VCR法爆破成井在周油坊鐵礦的應用

雷晶　黃澤石

摘要 地下礦山生產過程中，對于一些深度達60m以上的回風、放礦天井的施工，由于客觀工程條件的限制，采用常規天井施工方法則施工困難，安全性低、且難以達到工程質量要求，而采用VCR法爆破成井技術施工則是一種比較可行的方法。本文詳細介紹了周油坊鐵礦利用爆破成井的施工工藝，并就VCR法爆破成井的應用范圍及特征進行總結。

關鍵詞 爆破成井；VCR法；施工工藝；應用范圍

1、概述

周油坊鐵礦是一座大型地下采選鐵礦山。礦山從2008年開始基建，設計年采選能力為450萬噸，采用地下開采，主、副井開拓的現代化礦山，目前開拓中段已下降到-560m中段。地表標高+40m左右，礦體為南北走向，傾向為東西。礦體平均厚度30-100m。礦山主要采用高階段大直徑深孔法開采。

天井是地下礦山開拓、采準、切割的重要通道[1]。周油坊鐵礦礦廢石溜井、風井、切割井，高度均為60m左右。應用傳統的普通法、吊罐法施工，施工進度慢，難度大，安全性較差，并且對巖層的穩固性要求較高。鑒于本礦主要采用VCR采礦工藝，為利用現有礦山鑿巖設備，提高礦山中段天掘進效率和提高安全保障，因此，周油坊鐵礦采用VCR法進行天井爆破施工。

2、VCR法爆破成井施工工藝

2.1 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[2]。周油坊鐵礦主要在上中段鑿巖硐室或聯絡道使用T150鉆機向下一中段施工大直徑垂直深孔，利用VCR法分次爆破形成所需天井。

2.2 布孔形式及鑿巖參數

周油坊鐵礦采用大直徑深孔爆破技術形成的天井.斷面規格為4m×4m，成井深度一般為55m。用T150型潛孔鉆機鉆鑿直徑165mm的下向深孔。天井布孔的關鍵在于中間的拉槽孔，拉槽方式有單孔拉槽、一字型拉槽、三角拉槽和菱形拉槽。由于周油坊礦井下天井斷面較大、并且巖石可爆性較差，因此拉槽孔采用菱形拉槽布置。考慮到天井爆破夾制性較大，應適當減小孔間距。天井大孔平面圖如圖1所示，共布置12個孔。

2.3 裝藥結構

VCR工藝主要包括：鐵絲下放封堵環、填砂、測量填砂量、導爆索下放藥包、測量藥包高度、填砂、測量填砂量、聯線起爆。施工過程中，用測繩準確測量砂面高度和藥包深度，考慮到孔數少、斷面小、爆破夾制性大等特點，適當降低藥包埋置深度，一般為1.5-1.7 m，分層藥量25kg，下部填砂高度依照底部炮孔及爆破效果進行調整，一般可控制在0.5m-1m左右，上部填砂控制在1m。最后一次爆破層應控制好爆破效果及安全，在孔口6.5m-7m范圍內一個連續裝藥起爆。據每次爆破后觀察，采用水封堵塞爆破，爆后硐室頂板巖石未有掉塊松 動現象，完全避免了爆破后炮孔堵孔的故障，孔口巖石反沖率與巖渣堵塞相比降低約80 %。（裝藥結構見圖2）； 圖2 裝藥結構圖

2.4 爆破過程及效果

VCR法天井爆破時中心孔首響，掏槽炮孔所爆巖體破碎并在即將拋出時起爆后響炮孔，中心掏槽孔與邊孔合理間隔時間為75-100ms，邊孔間微差間隔時 間為25 -50ms。在井下兩次55m深通風天井爆破中，共經歷22次爆破，平均每循環進尺2.5 m，爆破成井規格、質量均達到設計要求。

3 爆破效果影響因素及易現問題

3.1 裝藥結構對爆破效果的影響

在采用天井爆破時，如對裝藥結構控制不當，極易造成以下幾種影響：（1）藥包埋深控制過高，在爆破后，極易在孔內形成藥壺，給下次孔內裝藥造成不便；（2） 上部填砂過多，在爆破時上沖的河沙在孔內聚集容易導致堵孔；（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；因此，在裝藥過程中，應配備有專門人員對爆破前孔深、底部填充深度、裝藥高度、上部填充高度進行測量并做好詳細記錄。

3.2 結構面因素對爆破的影響

在天井爆破過程中，如遇到結構面，先爆的孔會導致后爆孔周邊巖體沿結構面發生較大位移錯動。使后爆孔內藥包的雷管中斷了局部藥柱傳爆，將發生局部拒爆，影響下一次爆破。如遇軟弱面導致堵孔，應首先采用一段輕軌（22m/Kg，長度0.5m），輕軌上部綁上繩子進行沖擊。如果不行，改用高壓風吹掃堵孔，孔內提前要灌滿水。天井中心的關鍵孔，一定要清通，否則，將會使堵孔越來越多，使后續爆破無法進行。

3.3 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很大的影響，如炮孔孔徑不合格、炮孔間的串孔，會對裝藥時的裝藥結構及爆破自由面產生影響，如控制不合理將導致拒爆、沖炮等現象產生。

4、結論

（1） 地下礦山生產過程中，一些深度較大的天井，采用常規施工方法施工困難，采用VCR法爆破成井是一種比較可行的方法。

（2）VCR法炮孔的施工質量及裝藥結構和參數是爆破成井的關鍵，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。

參考文獻

[1] 解世俊. 金屬礦山地下開采[M]. 北京： 冶金工業出版社，1990.

[2] 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.