抚顺某地下铜矿，其开采背景复杂而独特，面临着诸多挑战。从矿岩特性来看，这里的矿岩完整性良好。其硬度系数在 10 - 16 之间，这意味着它具备较强的抗压能力，对开采工作提出了较高的技术要求。同时，矿岩稳固性好，为开采作业提供了一定的安全保障，但也增加了破碎矿石的难度。
再看矿体规模，矿体厚度在 20 - 30 米之间，其倾角处于 70° - 80°，如此陡峭的角度，使得矿石的开采和运输都面临着巨大的挑战。在这样的条件下，如何高效地进行采矿作业，成为了摆在采矿工程师面前的一道难题。
从地质条件方面分析，该铜矿无水，这在一定程度上简化了开采过程中的排水工作，降低了因水患带来的安全风险。然而，这也对矿石的破碎和运输方式提出了新的要求。此外，采场宽度为 17 米，沿采场走向布置凿岩巷道，这种布局方式需要合理规划凿岩和爆破参数，以确保开采效率和安全性。
面对如此复杂的开采条件，扇形中深孔爆破设计作为一种高效、安全的采矿技术，成为了应对这些挑战的关键。它能够根据矿岩特性和矿体规模，精确地控制爆破参数，实现对矿石的有效破碎和开采。通过合理布置炮孔，优化爆破顺序，可以最大限度地减少对周围岩体的破坏，提高矿石的回收率。因此，扇形中深孔爆破设计在抚顺某地下铜矿的开采中具有至关重要的必要性，它将为实现高效、安全的采矿作业提供有力的技术支持。
二、爆破参数的确定
在抚顺某地下铜矿的开采中，扇形中深孔爆破参数的确定是一项关键而复杂的工作，它直接关系到爆破效果和开采效率。每一个参数的背后，都蕴含着科学的原理和工程师们的智慧。
最小抵抗线作为爆破参数中的核心要素，其确定过程充满了挑战。采用上向扇形中深孔落矿时，需依据岩石的坚硬程度来抉择。对于坚硬岩石，最小抵抗线 W=(22 - 30) d；中等坚硬岩石，W=(30 - 35) d；较软岩石，W=(35 - 40) d。在该铜矿中，选用 YGZ - 90 钻机，炮孔直径 58mm，经过精确计算，W = 22×58 = 1276mm，最终选取 W = 1.3m。最小抵抗线的大小，如同爆破的 “门槛”，直接影响着爆破能量的释放和矿石的破碎效果。若取值过小，炸药能量将过度集中，导致岩石过度破碎，不仅浪费炸药，还可能引发飞石等安全隐患；若取值过大，岩石则难以被有效破碎，会出现大块矿石，增加二次破碎的工作量。
孔底距的确定同样至关重要。它与最小抵抗线密切相关，计算公式为 a = mW，其中扇形孔 m 通常取 1.0 - 2.0。在该铜矿的爆破设计中，a = 1.3×1.5 = 1.95m，最终选取 1.9m。孔底距的合理与否，决定了炮孔之间的相互作用效果。若孔底距过小，炮孔之间的岩石会受到过度的挤压，导致破碎效果不佳；若孔底距过大，炮孔之间的岩石则无法得到充分的破碎，会出现 “夹芯” 现象。
炸药单耗的确定是一个综合考量的过程。依据矿岩坚固性系数，该铜矿选取炸药单耗 0.8 - 1.1kg/m³。炸药单耗如同爆破的 “能量引擎”，其取值直接影响着爆破的成本和效果。岩石的坚固程度、炸药的性能、装药结构等因素都会对炸药单耗产生影响。岩石越坚硬，所需的炸药单耗就越高；不同种类的炸药，其爆炸威力和性能各异，也会导致炸药单耗的不同；合理的装药结构能够提高炸药的利用率，从而降低炸药单耗。
炮孔长度的确定需要精确的测量和计算。以一平巷开碴井第 8 排横向南为例，不同孔号的炮孔角度、深度、堵塞长度和装药长度都有明确的规定。这些数据的确定，是基于对矿体的精确测量和对爆破效果的预期。炮孔长度的合理设计，能够确保炸药在矿体中的分布均匀，从而提高爆破效果。
填塞长度的选择也不容忽视。扇形孔填塞长度一般在 (0.4 - 0.8) W 范围内，即 0.52 - 1.04m。为避免孔口附近炸药过分集中的状况，该铜矿采用 0.5m 与 1m 两种填塞长度交替填塞。填塞长度的作用在于阻止炸药爆炸能量过早泄漏，使炸药能量能够充分作用于岩石，提高爆破效果。
每排孔装药量的计算则是在确定了上述参数的基础上进行的。通过精确计算，能够确保每排孔的装药量既能满足破碎矿石的需求，又不会造成炸药的浪费。
