大空孔螺旋掏槽爆破成井技術(shù)在銅坑礦的應(yīng)用

楊岳陽，莫蘇鵬

(1.廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547204；2.湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院， 湖南長(zhǎng)沙 410014)

大空孔螺旋掏槽爆破成井技術(shù)在銅坑礦的應(yīng)用

楊岳陽1，莫蘇鵬2

(1.廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547204；2.湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院， 湖南長(zhǎng)沙 410014)

銅坑礦井下存在采場(chǎng)空區(qū)，為了避免空區(qū)頂板垮落對(duì)上部中段水平采場(chǎng)進(jìn)路的破壞，采用爆破成井法在空區(qū)上部施工充填井。因此，提出了大空孔螺旋掏槽爆破成井技術(shù)掘進(jìn)充填天井，并對(duì)爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)及施工進(jìn)行了研究。結(jié)果表明大空孔螺旋掏槽爆破成井掘進(jìn)天井具有安全性好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、成井成本低、工效高等特點(diǎn)。

大空孔螺旋掏槽；爆破成井；爆破參數(shù)

0 引 言

深孔分段爆破成井法的實(shí)質(zhì)，即用深孔鉆機(jī)在上下兩個(gè)中段之間沿天井全高鉆鑿一組平行深孔，由下而上分段爆破成井，爆破后的礦巖落到下部中段運(yùn)走。在深孔爆破成井技術(shù)中，掏槽形式和掏槽參數(shù)是影響成井效果的關(guān)鍵因素。本文研究采用大空孔螺旋掏槽爆破成井技術(shù)，在地下采空區(qū)上部施工充填天井貫通空區(qū)，然后通過天井向空區(qū)內(nèi)充填次品礦石，以達(dá)到支撐圍巖，避免大規(guī)模塌陷，消除地壓活動(dòng)的目的。

1 工程現(xiàn)狀

銅坑礦405 m水平的一個(gè)采場(chǎng)空區(qū)(見圖1)，在上部455 m水平的兩條運(yùn)輸巷在405 m水平回采完后依然要作為455 m水平采場(chǎng)進(jìn)路，并長(zhǎng)期使用；采空區(qū)頂板離455 m水平運(yùn)輸巷有15～17 m，為避免采空區(qū)頂板垮落對(duì)455 m水平采場(chǎng)進(jìn)路的破壞，同時(shí)結(jié)合了銅坑礦實(shí)際生產(chǎn)需要，采用爆破成井法在采空區(qū)上部充填聯(lián)道施工一個(gè)充填井，及時(shí)回填采空區(qū)，確保455 m水平采場(chǎng)進(jìn)路安全。

2 常用爆破成井方式

銅坑礦井下455 m水平運(yùn)輸方式為無軌運(yùn)輸，通過汽車或鏟運(yùn)車?yán)\(yùn)廢石倒入充填井來實(shí)現(xiàn)采空區(qū)充填，根據(jù)銅坑礦井下實(shí)際情況，充填井規(guī)格一般為3 m×3 m。銅坑礦常用爆破成井炮孔布置方式見圖2，直徑為90 mm的下向平行中深孔共布置21個(gè)，其中掏槽眼5個(gè)，輔助眼8個(gè)，周邊眼8個(gè)，按掏槽眼—輔助眼—周邊眼的起爆順序進(jìn)行爆破，每次爆破深度為2～3 m。這種爆破成井方法爆破夾制性大，對(duì)炮孔施工、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆順序等因素的控制要求高，這幾種因素稍微控制不好就會(huì)影響爆破成井質(zhì)量。

圖1 405 m水平采空區(qū)

圖2 常用爆破成井炮孔布置

3 大空孔螺旋掏槽爆破成井技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)深孔爆破成井以大空孔作為平行炮孔掏槽的自由面，作自由面的空孔采用較大直徑為宜。在天井?dāng)嗝娴闹行牟贾靡惠^大直徑的空孔，垂直鉆進(jìn)，鉆穿整個(gè)天井，既是深孔分段爆破時(shí)掏槽眼爆破的自由面和補(bǔ)償空間。大空孔增大了空孔面積，改善了爆破條件，使裝藥槽孔允許偏差增大，提高了爆破的可靠性。

