中深孔爆破成井在遜克金礦的應用

邵明偉 姜鳳 徐要森

摘要：遜克金礦采用Simba1354鑿巖臺車施工切割井中深孔，對掏槽方式、炮孔直徑、施工精度、裝藥結構、爆破次數進行了優化，選擇桶形掏槽提供自由面和補償空間，120 mm大直徑炮孔減小穿孔數量，導向釬桿提高了施工精度。通過提高裝藥密度和增加導爆索等措施改善爆破效果，通過分次爆破減少了天井被堵死的概率。采用該方法成功實施了中深孔爆破成井，提高了生產效率，降低了天井掘進存在的炮煙、粉塵、浮石等安全風險，保證了采出礦量和各生產礦塊的生產接續，為工程進展提供了有力保障，可為同類礦山的開采提供借鑒經驗。

關鍵詞：中深孔；爆破成井；掏槽；鑿巖臺車；天井掘進

中圖分類號：TD853.34文章編號1001-1277（2023）03-0031-03

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20230307

引 言

遜克金礦蝕變石英脈型礦體賦存在斷裂帶中，斷裂帶呈南北走向，成礦具有多期性，礦體具有層狀的特點，傾角75°～85°，在礦房內構造的產狀與礦體一致。礦體內多發育空洞和風化帶，尤其在185 m中段呈條帶狀的黃泥。沿深度方向，185 m中段至145 m中段，由破碎向逐漸完整過渡，尤其185 m中段的礦石由石英作為骨架，有晶簇、黃泥等充填在空洞中。

礦山采用上向分層中深孔崩礦階段空場嗣后充填采礦法開采，分為礦房和礦柱兩步驟開采，先開采礦柱并進行膠結充填，礦柱強度達標后，再回采礦房。前期遜克金礦切割井采用普通法掘進天井，由于礦石較為破碎，在天井施工時存在墜落、物體打擊等風險，切割井施工難度大，施工效率低，無法滿足生產需要。經過摸索和實踐，遜克金礦決定使用中深孔爆破成井工藝^［1-3］，但是出現了爆破成井高度不夠、爆破成井被堵塞、爆破成井偏小等情況，爆破效果較差，礦石損失率大，因此爆破成井工藝一度停滯不前。后經多方努力和改進，摸索出一套適合該礦山的中深孔爆破成井工藝和方法，實現了安全高效回采的目的。

1 開采簡況

遜克金礦礦石形態如圖1所示。北翼礦體設計采用上向分層中深孔崩礦階段空場嗣后充填采礦法開采，分礦房和礦柱兩步驟開采，先采礦柱并充填，再回采礦房。采用KQG-150型高氣壓環形潛孔鉆機在185 m中段鑿巖硐室內施工下向深孔。采用Simba1354鑿巖臺車在145 m中段鑿巖巷內施工上向扇形中深孔，切割井為礦塊開采提供爆破自由面。

2 中深孔爆破成井實踐

2.1 成井方式選擇

爆破成井關鍵因素之一為掏槽方式^［4-5］，根據掏槽方式對中深孔爆破成井進行劃分，主要有2種方法：一種是采用直孔桶形掏槽的方式布置炮孔，即利用中深孔鉆機沿天井軸線方向掘進一組相互平行的中深孔，然后采用一次爆破或分段分次裝藥的方式進行爆破，直至將天井掘進出來。另一種是采用VCR法無空孔掏槽的方式掘進天井，即將集中藥包放置于孔底，以天井下部作為自由面，采用逐孔分段分次爆破的方式掘進天井^［6-7］。以上2種中深孔爆破成井對鉆孔精度要求不同，直孔桶形掏槽對鉆孔精度要求高，需要有足夠的補償空間，裝藥結構和起爆順序簡單，并且容易掌握。VCR法無空孔掏槽，對鉆孔精度要求低，以天井下部作為爆破自由面，不需要補償空間，裝藥結構和起爆順序復雜。遜克金礦根據以上爆破成井要求和生產現場組織情況，選用第一種直孔桶形掏槽的方式進行中深孔爆破成井。

2.2 炮孔直徑和掏槽孔數確定

根據銀泰黃金板廟子金礦的爆破經驗，直孔桶形掏槽的裝藥孔直徑選擇81 mm，桶形掏槽的空孔直徑159 mm，裝藥孔和空孔的中心間距為395 mm左右。根據施工機具和生產組織條件，決定裝藥孔采用直徑75 mm的炮孔，空孔選用直徑120 mm的空孔。為了滿足掏槽區域巖石破碎后的補償空間，縮小裝藥孔和空孔的間距是有效的辦法，但是裝藥孔和空孔之間的距離太近，則容易造成炮孔之間穿孔，導致整個掏槽區域報廢。根據現場實際，裝藥孔和空孔間距初步取值為250 mm，并在掏槽孔外部均勻施工6個輔助孔，首先進行理論計算，則其關系應滿足式（1）要求。

式中：Sy為預爆巖體的面積（mm2）;Sb為空孔面積（mm2）。

根據CAD測量體積和式（1）進行計算，二者的比值為0.353，則該種布置方式理論可行。隨后在現場實施了3個桶形掏槽的爆破試驗，爆破試驗表明有2個掏槽孔的渣石不能完全落下，渣石擠滿在爆破空間內。根據以上情況，為了增大補償空間，將裝藥孔和空孔的間距調整到300 mm，并在原6個直徑120 mm空孔的基礎上，再增加6個直徑75 mm空孔，更改之后的補償空間為0.413。現場施工2個桶形掏槽試驗，效果良好。

