大深孔爆破在某礦山采礦中的應(yīng)用

周運(yùn)久，陳 燦

（1.安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司宣城市宣州區(qū)馬尾山硫鐵礦，安徽 宣城 242041；2.銅陵有色設(shè)計(jì)研究院，安徽 銅陵 244000）

1 大直徑深孔爆破方案

1.1 鑿巖

深孔拉槽事實(shí)上就是為采礦爆破創(chuàng)造自由面，提高爆破效果。根據(jù)爆破成井技術(shù)，結(jié)合爆破自由面的情況，可將深孔掏槽方式分為兩種：一種是利用與裝藥深孔相平行的空孔(不裝藥)作為自由面，各掏槽孔順序起爆，掏槽、擴(kuò)槽形成槽腔；另一種則是利用爆破漏斗原理，采用球形藥包裝藥，以底部為自由面，向下爆破形成倒置漏斗槽腔。結(jié)合礦山實(shí)際，在進(jìn)行大量的科研試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其拉槽布孔方式進(jìn)行了優(yōu)化，如下圖1所示，拉槽區(qū)中間施空孔，外圍 4個(gè)孔形成一束孔，同時(shí)起爆，形成 束狀孔。側(cè)崩區(qū)炮孔采用平行深孔、條形柱下斜插孔的組合 布置方式，參考相關(guān)礦山165mm直徑爆破孔網(wǎng)參數(shù)，選取 3.0m＊3.0m，邊幫孔采用控制爆破技術(shù)，孔間距取2.0m。

潛孔鉆機(jī)操作人員要嚴(yán)格按圖紙施工，不得改動(dòng)孔口的位置，掌握好鉆機(jī)的機(jī)械性能，開孔一定嚴(yán)格實(shí)行二次定位，潛孔鉆機(jī)操作人員在鑿巖時(shí)一定要注意鉆機(jī)的沖擊和回轉(zhuǎn)速度匹配關(guān)系[1]，要適應(yīng)巖性的變化，特別對(duì)于比較破碎和平滑的節(jié)理面，推進(jìn)壓力不宜過(guò)高，以防卡鉆和增大孔的偏斜，確保采場(chǎng)中間孔的偏斜率小于3%，力爭(zhēng)達(dá)到小于1%。

圖1 拉槽區(qū)炮孔布置

1.2 爆破

圖2 F650～2-1 方案一爆破規(guī)劃

方案一：①拉槽爆破：大直徑深孔爆破時(shí)，首先以拉槽天井以及 下部空間為自由面自下而上分層拉槽爆破，每次拉槽爆破高度5.0m～6.5m，并在各次拉槽爆破過(guò)程中將兩側(cè)炮孔爆破約 4m 高度以形成“窿形線”，可以提高頂板穩(wěn)定性以及為之后的拉槽爆破提供更大的自由面、補(bǔ)償空間，初步規(guī)劃3次拉槽爆破。②破頂爆破：由于采場(chǎng)跨度較大，為確保上部硐室作業(yè)安全，經(jīng)過(guò)3次拉槽爆破至頂板厚度為20m 時(shí)采用破頂爆破。③側(cè)崩爆破：破穿上部鑿巖硐室后采用全孔一次側(cè)向爆破，側(cè)向崩礦具有爆破次數(shù)少、效率高、成本低、大塊率低的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)二十多次側(cè)崩爆破采完整個(gè)采場(chǎng)，整個(gè)采場(chǎng)共經(jīng)過(guò)約 25 次爆破。具體采場(chǎng)拉槽區(qū)爆破規(guī)劃如圖2所示。

方案二：①拉槽爆破：主要以天井作為自由面與補(bǔ)償空間，對(duì)天井周圍的一圈拉槽孔進(jìn)行自下而上分層拉槽爆破，分層爆破高度 9.0m～10.0m，共規(guī)劃2次拉槽爆破。其中分層崩礦高度初步設(shè)計(jì)為9.0m～10m 時(shí)，既可以利用φ2.0m的切割天井作為自由面，也可以以底部空間為自由面，增大爆破破巖能量利用率，減少拉槽區(qū)炮孔的爆破后沖破壞作用（若分層崩礦高度為全高40m或者半高20m，則爆破自由面僅為中心的切割天井，爆破夾制性較大，爆破條件差，易造成周圍炮孔破壞）。 ②破頂爆破：經(jīng)過(guò)2次拉槽爆破至頂板厚度為 20m 時(shí)采用破頂爆破。 ③側(cè)崩爆破：破穿上部鑿巖硐室后采用全孔一次側(cè)向爆破，經(jīng)二十多次側(cè)崩爆破采完整個(gè)采場(chǎng)，整個(gè)采場(chǎng)共經(jīng)過(guò)約 25 次爆破。具體采場(chǎng)拉槽區(qū)爆破規(guī)劃如圖3所示。

