VCR法爆破成井施工常見問題及預防方法

何曉武，李 明，羅先偉，陳慶發

(1.廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦， 廣西河池市 547207;2.廣西大學資源與冶金學院，廣西南寧 530004)

銅坑礦是廣西華錫集團有限公司的主要礦石生產基地，主要開采對象為細脈帶、91#、92#礦體［1］。天井是地下礦山開拓、采準、切割工程的重要組成部分［2］，銅坑礦作為一個年采、出礦量達到200萬t/a以上的大型地下礦山，在生產過程中，需要施工不少的直通空區的排廢溜井及深度達40 m以上的回風、放礦天井。該類天井不具備普通法、吊罐法等常用施工法所需的施工條件或者施工難度極大，需要采用爆破成井來施工井筒。由于深孔一次成井爆破技術對巖層情況、鑿巖施工要求高，實際生產過程中難以保證，銅坑礦采用VCR法進行天井爆破施工。

1 爆破成井施工工藝

1.1 爆破原理

VCR法爆破成井就是利用利文斯頓爆破漏斗理論，進行下向分段爆破形成所需要斷面和高度的天井［3］。

銅坑礦主要在上中段聯道或空區頂部排廢聯道內采用100 B鉆機向底部聯道或底部空區頂板施工一組平行的大直徑深孔，利用VCR法分次爆破形成所需井筒工程。

1.2 布孔形式及鑿巖參數

設計井筒斷面為3 m×3 m，共布置直徑為90 mm的下向平行中深孔21個。其中掏槽眼5個，輔助眼8個，周邊眼8個。炮孔布置如圖1所示。

1.3 爆破施工方法

鑿巖施工完成后，先由技術員對各孔進行驗收。一般情況下，掏槽眼只對1#中心孔進行裝藥，2～5#孔不裝藥，其主要作用是為掏槽爆破提供一定的擠壓空間。輔助眼原則上只對 6#、8#、10#、12#孔進行裝藥。周邊8個孔都進行裝藥。按掏槽眼→輔助眼→周邊眼的起爆順序進行爆破。

圖1 爆破成井大孔布置

裝藥時對需裝藥的孔用堵孔塞堵好孔底，然后用干燥河沙繼續堵孔，孔底堵厚0.5 m。裝藥高度0.8 ～1.2 m，裝藥完成后再回填0.5～1 m 高的河砂堵孔口。采用半秒管孔內分段孔口起爆法起爆。

2 爆破效果影響因素及易現問題

由于井筒斷面小，爆破夾制性大，對施工的要求高。大直徑深孔爆破成井成敗的主要影響因素在于裝藥結構、起爆順序的控制，其次巖層的可爆性，巖層中結構面的發育程度及炮孔的施工質量對爆破施工及效果也有較大的影響。

2.1 裝藥結構

大量實踐表明［4］，由于天井斷面小、爆破夾制性大等特點，在采用VCR法進行爆破成井施工時，裝藥結構控制不當極易產生以下幾種不利情況:

(1)藥包埋深控制過高，即藥包底部堵塞過長，在爆破后，極易在孔內形成藥壺;

(2)上部堵塞長度過長，爆破時，大量的上部堵塞物容易上沖，在上沖過程中容易聚集導致堵孔;

(3)上部堵塞長度過短，在爆破的過程中容易導致爆破能量從上部孔口泄漏，不能達到預期的爆破效果，同時孔口巖層破碎、移位導致堵孔。

(4)單孔裝藥量過多，上部炸藥爆炸能向巖層四周發散，先起爆孔爆破后導致旁邊孔孔壁坍塌，影響當次爆破效果及后續爆破工作。

2.2 結構面因素對爆破的影響

當巖體內存在較大的結構面且巖性較軟，先爆的孔會對后爆孔周邊巖體產生強烈擾動，導致巖體沿斷裂面發生較大位移錯動。若兩相臨孔延期時間較大，導致后排柱藥包在雷管起爆前被錯斷而中斷了局部藥柱傳爆，將發生局部拒爆，給后續爆破帶來極大困難。

近年銅坑礦主要開采的是92#礦體，92#礦體賦存于硅質巖中。巖石層理發育，巖層單層厚度一般在1～5 m之間，單層紋層厚度在1～5 mm之間。巖層中發育的構造結構面主要為節理和斷層。銅坑礦在進行爆破成井施工時，曾出現過由于局部存在斷層，導致先爆孔把后爆孔藥柱切斷，致使整個爆破成井失敗的現象。

