深孔一次爆破成井技術在武山銅礦的實踐應用

葉 超，黃惟盛

（江西銅業集團有限公司 武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 引言

武山銅礦區由南北兩個礦帶組成，南礦帶為典型矽卡巖礦床，北礦帶屬層控礦床。巖石普氏硬度系數f≈8～10，松散系數k＝1.6。井下采礦方法主要以下向水平進路式膠結充填和下向水平進路式水沙充填采礦法為主。

武山銅礦長期以來井下各中段及分段礦層中的天井掘進施工，習慣采用普通法施工。普通法掘進天井存在勞動強度大、作業效率低、安全風險高等缺點。為改變目前天井掘進施工落后局面，在技術及設備允許的情況下，提出采用“深孔一次爆破成井技術”掘進天井并在北礦帶層控礦床砂巖中進行了試驗。

2 爆破參數設計

2.1 天井巖體的補償空間

天井規格：2.0m×2.0m、垂深9.5 m，上、下部巷道斷面規格：8.367m2。分段爆破后，其碎脹的巖石體積( Vz ) 必須小于天井上、下部巷道可作補償空間的體積（Vb）。Vz、Vb的按下列公式確定［1-2］:

Vz=S×H×（k-1）

Vb=（S上+S下）×L

式中: S為天井斷面積，m2；L為天井邊長，m；H為天井垂深，m； S上、S下為上下部巷道斷面積；k為巖石碎脹系數，中硬巖取k =1.6。

經計算：Vz=S×H×（k-1）=L2×H×（k-1）

=22×9.5×（1.6-1）=22.8m3

Vb=（S上+S下）×L=（8.367+8.367）×2=33.5m3

Vz＜Vb，滿足碎脹要求

2.2 炮眼布置

2.2.1 掏槽孔間距的確定

按空孔的補償空間計算孔距a，掏槽孔所爆破巖石的碎脹，應能容納在空孔和原巖原始空隙內，即有

式中：D為空孔直徑，D=110mm；d為掏槽孔直徑，d=60mm；k為巖石碎脹系數，根據經驗中硬巖石取k=1.6。

計算得a=314mm 。

考慮到鉆孔的最大偏斜值(100mm)，初步確定其間距為185mm，共布置5個孔，其中：4個空心孔和1個掏槽孔。

2.2.2 輔助眼間距的確定

由于天井的斷面較大，在掏槽孔之外布置2圈輔助孔，第1圈輔助孔距離掏槽裝藥孔0.4m，均勻布置4個，炮孔間距556mm；第2圈輔助孔距離掏槽裝藥孔0.77m，均勻布置4個，炮孔間距1089mm。

2.2.3 周邊眼間距的確定

瑞典蘭格福爾斯提出的周邊眼間距；E＝（12～16）d＝（12～16）×60＝ 720～960 mm ；考慮該爆破工程及武山北帶巖石性質，根據國內外有關超深孔爆破參數確定周邊眼間距E=1000mm，炮孔數目共計8個。炮眼布置及尺寸見圖1：深孔一次爆破成井布孔示意圖。

2.3 炮孔裝藥量

2.3.1 掏槽孔裝藥

掏槽孔由4個空孔和1個裝藥孔組成，裝藥孔采用φ32mm藥卷，捆綁至細竹片上下放，軸向連續柱狀裝藥。裝藥按兩支藥卷一簇捆扎在細竹片上，裝藥高度8.7m。

2.3.2 輔助孔裝藥

輔助孔由8個裝藥孔組成，裝藥孔采用φ32mm藥卷，捆綁至細竹片上下放，軸向連續柱狀裝藥。裝藥按兩支藥卷一簇捆扎在細竹片上，裝藥高度8.7m。

圖1 深孔一次爆破成井布孔示意圖

2.3.3 周邊孔裝藥

周邊孔由8個裝藥孔組成，裝藥孔采用φ32mm藥卷，捆綁至細竹片上下放，軸向連續柱狀裝藥。裝藥按一支藥卷一簇捆扎在細竹片上，裝藥高度8.5m［3-4］。具體裝藥爆破參數見表1：深孔一次爆破成井爆破參數表。

2.4 爆破順序和起爆網路

根據有關公式計算及國內外的經驗值，選擇非電毫秒導爆管雷管，孔內延期起爆。起爆網路采用非電串并聯起爆網路［5-6］。

表1 深孔一次爆破成井爆破參數表

3 爆破成井施工

3.1 炮孔施工

深孔一次爆破成井技術成敗關鍵在鉆孔偏斜率，要求鉆孔偏斜不大于1%。為保證鉆孔質量，礦山選派精干人員進行施工及技術指導，采用KD-150型坑道鉆機進行炮孔的施工。如圖2所示為：深孔一次爆破成井炮孔施工。

圖2 深孔一次爆破成井炮孔施工

3.2 裝藥施工

裝藥前先打開所有的臨時封堵編織袋，測量炮孔深。如果孔內有碎石等堵住，需用高壓風進行清理，直至炮孔疏通。確認所有炮孔合格后，除掏槽孔4個空孔外，其余所有炮孔孔底采用木楔堵孔，再回填細沙0.5m，孔口采用炮泥進行封堵。

掏槽孔及輔助孔裝藥時，因兩支炸藥直徑之和大于炮孔直徑，故均需手工對炸藥進行搓制加工，以便于炸藥能順利裝入炮孔中。為確保炮孔中炸藥順利起爆，掏槽孔按每孔3發同段位雷管從孔底第2簇炸藥處開始均勻間隔安置，輔助孔和周邊孔按每孔2發同段位雷管從孔底第2簇炸藥處開始均勻間隔安置。

3.3 爆破網路施工

由各孔內引出的導爆管共計35根，將其捆扎成兩束，每束捆扎兩發1段導爆管雷管，然后將這4根導爆管再捆扎成一束，接入兩發1段導爆管雷管，并引至安全地帶，最后采用起爆器進行激發引爆。

4 爆破實施效果

在爆破后對相關區域進行通風除塵及有毒氣體檢測合格后作業人員才能進入現場。經現場檢查，本次深孔一次爆破成井技術所形成的天井，輪廓清晰，斷面完整，天井上下爆通。現場成井效果如圖3所示為：深孔一次爆破成井現場效果。

圖3 深孔一次爆破成井現場效果

5 結語

武山銅礦深孔一次爆破成井技術的實踐證明：

（1）利用深孔一次爆破成井技術替代普通法進行天井的掘進是可行的。

（2）深孔一次爆破成井技術進行天井的掘進是一種安全、高效、經濟的施工方式。

（3）保證深孔一次爆破成井的關鍵是選擇合理的掏槽方式、爆破參數和施工質量。

（4）建議繼續進行深孔一次爆破成井技術的試驗研究，以求獲得最適合武山銅礦爆破成井方案和經濟技術指標。