圖3 F650～2-1 方案二爆破規(guī)劃

1.3 對(duì)比分析

兩種方案主要區(qū)別在于拉槽區(qū)的爆破方式，在爆破條件、采場(chǎng)穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、施工難易程度四個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析。

1.3.1 爆破條件

方案一：第二次拉槽爆破以天井和下部硐室作為自由面和補(bǔ)償空間，夾制性較小，對(duì)后排炮孔保護(hù)較好，且每次拉槽爆破后在下部形成了更大的自由面與補(bǔ)償空間，能夠?yàn)楹罄m(xù)爆破提供更大的自由面與補(bǔ)償空間；方案二：第二次拉槽爆破主要以天井作為自由面和補(bǔ)償空間，夾制性 較大，對(duì)后排炮孔的損傷較大，在拉槽結(jié)束后形成的補(bǔ)償空間較小，對(duì)于后幾次的拉槽爆破提供的自由面較小。

1.3.2 采場(chǎng)穩(wěn)定性

方案一：在拉槽爆破完成后可在采場(chǎng)長(zhǎng)度方向形成“弧形”的自穩(wěn)窿形線頂板，有利于減少頂板應(yīng)力集中，提高采場(chǎng)頂板穩(wěn)定性；方案二：在拉槽爆破完成后采場(chǎng)在長(zhǎng)度與寬度方向均形成“直角”型厚大頂板，在頂板直角處容易形成應(yīng)力集中，該部分礦體垮落性較大，不利于頂板穩(wěn)定。

1.3.3 經(jīng)濟(jì)性

方案一：由于需要形成頂板自穩(wěn)窿形線，所以每次爆破時(shí)拉槽區(qū)域外形成窿形線的炮孔數(shù)量較多且爆破孔深較淺（4m～5m），其裝藥方式主要有兩種：

①采用導(dǎo)爆索全孔深鋪設(shè)。這樣會(huì)造成炮孔上部25m～35m 導(dǎo)爆索的浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)性較差。②采用60m 導(dǎo)爆管雷管代替導(dǎo)爆索。采用導(dǎo)爆管雷管起爆的裝藥方式時(shí)，在爆破施工后導(dǎo)爆管與堵塞填砂容易擠死在孔內(nèi)，易造成堵孔問(wèn)題，故需要在下次爆破作業(yè)前使用鉆機(jī)進(jìn)行清孔作業(yè)，此外，由于每孔需要多次爆破，所需的水泥托與鐵絲耗材較多，所以經(jīng)濟(jì)成本較高[2]。

方案二：?jiǎn)未伪品秶^小，孔數(shù)較少，單孔爆破次數(shù)較少，故導(dǎo)爆索、水泥托、鐵絲等爆破耗材利用率高，經(jīng)濟(jì)成本較低。

1.3.4 施工難易程度

方案一：爆破范圍較大、爆破孔數(shù)較多，水泥托堵孔、起爆條藥加工、頂部填砂等工作量較大，具有工作量大、施工難度大的缺點(diǎn)，此外由于形成窿形線的炮孔需要多次爆破，故對(duì)于整個(gè)采場(chǎng)回采而言加大了爆破準(zhǔn)備工作量以及施工管理難度；方案二：爆破孔數(shù)較少，堵孔、起爆條藥加工、頂部填砂等工作量較小，故具有工作量小、施工難度小、施工速度快的優(yōu)點(diǎn)。將以上爆破效果、采場(chǎng)穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、施工難易程度四個(gè)方面的對(duì)比分析統(tǒng)計(jì)為表1

表1 方案一、方案二對(duì)比表

2 結(jié)論

綜合上述分析，可知方案一在爆破條件、采場(chǎng)穩(wěn)定性方面具有較大優(yōu)勢(shì)，而方案二在經(jīng)濟(jì)性、施工難易程度方面具有很大優(yōu)勢(shì)。因此，在后期采場(chǎng)試驗(yàn)階段建議優(yōu)先使用方案一的爆破方式以保證采場(chǎng)的爆破效果以及采場(chǎng)穩(wěn)定性，在經(jīng)過(guò)兩種方案的試驗(yàn)后，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破效果、采場(chǎng)穩(wěn)定性、實(shí)際爆破材料耗材成本、施工難易程度對(duì)比分析對(duì)兩種方案作出取舍。綜合所述，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際爆破環(huán)境進(jìn)行靈活選擇，因地制宜，考慮到工程的爆破條件及爆破環(huán)境等側(cè)重方向，合理選擇。