金屬礦山井下爆破技術研究

楊昀澍，白朝陽，張 鵬，高亞博

（陜西太白黃金礦業有限責任公司，陜西 寶雞 721607）

金屬和非金屬礦山的井下施工已有多年歷史，在國內外的井下施工中，最常用的是光面爆破技術，雖已取得較好的效果，但光面技術本身有較多限制，包括爆破參數、裝藥結構等，浪費材料，增加成本。而本文中提到的鉆眼爆破技術和定向斷裂爆破技術，能夠保護圍巖，降低工程成本，加快現在的掘進速度，提高爆破效率。

1 鉆眼爆破技術

1.1 爆破技術

爆破技術根據金屬礦山井下地質條件，圍巖類別為巖巷，巖石硬度8～10，使用YT28風動鑿巖機打眼，配合2.5m規格的鉆桿和φ38mm合金剛鉆頭（一字型）。爆破器材選用礦石乳化炸藥2#，嚴格按照爆破設計施工，確保鉆眼、裝藥、聯線、放炮等工序的質量，確保炮孔直、平、深度統一，根據巖性設計爆破參數，擴大炮孔利用率。

1.2 具體技術操作

①鉆眼。爆破孔鉆眼前，第一步是檢測圍巖，將周圍的活矸與浮石進行處理，依據測試情況設計人員給出設計輪廓線，標記炮眼位置，根據爆破表的布置情況進行鉆眼，同時依照定眼、定位、定基、定人和爆破說明書進行鉆眼，鉆眼結束后進行檢查，確保鉆眼平、直、準、齊[1]。②爆破。采用直言掏槽的方法，將炸藥持續填裝，瘋泥材料我們選用黃泥，使用先掏槽眼、再掏輔助眼、底眼、周邊眼、頂眼的這一順序，爆破方位有中心部位開始向四周起爆，這種方式我們稱之為并聯方式，使用銅芯塑料放炮母線，電容式起爆器起爆。裝藥：裝藥前，切斷工作面的一切電源，用壓風吹凈炮眼中的巖粉和雜物等，掏槽眼使用反向裝藥，其他炮眼使用正向裝藥，炸藥要到底，藥卷間距離緊實，孔口炮泥充填充分，裝藥時定人，統一指揮，根據爆破圖表裝填藥卷，事先檢查所有雷管、炸藥，嚴禁使用過期失效炸藥，確定后，聯線。聯線：運用并聯聯線的方式，所有雷管腳線需要進行包裹，放炮母線的接頭之間要進行緊密聯接，角線與母線相互聯接前，對工作面的所有聯接線進行依次檢查，確定沒有問題。放炮：放炮前，掩護好工作面機具和工作設備，人員撤離至距工作面100m以上的安全地帶，在各個通向放炮工作面的入口布置放炮警戒線后放炮。③爆破材料存放。爆破材料運送到工作地點后，將炸藥、導爆管分開存放于爆炸材料箱里，材料箱要安置在頂板和支護完整的地方，勿與機械、電器設備放在一起，避開通風良好的地點，妥善保存。爆炸前將材料箱放置在警戒線以外的安全地帶，準備一次爆破所需的引藥和炮泥，爆破前檢查發爆器和爆破母線[2]。

2 定向斷裂爆破技術

2.1 機理

實際上斷裂爆破機理是在爆破后形成的，由于切縫導致炸藥流量沿切縫方向聚集在一起釋放，爆炸產生的作用力會在孔壁周圍生成預裂隙，所產生的氣體會先沿著切縫的方向驅動裂隙，隨即迅速擴展成所預期的斷裂面，采用切縫引導爆炸動作與靜壓作用對爆破孔壁進行定向，同時起到了阻止其它方向力的作用。

2.2 試驗研究

定向斷裂爆破技術實質是在不更改已有設備裝配及礦山巷道掘進工學的基本前提下，采用更改裝藥結構與周邊爆破參數進行周邊定向斷裂控制[3]。

（1）爆破參數。本次研究使用淺眼光面爆破掘進，周邊眼裝藥使用與聚能管相配的φ32mm2#巖石藥卷加工成聚能藥包，周邊眼孔徑約為40mm，孔距約為600mm，孔深為1.5m，周邊抵抗線約為520mm,掏槽方式為6孔斜眼掏槽，孔深約為1.6m，輔助眼孔距700mm。若切縫寬度較大，動作用對孔壁的作用范圍也會擴大，不僅不能有效控制裂紋的擴展方向，還會沿切縫方向形成多條裂縫，經試驗，當切縫寬度為0.3mm時，沿切縫方向產生的裂紋比較長，非切縫主向次裂紋的數量較少，相鄰兩孔間的裂縫擴展速度較快，貫穿縫較大。

（2）技術準則。①正確加工聚能藥包，聚能切縫管和藥卷爆破員都按照規定制作成聚能藥包，插入雷管。②確保打孔質量符合要求，依據設計要求進行炮眼打孔，嚴格掌握炮孔的角度與孔距，保證所大的炮孔都能夠有效進行利用。③正確置入聚能藥包，管縫要按要求沿巷道輪廓線放置，將藥包送至孔底。

（3）試驗效果。本次試驗井下巷道主要經過巖層為白色、黑色閃長巖，巖石松軟破碎，發育節理、裂隙，圍巖硬度為8～12，穩定性較差，井下巷道掘進斷面4mx3.29m，使用定向斷裂技術后，巷道成型較為規整，輪廓較清晰，炸藥消耗和支護量明顯降低[4]。

3 施工安全措施

3.1 爆破作用對金屬礦山圍巖穩定性的影響

在對金屬礦山地下爆破時，在沖擊波的作用下會生成大量的高溫高壓氣體，此類氣體會通過爆炸傳遞給礦石，雖然沖擊波作用耗時較短，但伴隨傳播距離延長，沖擊波會隨著衰減成地震波或應力波，地震波作用影響下地質層會出現松動現象，爆炸源附近的圍巖遭到不同程度的損壞，繼而影響到礦山的地壓和圍巖的穩定性和整體工程的進度和質量。

3.2 施工安全措施

（1）鉆眼。鉆眼時，要堅持濕式鉆眼，必須使用干式鉆眼時，要采取防塵措施，避免鉆眼和裝藥平行作業或在殘眼上鉆眼，在鉆眼前必須檢查當前地點的安全情況，專人監護頂板安全，觀察鉆井情況，同時，當供水管無水或防塵設施未處理好，工作面據爆、殘爆情況未處理干凈，工作面出現透水預兆或其他安全隱患尚未完全排除時不得鉆眼。

（2）其他安全措施。要嚴格按照施工規定和爆破說明書規定進行鉆眼、打孔等行為，若出現不合格眼位或孔位，必須重新進行，當鉆眼或打孔工具出現異常情況時，及時停止處理，大斷面巷道施工時，必須搭設可靠牢固的工作臺，或使用臺階工作面施工，保證人員和圍巖安全。同時也要注意礦體情況，因地制宜，仔細觀察圍巖情況，確認安全后再行施工爆破。

4 結語

在進行金屬礦山井下爆破時，要基于實際，堅持理論與實際相結合，選用最優的爆破技術和掘進技術，根據礦體情況，因地制宜，將生產勘探坑道和裁切巷道相聯系，探采結合，嚴格按照施工要求和相關規定進行爆破、掘進、采礦等，降低成本，提高開采效益。