本次試驗(yàn)采用大空孔螺旋掏槽爆破成井方式(見圖3)，即在銅坑礦常用爆破成井方式的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，共布置下向平行中深孔12個(gè)，其中中心空孔1個(gè)，掏槽眼3個(gè)，周邊眼8個(gè)，中心空孔直徑均為300 mm，掏槽眼及周邊眼孔徑均為90 mm。

圖3 大空孔螺旋掏槽爆破成井炮孔布置

3.1 爆破參數(shù)的確定

根據(jù)銅坑礦使用的鑿巖設(shè)備，1＃孔先用直徑為165 mm的鉆頭鑿巖，完成后再更換直徑為300 mm的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。

第一響炮孔到空孔的距離根據(jù)以下公式計(jì)算:

式中:D——空孔直徑，mm；

d——槽孔直徑，mm；

n——補(bǔ)償系數(shù)；

L——第一響炮孔到槽孔的距離，mm；

計(jì)算后，取L＝500 mm。

掏槽孔的排列。根據(jù)巖石的性質(zhì)和考慮到以前的工程經(jīng)驗(yàn)，2＃掏槽孔距離中心空孔中心距離為500 mm，3＃掏槽孔距離中心空孔中心距離為 600 mm，4＃掏槽孔距離中心空孔的中心距離為650 mm。2＃、3＃、4＃掏槽孔中心與空孔圓心的連線形成的夾角為120°。

周邊孔的排列。為保證充填井的設(shè)計(jì)斷面規(guī)格，周邊孔為8個(gè)，均勻排列在天井設(shè)計(jì)斷面四周。

3.2 裝藥結(jié)構(gòu)及爆破施工

裝藥結(jié)構(gòu):本次設(shè)計(jì)天井高度為16 m，分二次爆破，每次分段高度為8 m。以平行空孔作自由面時(shí)，掏槽孔的最小抵抗線不可過大，為避免掏槽孔崩落時(shí)過大的橫向沖擊動(dòng)壓將空孔堵死，應(yīng)正確確定掏槽孔的裝藥密度。采用間隔裝藥的方法來減少每米掏槽孔的裝藥量。掏槽孔采用分段裝藥，間隔用竹筒，根據(jù)抵抗線和自由面大小，每個(gè)藥包間隔400 mm，并在裝藥全長(zhǎng)敷設(shè)導(dǎo)爆索，周邊孔采用連續(xù)柱狀裝藥，裝藥方式均由上往下裝藥。裝藥時(shí)下部填塞高度以不超過該孔最小抵抗線為宜，下部填塞高度一般為0.8～1 m，周邊孔為0.4～0.5 m。上部填塞高度為1～1.2 m，填塞材料采用河砂。掏槽孔的裝藥結(jié)構(gòu)見圖4，周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)見圖5，炮孔裝藥參數(shù)見表1。

圖5 周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)

表1 炮孔裝藥及參數(shù)

起爆網(wǎng)絡(luò):起爆順序見圖3，掏槽孔采用逐孔起爆技術(shù)，周邊孔分兩個(gè)段數(shù)進(jìn)行起爆，雷管為半秒管，段別間隔為500 ms，雷管在孔口連接導(dǎo)爆索，且為雙發(fā)連接。采用簇并聯(lián)起爆，所有的導(dǎo)爆管雷管抓在一起，再用兩發(fā)起爆雷管起爆。

4 結(jié)束語

采用大空孔螺旋掏槽爆破成井的方式掘進(jìn)充填井，每次爆破高度為8 m，分兩次進(jìn)行爆破。第一次爆破后平均來炮深度為7.5 m，且各炮孔均為通孔，孔底較整齊，爆破效果良好。第二次爆破后，充填井成功貫通破頂，井口周邊拋坊較少，井口規(guī)整。而無中心大孔的深孔爆破成井，布孔較多且密，一次爆破來炮為1～2 m，且爆破后容易發(fā)生堵孔，施工周期較長(zhǎng)。相比之下，大空孔螺旋掏槽爆破成井方式具有布孔減少，爆破后不容易發(fā)生堵孔，炮眼利用率高，一次爆破深度提高，施工周期短，施工成本降低的優(yōu)點(diǎn)。

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2016-02-26)