中深孔微差爆破切割槽快速成形技術(shù)實踐研究

摘要：在非煤礦山地下開采中，切割拉槽質(zhì)量對爆破落礦效果有重要的影響。以貴州息烽磷礦一采區(qū)切割工程為背景，針對一次爆破成井法中存在的缺陷和不足，開展了中深孔微差爆破的無切割井切割槽快速成形技術(shù)實踐研究。無切割井拉槽技術(shù)采用切割平巷作為所需的最初補償自由面，毫秒延期雷管一次微差分段爆破成形。該技術(shù)具有鑿巖效率高，爆破次數(shù)少，成槽效果好和簡單安全等優(yōu)點，能夠滿足息烽磷礦切割拉槽工作技術(shù)與安全要求，有利于礦山安全高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：切割工程；切割槽；中深孔爆破；微差爆破；快速成形

在非煤礦山地下采礦中，切割拉槽工作為回采創(chuàng)造必要的自由面和落礦空間，是回采前必須做的切割工程，一般包括掘進(jìn)切割巷道、切割天井和形成切割槽［1］。切割拉槽質(zhì)量對爆破落礦效果影響重大。切割工作中，切割天井是形成切割槽的關(guān)鍵工序，切割天井的施工速度、質(zhì)量和位置都影響著采礦方法的有效應(yīng)用［25］。目前切割天井的施工方法主要有：普通法、吊罐法、中深孔爆破法和鉆井法等［67］。

貴州息烽磷礦開采深度為+897～+610 m標(biāo)高，分4個采區(qū)開采，采用分段空場嗣后充填采礦法。一采區(qū)中段切割天井，平均井深15 m，平均直徑3 m。切割天井施工采用1次爆破成井法。采用深孔鑿巖臺車施工深孔，裝藥起爆，1次成井。該施工方法雖然1次成井，施工周期較短，但爆破裝藥量大，振動明顯，對臨近巷道圍巖破壞大，易出現(xiàn)爆破不徹底、成形差，需人工打眼2次爆破，增加了安全隱患。這已經(jīng)成為礦山亟待解決的問題。

本文針對一次爆破成井法中存在的缺陷和不足，研究實踐了基于毫秒延期雷管的無切割井拉槽一次成型微差爆破技術(shù)，切割平巷作為所需的最初補償自由面，毫秒延期雷管深孔一次微差分段爆破成形。該技術(shù)具有鑿巖效率高，爆破次數(shù)少，成槽效果好和簡單安全等優(yōu)點，能解決切割天井一次性爆破圍巖震動破壞及爆破不徹底的安全隱患等問題，施工安全性大大提高。

1息烽磷礦一采區(qū)概況

貴州息烽磷礦有限責(zé)任公司礦區(qū)面積為0.398 1 km2，設(shè)計生產(chǎn)能力為35萬t/a。礦山分為4個采區(qū)開采，+740 m標(biāo)高以上Ⅰ礦體劃分為一采區(qū)，Ⅱa礦體劃分為二采區(qū)，+740 m標(biāo)高以下Ⅰ礦體劃分為三采區(qū)，Ⅱa礦體劃分為四采區(qū)。礦山現(xiàn)進(jìn)行一采區(qū)開采，采區(qū)劃分為2個中段+740 m中段、+785 m中段，中段內(nèi)沿走向每60 m劃分為一個礦塊，礦段劃分為15 m一個分段。一采區(qū)為一陡傾斜中厚礦床，礦體傾角50°～80°，平均70°，開采范圍內(nèi)礦體平均厚度7.40 m，成層狀，穩(wěn)定連續(xù)，無礦地段和厚度不可采地段，礦層基本不分岔；頂板與燈影組白云巖正常接觸，底板在5線以西為燈影組白云巖（與F9斷層接觸），以東逐漸回歸正常，與陡山沱組砂巖正常接觸。一次回采分段高度15 m，礦房寬度20 m，礦體平均厚度7 m。采用分段空場嗣后充填采礦法開采。脈內(nèi)采切分段鑿巖巷道采用錨桿噴漿支護(hù)，礦房采礦結(jié)束后，采用高濃度砂漿（采掘碎石機）進(jìn)行充填，控制采空區(qū)塌陷。

2無切割井拉槽技術(shù)

2.1技術(shù)原理

切割工作的任務(wù)是為回采創(chuàng)造爆破的自由面，為回采鑿巖創(chuàng)造工作面，為回采爆破創(chuàng)造補償空間。在采用中深孔、深孔落礦的采礦方法中，切割槽是正式回采之前在一個完整礦塊中開挖出的具有一定尺寸規(guī)格貫穿礦塊的槽型空間。切割槽主要為礦房正式回采提供爆破自由面，同時兼做采場回風(fēng)作用。

礦山通常做法是先進(jìn)行切割天井施工，再利用天井的爆破補償空間進(jìn)行拉槽。該方法在軟碎礦巖中存在較大危險性，且進(jìn)度緩慢成本高。無切割井拉槽首先是在礦房礦體上部、下部形成切割平巷，利用切割平巷作為所需的最初補償自由面，采用裝藥深孔一次微差分段爆破，在礦房邊緣形成正常回采爆破所需的垂直于礦體走向槽型空間［8］，為正式回采服務(wù)。該技術(shù)主要適用于中厚度急傾斜礦體，尤其是傾角60°以上，厚度4～8 m的礦體，應(yīng)用效果最佳。