2.3 切割井炮孔布置參數確定

擬爆破成井的尺寸為2.0 m×2.4 m，桶形掏槽爆破完成后，會形成直徑約300 mm的圓形槽腔。切割井布置參數根據最小抵抗線和炸藥單耗2個指標進行設計：

1）根據最小抵抗線（W）公式：W=（10～30）d，其中d為炮孔直徑，進行輔助孔和周邊孔的最小抵抗線設計。由于槽腔的空間小、夾持性大，因此本次設計中選擇W=5d進行計算，得出輔助孔的最小抵抗線為375 mm，最終取395 mm。周邊孔的最小抵抗線根據W=10d進行計算，得出周邊孔的最小抵抗線為750 mm，最終取600 mm，根據以上參數得出切割井的炮孔布置。

2）根據炸藥單耗計算。根據孔深10 m，孔徑75 mm進行計算，孔口不裝藥長度為0.5～1 m，并利用黏土炮泥進行填塞密實，起爆藥包采用2#巖石乳化炸藥制作，起爆藥卷質量為0.5 kg，每個藥包裝入2發同段雷管，并固定。孔底和孔中各放置2發雷管，孔內剩余空間利用BQF-100型裝藥器將多孔粒狀銨油炸藥送入孔內，控制風壓為0.41 MPa左右，保證裝藥的連續性，確保裝藥密度不小于1.04 g/cm3，不得出現炸藥中斷和脫節，各炮孔均采用連續裝藥結構，為增加孔內的傳爆效果，在孔內敷設全長導爆索。每個炮孔的裝藥量計算見式（2）。

式中：Q為每個炮孔裝藥量（kg）；l為炮孔實際裝藥長度，取9.5 m；ρ為裝藥密度，取1.04 kg/m3。

經計算：Q=42.8 kg。即：每孔裝藥量為42.8 kg。

切割井總體積為48 m3，炸藥消耗總量為663 kg，炸藥單耗為13.8 kg/m3，根據以往爆破成井施工經驗和測算，爆破成井的炸藥單耗需要達到8 kg/m3，因此該切割井的炸藥單耗是合適的。切割井炮孔布置如圖2所示。

2.4 微差時間確定

由于切割井單次掘進高度較高，面積較大，所以掏槽孔區域內渣石排渣時間長。通過自由落體公式計算得出，掏槽孔區域內渣石全部拋出時間為1.5 s左右，由于孔數較多，且半秒管的段位越大，精度越低。若掏槽區域高度不夠，則爆破后的天井高度也達不到施工要求。基于雷管段位不能滿足切割井的施工要求和掏槽孔爆破的重要性，并且根據巷道掘進和采場爆破等的現場經驗，決定先爆破掏槽孔區域，然后現場測量掏槽孔區域的高度。若掏槽孔區域爆破效果好，則進行輔助孔和周邊孔的爆破；若掏槽孔區域的爆破效果不好，則需要在切割井范圍內重新施工掏槽孔，然后再進行掏槽孔區域爆破，直至達到切割井要求。

爆破順序如下：第一次爆破1#孔；第二次爆破2#～9#孔，各孔之間分段延時爆破；第三次爆破10#～16#孔，各孔之間分段延時爆破。

2.5 爆破方案實施及效果檢查

根據以上切割井參數的確定，對切割井進行爆破設計，爆破設計如表1所示。

鑿巖臺車司機嚴格按照測量點進行施工，并使用導向釬桿，施工時開口速度不宜過快，嚴格控制鉆孔的垂直度。裝藥前要進行驗孔，裝藥時要保持風壓足夠，操作手保證裝藥密度，務必達到設計裝藥量。經過在145 m中段23802礦房、23805礦房中4條切割井的試驗，其中3條切割井施工順利，有1條切割井重新施工了掏槽孔，整體切割井爆破良好，切割井爆破效果如圖3所示。

3 結 論

1）利用直徑75 mm鉆孔和直徑120 mm的鉆孔可以成功實施中深孔爆破成井。

2）掏槽孔區域的成功爆破在中深孔爆破成井中起著重要作用。

3）掏槽區域爆破時應保證有足夠補償空間，考慮鑿巖影響，將裝藥孔和空孔的間距調整到300 mm較為合適。

4）限于掏槽孔區域的拋渣時間和雷管精度影響，高度為10 m的天井，分次爆破效果良好。

［參 考 文 獻］

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Application of shaft sinking by medium-long hole blasting in Xunke Gold Mine

Shao Mingwei1，Jiang Feng2，Xu Yaosen1

（1.Zijin Mining Construction Co.，Ltd.; 2.Heilongjiang Duobaoshan Copper Co.，Ltd.）

Abstract：Xunke Gold Mine innovatively adopts Simba1354 jumbos to drill medium-long holes in cutting shafts and optimizes the cutting manner，borehole diameter，construction precision，charge structure，and blasting times.Barrel-shaped cutting is chosen to offer a free face and compensation room.120 mm large-diameter boreholes can lead to fewer perforation numbers.Guiding drill rod improves construction precision.The blasting effect was improved by increasing the charge density and adding detonating cords，and the probability of raise blocking was reduced by sub-blasting.Medium-long hole blasting was successfully implemented with this method，which improved the production efficiency and reduced the safety risks such as blasting smoke，dust，and pumice in the excavation of the raise.The mining output and the production continuity of each production ore block are ensured，which provides a powerful gua-rantee for the progress of the project.The method provides references and experience for mining in similar mines.

Keywords：medium-long hole;shaft sinking by blasting;cutting;drill jumbo;raise excavation