m/s，位移最大達(dá)到-5.9 m（負(fù)號(hào)代表位移方向），說(shuō)明在邊界炮孔處沿側(cè)向產(chǎn)生了較大位移，達(dá)到爆破分離的效果，能有效側(cè)向拋擲炮孔周?chē)牡V石或巖石。

如圖9所示，整體趨勢(shì)上由最小抵抗線8#監(jiān)測(cè)點(diǎn)處位移12.0 m，速度10.9 m/s 向頂部及底部進(jìn)行遞減，臺(tái)階底部因抵抗線大，頂部因處于填塞段，所以位移及速度整體小于最小抵抗線處?？梢钥闯觯排诳子行蚱鸨a(chǎn)生的瞬時(shí)自由面條件下，6#～10#監(jiān)測(cè)點(diǎn)不僅實(shí)現(xiàn)了正向拋擲，同時(shí)可以在側(cè)向進(jìn)行拋擲形成有效分離，實(shí)現(xiàn)礦巖交界處的礦巖有效分離，降低貧化率。

（2）11#～15#監(jiān)測(cè)點(diǎn)速度及位移分析。如圖10 所示，可以看出11#～15#監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的側(cè)向位移以及速度均處于較小水平，其中位移范圍為-0.6～0.2 m，速度范圍為-0.4～0.4 m/s，在靠近邊界處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)因跨礦巖交界炮孔同時(shí)起爆，導(dǎo)致應(yīng)力波的相互疊加抵消，因此，邊界處發(fā)生側(cè)向拋擲較小，說(shuō)明礦巖交界處未發(fā)生礦巖拋擲互混現(xiàn)象。

如圖11所示，在11#～15#監(jiān)測(cè)點(diǎn)處，拋擲位移及速度均比側(cè)向有較大提升，最大拋擲速度為14.3 m/s，最大拋擲位移為19.1 m。通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分析可以發(fā)現(xiàn)，受到跨邊界孔同時(shí)起爆以及坡面自由面的影響，該處主要發(fā)生位移正向拋擲，便于形成溝槽，達(dá)到減少礦石與巖石混合的目的。

3.4 礦巖交界線坡面處拋擲速度及位移分析

如圖12 所示，模擬試驗(yàn)研究礦巖分界線坡面上的16#～20#監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中坡面點(diǎn)的位置同1#～5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)相同，分別為堵塞段臺(tái)階高度13 m，柱狀藥柱分別為10、8、6、3 m，將進(jìn)一步確定在邊界線上的介質(zhì)拋擲運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以此總結(jié)在邊界處礦巖拋擲分離的規(guī)律，為現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

通過(guò)圖13 可知，整體變化趨勢(shì)為自頂點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)開(kāi)始，速度及位移均呈現(xiàn)逐漸先增大后減小的趨勢(shì)，其中16#～18#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移方向?yàn)閭?cè)向負(fù)軸，即向兩側(cè)拋擲，20#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移為0.04 m，向側(cè)向正軸移動(dòng)。整體位移趨勢(shì)波動(dòng)不大，最大位移為-0.65 m，說(shuō)明坡面邊界線處受對(duì)孔同時(shí)起爆應(yīng)力波相互疊加抵消作用，不以側(cè)向移動(dòng)為主，交界線處破碎礦巖石相互混合輕微。

如圖14所示，16#～20#監(jiān)測(cè)點(diǎn)均為正向位移，最小位移出現(xiàn)在臺(tái)階頂部堵塞段，16#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移為4.8 m，最大位移出現(xiàn)在最小抵抗線處，為25.6 m，速度變化范圍在2.2～17.4 m/s，所以通過(guò)側(cè)向以及正向位移和速度分析，可以看出在邊界線坡面處主要以正向拋擲為主，18#監(jiān)測(cè)點(diǎn)正向拋擲距離為1#～20#監(jiān)測(cè)點(diǎn)中最大，說(shuō)明在多自由面臨空條件下，跨礦巖交界炮孔同時(shí)起爆后，形成應(yīng)力疊加，導(dǎo)致應(yīng)力的增加以及拋擲速度上升。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)某礦14 m 臺(tái)階φ310 mm 大直徑深孔逐孔、排間梯段起爆、跨越礦巖交界順序和有序長(zhǎng)延時(shí)對(duì)孔起爆等工況條件下，臺(tái)階深孔在爆炸荷載對(duì)巖石拋擲效果的影響進(jìn)行數(shù)值模擬研究分析，得出以下結(jié)論。

（1）傳統(tǒng)的露天礦臺(tái)階排間延時(shí)起爆和逐孔起爆不能形成混合爆區(qū)礦巖的有效分離，研究結(jié)果表明，在礦巖混合爆堆中，礦巖互混嚴(yán)重，造成了部分礦石拋入巖石堆中而損失，部分巖石拋入礦石堆中造成貧化，致使得礦石回收率下降，貧化率上升。

（2）通過(guò)模擬，可以看出跨礦巖分界線處的正向拋擲速度及位移較大，側(cè)向因應(yīng)力疊加抵消導(dǎo)致拋擲運(yùn)動(dòng)速度及位移較小，因此邊界線處主要為正向移動(dòng)，同時(shí)有效避免礦巖混合現(xiàn)象；跨交界炮孔周?chē)蛳刃衅鸨瑸榭捉M創(chuàng)造了瞬時(shí)自由面條件，導(dǎo)致破碎巖塊顆粒整體既向前方正向拋擲，同時(shí)也向側(cè)向拋擲分離，利于礦巖體的拋擲分離；從各監(jiān)測(cè)點(diǎn)特性可以看出，臺(tái)階整體垂直高度上在最小抵抗線處位移及速度最大，依次向兩側(cè)遞減。

（3）在跨越礦巖交界的同排炮孔有序?qū)灼鸨绞较拢瑢?duì)孔組在110～150 ms 不同延期時(shí)間下的模擬結(jié)果表明，隨著延期時(shí)間的增加，有利于為跨交界炮孔提供充足的拋擲空間，減少礦巖體拋擲過(guò)程中的碰撞，使得分離溝槽寬度增加，同時(shí)礦巖體爆堆高度相對(duì)有所提升。由于兩側(cè)礦巖體力學(xué)性質(zhì)上的差異，混合爆堆中礦石爆堆高度略高于巖石堆高度，但整體堆積效果基本相近。

（4）在混合爆區(qū)跨越礦巖交界有序長(zhǎng)延時(shí)起爆進(jìn)行爆破分離技術(shù)方案基礎(chǔ)上，以爆區(qū)內(nèi)礦（巖）區(qū)域中心為起爆點(diǎn)，采用各自區(qū)域V 型起爆方案，可以實(shí)現(xiàn)礦巖石的各自中心堆積，同時(shí)也強(qiáng)化了跨礦巖交界處拋擲瞬時(shí)自由面效應(yīng)，更有利于深凹溝槽的產(chǎn)生，充分降低混合爆堆礦石的貧化率。