2.2炮孔布置

炮孔扇形布置，采用2～3排小排距扇形炮孔，以切割平巷為爆破自由面，從周邊孔開始分段起爆，逐孔抬高一次切割成槽。切割炮孔的排距為1.0 m，破碎段可以擴大到1.2 m，每排7～10個孔，炮孔直徑分別為：89 mm、120 mm。炮孔布置參數(shù)如圖1所示。

2.3爆破器材

主爆藥選用2號巖石乳化炸藥，采用毫秒延期雷管導(dǎo)爆，延時對照表見表1。

毫秒延期雷管能夠根據(jù)使用的具體條件（地質(zhì)條件、使用環(huán)境、爆破參數(shù)等），調(diào)整雷管延期時間。毫秒延期雷管具有精度高、安全便捷的特點，可以實現(xiàn)爆破精確控制，杜絕拒爆和盲炮，確保爆破安全。

2.4爆破網(wǎng)絡(luò)

炮孔平面布置見圖2，共布置炮孔21個，其中1、3、5、7、9、10、11、12、13為空孔，2、4、6、8、14、15、16、17、18、19、20、21為裝藥孔。通過毫秒延期雷管精確控制孔內(nèi)不同藥柱的起爆順序及不同的炮孔起爆順序。炮孔內(nèi)先起爆藥柱爆破形成的空間作為后續(xù)藥柱爆破的自由面。空孔內(nèi)部裝藥，作為不同裝藥炮孔爆破的自由面，空孔孔徑稍大于裝藥孔孔徑。根據(jù)礦山現(xiàn)場具體的情況，可以適當(dāng)增加空孔（大孔徑補償孔）數(shù)量，提供更多的爆破自由面，有利于提高爆破效果。

裝藥孔（2、4、6、8）為Ⅰ類孔，裝藥孔（14、15、16、17、18、19、20、21）Ⅱ類孔。Ⅰ、Ⅱ類孔裝藥參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)分別見表2。正向裝藥，炮孔內(nèi)起爆順序由下至上，炮孔間起爆順序由內(nèi)向外。

2.5鑿巖施工

由于礦體較為破碎且厚度不大，切割槽一次成槽孔深主要由采礦工藝決定。以15.0 m為一中段，扣減相應(yīng)巷道高度3.0～3.5 m，實際中深孔孔深為11.5～12.0 m。

中深孔穿孔施工采用志高UP45鑿巖臺車，切割炮孔的排間距基本和回采落礦中深孔施工相同，每排穿孔只用移動臺車一次。為保證微傾角穿孔的精準(zhǔn)，切割槽一般布置在分層巷道的穿脈口部，待切割槽炮孔布置妥后，再掘進(jìn)切割平巷并使同一礦房的各穿脈貫通。在上下分層的切割平巷能夠確保作業(yè)安全的情況下，盡量加寬和加高，充分為無井切割槽設(shè)置爆破自由空間。穿脈布置應(yīng)穿過礦體頂板1m，便于布置鑿巖穿孔作業(yè)。

3現(xiàn)場試驗

在井下765分層沿脈采準(zhǔn)巷道布置，試驗切割槽位于礦體端部，在相對獨立的采區(qū)進(jìn)行試驗，對主體生產(chǎn)采區(qū)影響較小。擬定了兩個試驗方案，對比試驗效果。

（1） 方案1

切割槽高度為12.0 m，矩形斷面尺寸為3.5×2.5 m。設(shè)計炮孔共70個，其中裝藥孔60個，空孔（大孔徑補償孔）10個。掏槽孔布置空孔8個，間距250 mm，裝藥孔12個，間距300 mm；輔助孔30個，孔間距500～600 mm；周邊孔20個，孔間距620～700 mm。掏槽中心裝1段、3段、5段和7段雷管，輔助孔依次裝8段和9段雷管，周邊孔裝10段雷管。正向起爆，采用毫秒延期雷管起爆和2號巖石乳化炸藥。

方案1爆破高度為7.5 m，爆破斷面尺寸為3.4×2.6 m，爆破未達(dá)到設(shè)計高度。炮孔布置過于密集，且個別炮孔底部未傳爆，底部掏槽失敗。

（2） 方案2

切割槽高度為12.0 m，矩形斷面尺寸為3.5×2.5 m。設(shè)計炮孔共62個，其中裝藥孔46個，空孔16個。掏槽孔布置空孔16個，間距250～400 mm，裝藥孔10個，間距400～500 mm；輔助孔20個，孔間距620～700 mm；周邊孔16個，孔間距650～700 mm。掏槽中心裝1段、3段、5段和7段雷管，輔助孔依次裝8段和9段雷管，周邊孔裝10段雷管。正向起爆，采用毫秒延期雷管起爆和2號巖石乳化炸藥。

方案2爆破高度為11.5 m，爆破斷面尺寸為3.4×2.8 m，設(shè)計高度12 m，實際高度11.5 m滿足正常回采工序所需切割槽高度。

4結(jié)論

通過中深孔微差爆破切割槽快速成形技術(shù)的實踐與研究，毫秒延期雷管無切割井拉槽一次成型微差爆破技術(shù)具有以下優(yōu)點：

（1） 方法工藝簡單，施工靈活，一次成型，能最大限度地減少因多次爆破引起的震動和沖擊，提高切割槽的質(zhì)量；

（2） 采用微差爆破，能有效控制并減少單次爆破藥量，減少爆破危害；

（3） 提高切割槽成形質(zhì)量，相比多次爆破，能降低爆破事故的概率，滿足息烽磷礦切割拉槽工作技術(shù)與安全要求，有利于礦山安全高效生產(chǎn)。

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