西溝礦溜井降段爆破技術實踐

苑 鐸 任振華

（酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司）

礦山溜井是礦巖重要的運輸通道，在礦山生產過程中發揮舉足輕重的作用［1-2］。甘肅西溝礦主采場中部的1#溜井位于地質情況復雜的O29礦層中，該礦層主要由淺灰—灰白色厚層細晶灰巖、條紋狀細晶灰巖組成；礦層呈長條狀分布，礦石解理發育易破碎，密度為1.93～2.81 g/cm3，普氏系數為3～12，抗壓強度為37.5～100.5 MPa，抗剪強度為11.2～24.5 MPa，內摩擦角為71°～85°，屬中等堅硬—堅硬的巖石［3-5］。根據采場生產計劃及組織，+3 272～+3 260 m 臺階向南推進，需要對1#溜井進行降段爆破。但由于溜井已經過多次降段，溜井口直徑已由最初設計的6 m 刷大至現在的11 m，再次降段爆破會進一步刷大溜井口直徑，且容易對井壁產生破壞，無法滿足目前安全生產現狀。為了解決此類問題重復發生，確保爆破后溜井壁的完整性，通過總結前期固定幫預裂爆破經驗，分析φ200 mm 炮孔及φ90 mm 炮孔抵抗線大小對爆破效果的影響，決定采用阿特拉斯FlexiROC T40 型潛孔鉆機配合牙輪鉆機共同穿孔，來解決溜井降段爆破可能產生的問題。

1 溜井降段存在的問題

由于上臺階長時間卸礦導致1#溜井口形成一個不規則的橢圓，且在上部卸礦口與下部溜井口之間形成一個傾角40°、頂寬11.7 m、底寬2.9 m的錐形溜槽（圖1），按照《金屬非金屬礦山安全規程》規定，鉆機穩車時，應與臺階坡頂線保持足夠的安全距離，千斤頂中心至臺階坡頂線的最小距離為1 m，牙輪鉆、潛孔鉆、鋼繩沖擊鉆機為2.5 m，松軟巖體為3.5 m［6］。采場現有牙輪鉆機穿孔位置與臺階坡頂線應至少保留2.5 m的安全距離。

按照常規降段方案，最大底盤抵抗線達到13.2 m，預計爆破后會在溜井一側形成大面積“擋墻”，不利于溜井口的清理，且后期處理擋墻時的振動也會對溜井壁造成一定的破壞，因此需要制訂出針對此特殊情況的溜井降段控制爆破方法，確保降段爆破后下部溜井壁完好，無根底擋墻，且無大塊落入溜井。

2 溜井降段爆破技術方案及實施

為保證礦山溜井使用安全，必須制定適宜的降段爆破技術方案，同時防止發生溜井堵塞事故［7-10］。根據現有穿孔設備及工藝，增加傾斜輔助孔為主爆孔創造有利的自由面，同時消除井口根底。3 排不同傾角的輔助孔位于主爆孔與溜井口之間，采用逐孔起爆方式，一層層將溜井側壁剝離，既有利于溜井坡面大塊礦石的破碎，又能將主爆孔的抵抗線控制在合理的范圍。

2.1 爆破參數設計

2.1.1 傾斜輔助孔參數

采用現有阿特拉斯FlexiROC T40 型潛孔鉆機進行傾斜輔助孔穿孔作業，孔徑90 mm；根據前期爆破試驗總結出90 mm 炮孔可以克服最大抵抗線值為3 m，決定此次溜井降段傾斜輔助孔底盤抵抗線Wd=2.5 m。傾斜輔助孔孔底距溜井下沿邊緣2.5 m，孔距取2.5 m，排距取2.5 m（此處均為孔底距離），孔口均勻分布在臺階邊緣，布孔見圖2。經計算得出孔深、孔向及傾角見表1。

2.1.2 主爆孔參數

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主爆孔采用孔徑200 mm 牙輪鉆機鉆孔，以北部臺階面為自由面，按照常規中深孔爆破參數設計，即孔距為7 m，排距為5 m，孔深為段高加超深，取平均孔深14.5 m，主爆孔與傾斜輔助孔銜接位置平滑過渡。

2.2 裝藥量

單個炮孔的裝藥量Q由被爆巖體的體積乘以炸藥單耗得出

式中，k為巖石阻力系數，一般毫秒延期爆破取1.1～1.3，此處取1.1；q為單位巖石炸藥消耗量，取0.5 kg/m3；a為孔距，m；b為排距，m；H為臺階高度，m。

經計算得出主爆孔單孔裝藥量Q1=240.63 kg，取240 kg；傾斜輔助孔裝藥量Q2=51.56 kg，取50 kg。主爆孔及傾斜輔助孔裝藥方式均為孔底集中裝藥（圖3）。

2.3 起爆網路

采用逐孔起爆方式，主爆孔內采用2發400 ms延時高精度導爆管雷管，傾斜輔助孔內采用一發，地表分別采用25、42、65 ms 延時高精度導爆管雷管進行網路連接。

2.4 爆破振動分析

爆破振動衰減公式為［11］

式中，V為爆破振動速度，cm/s；Q為最大段炸藥量，kg；R為爆破中心至測點之間的距離，m；k為場地系數；α為振動衰減系數。根據前期爆破振動測試結果分析得到的數據可知，k取值范圍為213.62～276.88，α取值范圍為1.58～1.67，此處取最小值，k=213.62，α=1.58，Q=50 kg，R=6.65 m。

計算得到最近炮孔在溜井處產生的振動速度V=84 cm/s，符合礦山溜井安全允許爆破振動速度要求。

2.5 爆破效果分析

本次溜井降段爆破使用炸藥13 440 kg，爆破巖石量57 500 t，炸藥單耗0.233 kg/t，較以往炸藥單耗下降了8.6%，爆破成本降低。爆破后未產生爆破飛石等次生災害，爆堆表面塊度較均勻，未產生大塊，72 h 內清理出溜井口，下部溜井壁完整無破壞，溜井按計劃恢復使用，達到了預期效果，見圖4。

3 結 語

（1）本次溜井降段爆破采用傾斜輔助孔和垂直主爆孔相結合的穿孔方式，有效解決了露天礦山溜井降段存在的抵抗線過大問題，同時還能控制溜井口直徑不再繼續擴大，爆破效果及爆破成本較以往均有所改善。此次溜井降段爆破試驗中傾斜輔助孔的孔網參數及裝藥量可進一步優化，最終達到降低爆破震動，減小對溜井壁破壞的目的。

（2）對于特殊溜井壁構造的高深溜井降段，必須確保作業過程安全可靠，同時還要提高爆后鏟裝效率，在保護溜井壁不被破壞的前提下，快速完成溜井口清理工作，使之能夠盡快恢復使用。