CS－165E型潛孔鉆機在預裂爆破中的應用

稅承慧，雷慧華

（1.四川機電職業技術學院， 四川攀枝花市 617000；2.攀鋼集團公司礦業公司蘭尖鐵礦，四川攀枝花市 617063）

CS－165E型潛孔鉆機在預裂爆破中的應用

稅承慧1，雷慧華2

（1.四川機電職業技術學院， 四川攀枝花市 617000；2.攀鋼集團公司礦業公司蘭尖鐵礦，四川攀枝花市 617063）

蘭尖鐵礦根據具體條件，應用CS－165E型潛孔鉆機鉆鑿Φ150mm的炮孔進行預裂爆破，并取得較好效果。從爆破參數、裝藥結構、爆破效果、應用前景等幾個方面詳細介紹了Φ150mm孔徑的CS－165E型潛孔鉆機在蘭尖鐵礦預裂爆破中的應用。

CS－165E型潛孔鉆機；預裂爆破；爆破參數；爆破效果

0 前 言

隨著露天礦山進入深部開采，作業空間越來越狹窄，邊坡靠幫速度越來越快，為保證采場的正常推進，鉆孔爆破工作的效率和質量將直接影響到后續工藝的正常進行。為提高邊坡靠幫速度和改善邊坡預裂質量，已進入深部開采的蘭尖鐵礦于2006年3月在邊坡預裂爆破中引進了穿孔效率較高的CS－165E型（孔徑Φ150mm）潛孔鉆機替代效率較低，設備狀況較差的KQ－200型（孔徑Φ200mm）潛孔鉆機，進行了Φ150mm孔徑預裂爆破試驗，經過幾年的試驗和實踐，取得了一套較為合理的爆破參數，證明了CS－165E型潛孔鉆機在保證邊坡靠幫任務的完成和提高邊坡預裂爆破質量方面發揮了重要作用，具有較大的應用推廣價值。

1 蘭尖鐵礦礦巖物理力學性質

蘭尖鐵礦的礦巖物理性質和力學性質見表1和表2。

2 預裂爆破參數的確定

露天邊坡預裂爆破效果在很大程度上取決于預裂孔的參數選擇和裝藥量、裝藥結構的合理性。蘭尖鐵礦CS－165E型潛孔鉆機（孔徑Φ150mm）預裂爆破參數及選取方法如下。

2.1 不耦合系數K

根據國內外資料K值一般以2～5為宜，當巖石抗壓強度大時，應選取較小的K值。在允許的線裝藥密度下，K值可隨孔距的減少而增大。蘭尖鐵礦采用馬鞍山研究院爆破組根據現場試驗推導出公式：

式中：［σ］——巖石的極限抗壓強度。

由式（1）計算出蘭尖鐵礦各種礦巖適合的不偶合系數K，見表2。

表1 蘭尖鐵礦礦巖物理性質

表2 蘭尖鐵礦邊坡巖、礦力學性質及相應K值

2.2 線裝藥密度

通常情況下硬巖的q線值的選擇范圍較廣且值較大，軟巖的q線值的選擇范圍較窄且值較小。節理和裂隙發育，巖體破碎程度大的堅硬巖石q線值的選取與完整巖體q線值的選取有很大的不同。蘭尖鐵礦通常用下式計算q線。

式中：D——炮孔直徑，cm；

ρ——炸藥密度，g／cm3。

根據預裂爆破設計經驗，類比KQ－200型潛孔鉆機預裂爆破的線裝藥密度，CS－165型潛孔鉆機穿鑿的預裂孔線裝藥密度確定為0.8kg／m。

2.3 裝藥結構及藥卷間隔距離

原則上講，預裂爆破時，藥包均勻連續地布置于鉆孔中央時，爆破效果最理想，但蘭尖鐵礦使用的藥卷直徑為50mm，長1000mm，線裝藥密度ρ＝0.9～1.0kg／m，每個藥卷凈重1kg。由于藥卷的線密度超過了所要求的線裝藥密度，只能采用間隔裝藥。根據計算的線裝藥密度，將藥卷按30～50 cm的間距綁扎在導爆索上，形成一個炸藥串。

2.4 預裂孔孔網參數

蘭尖鐵礦臺階高15m，設計的安全平臺寬度有4，4.5，6，8m幾種，清掃平臺寬度有9，12m兩種。從現場實際來看，臺階坡底總有一些小根底和浮渣存留。所以對于預裂孔傾角的選擇應因地制宜，根據作業現場和鉆機作業條件，能布置傾斜孔的就采用75°斜孔，孔口在警戒線前1～2m處；不能布置傾斜孔的就采用垂直孔，孔口在警戒線前5～6m處，炮孔均采用CS－165型潛孔鉆機穿鑿，孔網布置見圖1和圖2。孔網參數見表3。