三、设计背后的科学考量
在抚顺某地下铜矿的扇形中深孔爆破设计中，每一个参数的选择都蕴含着深厚的科学原理，它们相互关联、协同作用，共同构建起一个高效、安全的爆破体系。
最小抵抗线作为爆破设计的基础参数，其取值直接影响着爆破能量的传递和矿石的破碎效果。在该铜矿中，选取 1.3m 的最小抵抗线，是基于对岩石硬度和钻机炮孔直径的精确分析。这个数值能够确保炸药爆炸产生的能量有效地作用于岩石，使其在合理的范围内破碎，避免了能量的过度集中或分散。当炸药爆炸时，能量以最小抵抗线为方向向外传播，若最小抵抗线过小，能量将过于集中在孔口附近，导致岩石过度破碎，产生大量的细粉矿，不仅浪费炸药资源，还会增加后续选矿的难度和成本；若最小抵抗线过大，能量则无法充分作用于岩石，使得岩石破碎不充分，出现大块矿石，影响铲装和运输效率，甚至可能需要进行二次爆破，增加生产成本和安全风险。
孔底距与最小抵抗线密切相关，它决定了炮孔之间岩石的破碎程度和相互作用效果。在该铜矿中，选取 1.9m 的孔底距，是通过对最小抵抗线和扇形孔 m 值的综合计算得出的。这个孔底距能够使相邻炮孔之间的岩石在爆破时相互挤压、碰撞，形成良好的破碎效果。当炮孔起爆时，相邻炮孔产生的应力波相互叠加，在孔底距范围内的岩石受到强烈的冲击和拉伸作用，从而被破碎成合适的块度。若孔底距过小，炮孔之间的岩石会受到过度的挤压，导致破碎效果不佳，还可能出现 “过粉碎” 现象，增加矿石的贫化率；若孔底距过大，炮孔之间的岩石则无法得到充分的破碎，会出现 “夹芯” 现象，降低爆破效率。
炸药单耗的确定是一个综合考虑多种因素的过程，它直接关系到爆破成本和资源利用率。在该铜矿中，依据矿岩坚固性系数选取 0.8 - 1.1kg/m³ 的炸药单耗，是在保证爆破效果的前提下，对炸药用量的精确控制。矿岩的坚固性决定了破碎它所需的能量，炸药单耗的取值需要与之相匹配。同时，炸药的性能、装药结构、爆破方式等因素也会对炸药单耗产生影响。合理的炸药单耗能够在充分破碎矿石的同时，最大限度地减少炸药的浪费，降低生产成本。若炸药单耗过高，会导致炸药的过度使用，不仅增加成本，还可能对周围环境造成更大的破坏；若炸药单耗过低，矿石则无法得到充分破碎，影响后续的开采和加工。
炮孔长度的设计是根据矿体的实际形态和爆破要求进行的精确计算。在一平巷开碴井第 8 排横向南的设计中，不同孔号的炮孔长度根据其角度和深度进行了合理的设置。这些数据的确定，确保了炸药能够准确地放置在矿体中，使爆破能量能够均匀地作用于矿石，提高爆破效果。炮孔长度过短，炸药无法充分作用于矿石，导致破碎不充分；炮孔长度过长，不仅会增加钻孔成本，还可能使炸药能量分散，影响爆破效果。
填塞长度的选择对于爆破效果和安全至关重要。在该铜矿中，采用 0.5m 与 1m 两种填塞长度交替填塞的方式，有效地避免了孔口附近炸药过分集中的问题。填塞长度的作用在于阻止炸药爆炸能量过早泄漏，使炸药能量能够充分作用于岩石，提高爆破效果。若填塞长度过短，炸药能量会在孔口处过早释放，无法充分破碎岩石，还可能导致飞石等安全事故；若填塞长度过长，会影响炸药的爆速和威力，降低爆破效率。
每排孔装药量的计算是在综合考虑其他参数的基础上进行的，它确保了每排孔的爆破能量能够满足破碎矿石的需求。通过精确计算，能够使炸药在矿体中均匀分布，实现高效的爆破作业。每排孔装药量过多，会造成炸药的浪费和爆破震动的增大；每排孔装药量过少，则无法充分破碎矿石，影响开采进度。
这些爆破参数相互配合，共同实现了高效、安全的爆破作业。在实际操作中，它们之间的协同作用体现在多个方面。在爆破过程中，最小抵抗线和孔底距决定了岩石的破碎范围和块度，炸药单耗提供了破碎岩石所需的能量，炮孔长度和填塞长度保证了炸药能量的有效利用，每排孔装药量则确保了整个爆破区域的均匀破碎。通过合理调整这些参数，能够在保证爆破效果的同时，最大限度地降低成本，提高资源利用率。在成本控制方面，精确的参数选择能够减少炸药的浪费和二次爆破的次数，降低生产成本。在资源利用率方面，合理的爆破参数能够使矿石得到充分破碎，减少矿石的损失和贫化，提高资源的回收率。