2.3 炮孔施工質量對爆破的影響

炮孔的施工質量對爆破的效果也有一定的影響，主要體現在孔徑不合規格、炮孔斜交等，將直接影響爆破時裝藥結構、爆破抵抗線的控制，如控制不合理將導致拒爆、沖炮等現象產生。

3 爆破事故預防措施及解決方法

針對以上情況，為保證爆破成井施工的成功，從炮孔的施工到爆破裝藥都必須要做到精心、準確。同時為避免出現以上情況，必須采取必要的預防措施，當問題出現后必須有安全、可靠和有效的處理方法。

3.1 預防措施

(1)保證炮孔施工質量。必須嚴格按設計的點位施工炮孔，要求鑿巖工必須能掌握不同性質巖石的鉆鑿規律，保證施工的炮孔準、平、直。每個炮孔鉆完后，立即將孔口用木塞或塑料塞堵好，孔口巖石要清理干凈，防止雜物進入孔內。爆破技術人員要及時向鑿巖工了解鑿巖施工的情況，通過反渣了解布井區域的巖性，同時了解是否存在大的裂隙區或斷層等地質構造。

(2)合理控制裝藥結構。在裝藥爆破的過程中，必須合理控制裝藥結構。每次進行爆破前都應先準確測量出每個孔的數據，再根據實測數據靈活調整每個孔的藥包量、埋深及堵塞長度等參數。在確定好每個孔的裝藥結構后，必須嚴格按設計的裝藥結構進行裝藥。

(3)裝藥過程中要保證堵塞質量，堵塞料要慢慢放入孔內，同時堵塞料內不得含有碎石和易燃材料，堵塞過程中要防止導線、導爆管被砸斷、砸破。裝藥時必須采用測繩準確測量，控制好裝藥位置及裝藥量。裝藥速度不宜過快，特別是水孔的裝藥速度一定要慢，要保證乳化炸藥沉入孔底。放置起爆藥包時，雷管腳線要順直，輕輕拉緊并貼在孔壁一側，以避免腳線產生彎死而造成芯線折斷、導爆管折斷，同時可減少炮棍搗壞腳線的機會。

3.2 堵孔處理方法

通過分析，爆破成井施工過程中主要出現的問題是堵孔現象。當施工過程中出現堵孔情況時，必須先分析堵孔的原因。

(1)孔口坍塌引起堵孔。當堵孔是因為孔口坍塌引起，在確定孔內前次爆破炸藥已引爆完的情況下，可采用鋼材質釬桿捅開孔口。

(2)爆破堵塞物聚集引起堵孔。當由于前次爆破堵塞長度控制不好引起堵孔時，可通過爆破法疏通堵孔。及于堵孔堵塞物上僅安裝起爆藥包，不做充填覆蓋。通過爆破沖擊波及爆破震動疏通炮孔。

(3)巖層錯位、爆破切割引起堵孔。通過對堵孔周邊孔進行詳細測量，分析堵孔位置、堵塞長度后，可暫時不對堵孔進行爆破，通過對周邊孔采用VCR法進行爆破，整體切割掉堵孔隔層。

4 結論

(1)地下礦山生產過程中，一些直通空區的排廢溜井及深度達40 m以上的回風、放礦天井，采用常規天井施工方法施工困難，采用VCR法爆破成井技術是一種比較可行的方法。

(2)VCR法炮孔的施工質量是爆破成井的基本前提，而爆破技術則是天井爆破成敗的關鍵。通過采取有效的預防措施及合理的裝藥結構及安全的處理方法，可確保爆破成井施工成功。

［1］韋方景，黃道欽，毛建華.銅坑礦厚大礦體安全開采與大范圍地壓監測［J］.采礦技術，2009，9(3):34-36.

［2］解世俊.金屬礦山地下開采［M］.北京:冶金工業出版社，1990.

［3］中國工程爆破協會.爆破設計與施工［M］.北京.冶金工業出版社，2011.

［4］李 政，衛 明.大直徑深孔爆破成井技術在安慶銅礦的應用［J］.世界采礦快報，1998，14(8):24-25.