圖1 75°斜孔預裂爆破示意

圖2 垂直孔預裂爆破示意

表3 預裂爆破參數（臺階高度H＝15m）

根據馬鞍山礦山研究院推薦的預裂孔孔距經驗公式：a＝19.4D（K－1）－0.523計算出a＝173～174 cm，根據實際巖體構造和施工條件，蘭尖鐵礦設計為1.5～1.8m，嚴格控制使其不超過2m。預裂孔的下部，通常距孔底1m左右仍有裂縫出現，為保護底部，預裂孔不能過深，嚴格控制在16m左右，連續兩個預裂孔的深度不夠則必須補透。預裂孔與緩沖孔的排距b預應大于預裂孔距a，蘭尖鐵礦選取a為10～15倍孔徑，設計為1.7～2m。

裝藥量設計為每孔13～15kg，孔底一般集中裝藥2kg，然后用雙股導爆索間隔捆綁藥卷于其上（捆綁線為回收的廢電線），使裝藥高為10～12m，孔口充填2～3m。裝藥時，將藥卷外用兩層牛皮紙涂蠟，對水孔尚需外加塑料進行密封以防水。

為防止爆破地震波從預裂線端部繞向邊幫，對邊幫安全造成影響，預裂線應比主爆孔區域延長60～100倍預裂孔孔徑。即比主爆孔區延長4～6m。

2.5 緩沖孔孔網參數

用CS－165型潛孔鉆機穿鑿75°～90°炮孔，緩沖孔與正常孔間的排距為3～3.5m，孔網面積和每孔裝藥量為主爆孔的50%～60%，采用孔內分段裝藥方式，裝藥量為60＋20kg或80＋20kg，具體孔網參數見表3。

2.6 主爆孔孔網參數

通過實踐，得出了一套對于正常爆區的爆破比較經濟和適用的爆破孔網參數，預裂爆區中主爆孔也按此參數進行布孔（見表4）。

表4 蘭尖鐵礦CS－165型潛孔鉆機爆破孔網參數

2.7 起爆方式和順序

在蘭尖鐵礦的預裂爆破施工中，預裂孔每孔裝2根導爆索，地表采用導爆索連接，一次起爆，為了達到預裂的目的，預裂孔一定要超前主爆孔起爆，其超前主爆孔的時差至少應有100ms。其方式有兩種，一種是隨主爆孔一起爆破；另一種是單獨爆破預裂孔，主爆孔、緩沖孔延后一段時間爆破，起爆順序是預裂孔－主爆孔－緩沖孔。

3 施工注意事項

（1）鉆孔注意事項。要獲得較整齊的預裂面，必須確保鉆孔精度。對沿預裂面方向的偏差可以放寬一些，但對垂直預裂面方向的偏差要嚴格控制，孔底的鉆孔偏差不應超過15～20cm。

（2）預裂孔填塞注意事項。不裝藥段的長度與所處的地層狀況、預裂孔的孔徑以及裝藥量有關。在松軟、破碎巖石中預裂孔孔口以下3m段不裝藥，在堅硬和完整性較好巖石中的預裂孔孔口以下2m段不裝藥，用破布或塑料包裝袋下至孔口2～3 m處，上部用巖粉堵塞。

（3）孔底裝藥。炮孔的底部受到夾制作用，必須加大裝藥量，才能達到預期的爆破效果。炮孔愈深，巖石愈堅硬，夾制作用愈明顯。在實際工作中，底部裝藥的增量以該孔線裝藥密度的倍數來衡量，當孔深超過10m時，增加3～5倍，堅硬巖石取大值，松軟、破碎巖石取小值。底部增加裝藥量的范圍，自孔底起約0.5～1.5m內。

4 爆破效果

起爆后爆堆下塌2～3m，前沖16～25m，邊坡線整齊，在預裂面上形成貫通裂縫，地表裂縫寬度在2.5cm左右；塊度均勻，表面無大塊。鏟挖后無根底擋墻，預裂面較平整，壁面不平整度小于20cm，半壁孔孔痕在硬巖中大于95%，在斷層處大于40%；爆破時實測爆破震動震感不強，降低爆破地震效應36%。

蘭尖鐵礦實踐證明，孔徑為150mm的CS－165E型潛孔鉆機所穿鑿的預裂爆區的邊坡預裂質量明顯好于孔徑為200mm的KQ－200潛孔鉆機，自CS－165型潛孔鉆機在蘭尖鐵礦投入使用以來，由于其穿孔效率較高、設備狀況較好、炮孔直徑適合礦山預裂爆破的要求等優點，在完成每年的邊坡靠幫任務和提高蘭尖鐵礦的邊坡預裂爆破效果方面發揮了較大的作用，有較好的推廣價值。

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［5］中國力學學會工程爆破專業委員會.爆破工程［M］.北京：冶金工業出版社，1992.

2011－12－05）

稅承慧（1969－），女，四川樂山人，副教授，主要從事金屬礦床開采的研究。