中深孔爆破技術在銅礦峪礦的應用與優化

孫 科

（北方銅業銅礦峪礦生產技術科，山西 運城 043700）

1 礦山簡介

北方銅業銅礦峪銅礦位于山西省垣曲縣，主要金屬硫化物以黃銅礦為主，次為黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦等。自上世紀八十年代引進自然崩落法，礦山能力大幅提升，現年處理礦量已達到730萬t，為全國最大的非煤地下開采礦山。

銅礦峪礦原回采床為大型斑巖銅礦床，含礦巖性為變石英晶屑凝灰巖和變石英斑巖，圍巖為絹云母石英片巖、絹云母石英巖、石英綠泥石片巖等。礦體厚大部位采用自然崩落采礦法，兩端邊角部位及其他零星小礦體采用有底柱分段崩落法和淺孔留礦法[1]。

2 中深孔爆破技術概述

中深孔爆破技術在地下采礦工程中得到廣泛應用，同時也取得了良好的經濟效益。隨著深孔鉆孔和裝運設備的不斷改進、爆破技術的不斷完善和爆破器材的日益發展，中深孔爆破技術在改善和控制爆破效果、提高大型設備裝運效率和經濟效益方面的優越性已越來越被人們所重視[2,3]。

由于中深孔爆破技術能夠滿足不同工程的技術要求，不但全面改善爆破質量，同時也改善爆破技術經濟指標，降低工程的成本。合理的爆破參數，能夠降低大塊產出率，改善爆破振動、噪聲、沖擊波和飛石的危害。為了取得良好的爆破效果必須合理的選擇爆破參數，優化爆破工藝，從而達到預期的爆破效果。

3 爆破工藝的優化

3.1 單拉底道爆破工藝

銅礦峪礦530m中段初步開采階段原采用環形中深孔拉底爆破工藝（見圖1），拉底巷道垂直礦體走向布置，且在相應的出礦穿脈正上方，在拉底巷道內施工環形中深孔，通過裝藥爆破形成礦石冒落的自由面[4]。其主要參數有底部結構高度為16m，拉底巷道間距為30m，巷道規格3.6（寬）×3.6（高）m，拉底高度為8m，中深孔長度為4.5m～13.5m，中深孔角度為-45°～90°，每排深孔量約240m。孔徑為65-72mm。抵抗線1.6m～2m，孔底距2.2m～3.0m，孔深7m～15m，拉槽排抵抗線1.4m～1.6m，孔底距1.2m左右，采用分段微差爆破，起爆網絡為非電導爆管、導爆索聯合起爆方式，自拉槽小補償空間及向相鄰松散體擠壓的落礦方案。

圖1 單拉底道爆破工藝

在生產實踐中我們發現該工藝存在很多技術難題，一是拉底爆破準備工序復雜、組織繁瑣、成本投入大；二是容易出現“樓板”，影響拉底爆破的正常進行。

為解決上述問題，設計部門通過技術攻關，建議改為雙拉底道拉底爆破工藝。

3.2 雙拉底道爆破工藝的實施

雙拉底道爆破工藝（見圖2），即拉底巷道垂直礦體走向布置，且在底部結構兩側布置雙側拉底巷道，在拉底巷道內施工上向中深孔，通過裝藥爆破形成礦石冒落面。其主要參數有底部結構高度為16m，拉底道間距為15m，巷道規格3.6（寬）×3.6（高）m，拉底高度為5m，中深孔長度為5m～10m，中深孔角度為5°～90°，每排深孔量約為210m，中深孔施工設備為SimbaH1254和DL-210鑿巖臺車。

圖2 修改后的雙拉底道爆破工藝

雙拉底道爆破工藝實施后，從根本上解決下向中深孔帶來的各種弊端，提高拉底爆破質量，加快拉底爆破推進速度，為年產能所需要的生產面積提供有力保障。但是，也相繼涌現了很多新的問題：

3.3 雙拉底道爆破工藝所存在的問題

（1）因雙拉底道爆破工藝在桃形礦柱上部夾制性較大，易出現“巖墻”現象，需補打深孔處理，施工組織繁瑣，成本投入高。

（2）拉底道深孔原設計有加強排，深孔施工量較大，約占拉底道總深孔量的16.7%。

（3）拉底爆破時最后一排炮孔堵塞長度為2m，爆破后“帶排”現象較為嚴重，造成開頭排深孔補孔量較大，而且拉底爆破質量難以保證。

（4）深孔積壓量較大，擠壓時間長，深孔變形嚴重。

（5）部分拉底道應力發展現較快，現場作業存在安全隱患，且深孔變形嚴重，大爆破質量難以保證。

針對上述問題，相關技術人員在此基礎上再次進行技術創新，發揮頭腦風暴，通過理論分析對比以及結合每次爆破實例進行研究，在中深孔布置形式和施工組織上進行再一次優化：

3.4 中深孔設計及施工組織優化

（1）優化深孔施工設計與施工組織。

深孔施工設計由原來的對稱布置改為“一長一短”非對稱布置（見圖3）。

爆破推進線超前15m后相鄰拉底道深孔方可施工，防止拉底爆破造成相鄰拉底道深孔變形，每排深孔量由210m降為193m，拉底道深孔量減少約8.1%。

圖3 優化后的雙拉底道爆破工藝

（2）取消加強排設計。

中深孔施工實施現打現放及拉底爆破最后一排炮孔堵塞長度由原來的2m增大為3m，“帶排”現象得到解決，下一爆破步距中深孔保存較好。

（3）加強爆破質量管理。

實施三次檢查爆破現場的工作制度，根據現場應力發展情況契機選擇實施拉底爆破，合理調整爆破單元，避免了采場應力集中造成深孔破壞。

減少了采場補孔量，2017年共計節約中深孔量28650m。

3.5 優化效果

此次優化后不僅保證了原有的爆破效果，而且提高了拉底爆破質量，避免了因爆破質量所帶來的一系列地壓危害等問題，成功消除了“巖墻”的困擾，同時降低了中深孔、炸藥等生產成本，優化效果顯著。

4 結語

中深孔爆破回采方案已然成為國內外大部分地下非煤礦山中回采工作的首選，但是由于各大礦山的采礦方法、地壓管理、巖石特性迥異，傳統固有的回采爆破工藝會衍生出很多棘手的難題。

此次對中深孔和施工組織的優化，不僅給其他同行礦山提供了有效的參考，而且也積累了個人的工作經驗，爭取在以后遇到各類難題能參研出理想的解決方案。