水平淺孔預裂爆破技術在難采破碎礦體中的研究與應用

張 虎，謝佳慧

（赤峰柴胡欄子黃金礦業有限公司，內蒙古 赤峰 024039）

赤峰柴胡欄子黃金礦業有限公司的5#礦體屬于典型的破碎、薄礦體，在礦體中節理裂隙比較多，巖石較破碎，礦體賦存條件復雜，礦體上盤為構造破碎帶，采場施工過程中頂板及上盤圍巖容易出現大面積塌落。對此，我們為了減輕爆破震動對采場頂板及上下盤圍巖的破壞，提高采場回采效率，研發出了頂板水平淺孔預裂爆破技術，下文我們將進行詳細探討。

1 項目概況

赤峰柴胡欄子黃金礦業有限公司5#礦體的采場沿礦體走向布置，長度為45m，采幅為礦體厚度，中段高度為40m。開采時間較長，2008年至今在五中段、六中段、七中段、八中段、九中段、十中段陸續回采，這幾段礦體均為形態呈脈狀，最大傾斜延深560m，走向315°,平均走向長165m。礦體總體真厚度0.84m～8.72m，平均厚度4.37m。礦石的類型主要有：含金石英脈型礦石、蝕變閃長巖型礦石及含石墨絹云母化蝕變巖型礦石。礦石結構主要有晶粒結構和碎裂結構、填隙結構以及少量的乳濁結構、浸蝕結構和殘余結構。礦石構造則以塊狀構造和浸染狀構造為主，其次為條帶狀構造和少量的斑雜狀構造。主要礦物成分有自然金、銀金礦、黃鐵礦、長石、絹云母等，其中自然金銀礦多與其他礦石共生或生長在石英裂縫、間隙中。這是典型的破碎、薄礦體。

整個項目的巖石總體上看比較破碎，目前主要采取的是無底柱淺孔留礦采礦方式進行回采，但從目前揭露的坑道看，由于掘進斷面較小，部分地段不需要支護，自然成巷，但局部地段巖石破碎，需支護，特別是礦體上盤更易塌落。這種由于采場頂板安全問題帶來的影響已經成為制約5#礦體生產的主要因素之一，我們必須要想辦法解決這一問題。

2 關于水平淺孔預裂爆破技術

水平淺孔預裂爆破是在主炮孔爆破之前起爆布置在開挖邊線的一排預裂孔，通過爆破的力的作用使相鄰孔之間形成裂縫，通過裂縫的作用，使布孔平面形成形成一個斷裂面，以減弱主爆區爆破時地震波向周邊巖體的傳播并阻斷向外發展的裂縫。再在主爆孔爆破后，沿預裂面形成一個超挖很少或沒有超挖的光滑壁面。在水平淺孔預裂爆破技術中，對各爆破參數都進行了嚴格要求：

（1）炸藥：選取爆速低、猛度低、密度低、爆炸穩定性高的低級或低中級炸藥作為預裂爆破用炸藥，一般用得比較多的是硝銨類炸藥，在本次5#礦體中，我們選擇的是直徑32毫米的2#巖石乳化炸藥。就炸藥消耗來看，炸藥每噸消耗量一般為0.2Kg～0.3Kg。我們設計計算一般按單耗量為0.25kg/t進行計算。

（2）起爆材料：起爆材料我們沒有進行特定的規定，只是在安全生產的前提下根據作業環境進行選擇而已。

（3）裝藥結構：裝藥結構是水平淺孔預裂爆破的關鍵，在5#礦體中，我們主爆孔采用耦合連續裝藥的方式，預裂孔則采用不耦合間隔裝藥。預裂孔不耦合系數一般取2～4，巖石堅硬時取小值，炮孔直徑一般為42mm，擬選用預裂孔炮孔直徑為45mm，此時不耦合系數為2.03。下圖為預裂孔和主爆孔的裝藥結構示意圖（圖1和圖2），圖中標注1為導爆管；2為水炮泥；3為炮泥；4為炸藥。

圖1 預裂孔裝藥結構示意圖

圖2 主爆空裝藥結構示意圖

（4）炮孔排距：①預裂孔間距：炮孔間距a和炮孔直徑D的關系為a＝nD，一般認為n值取7～12較合適，參考上文選擇的預裂孔直徑為45mm，則預裂孔間距為0.4m。②爆破孔排距：爆破孔排距不能太大，一般為預裂層厚度的1.2～1.5倍，擬選擇爆破孔排距為0.7m。

（5）炮孔長度：我們一般在生產中都采用的是淺孔爆破，因此選取的炮孔長度為4m，設計擬采用4m長炮孔。

（6）起爆順序：一般采用非電毫秒導爆管進行延時起爆，設計預裂孔先起爆，75ms后起爆第一排主爆孔，第一排主爆孔起爆后35ms起爆第二排主爆孔。

通過在5#礦體中通過上述步驟進行了水平淺孔預裂爆破技術爆破后，我們從38504采場的實際情況來看，發現有幾方面的改進：首先采場安全性有了極大提高，一方面頂板安全條件有了極大的改觀，另一方兩幫圍巖垮落的現象也大幅度減少；再次，效率有所提高。采用水平淺孔預裂爆破技術后，一個45m左右的采場施工工期縮短至1個半月左右，極大地提高了作業效率，由此可見，采用水平淺孔爆破技術有效的提高了采場的生產效率和安全問題。

3 水平淺孔預裂爆破技術的優勢

本次，我們在5#礦體首次在水平淺孔鑿巖爆破采用了預裂爆破，這使得采場爆破效果明顯優于光面爆破。其次，由于爆破過程中對采場頂板及上下盤圍巖沖擊減小，上下盤圍巖垮塌情況明顯減少，大部分采場均可不再進行錨網、噴漿支護，減少了支護作業量，極大的提高了作業效率。再次，爆破時間上，比采用光面爆破時回采時間縮短了14%，解決了回采時間過長造成采場頂板、上下盤圍巖長時間暴露存在的安全隱患。大大降低采場的施工難度，確保采場中作業人員安全。除此，通過增加頂板及上下盤圍巖的穩定性，降低了回采的難度和作業量，并且為回采提供了技術支撐。

經過核算，我們發現通過水平淺孔預裂爆破技術的應用，有效減輕了爆破震動對采場頂板及上下盤圍巖的破壞，從而減少了采場上下盤圍巖塌落造成的二次貧化，貧化率由17.8%左右降低至12.2%左右，極大的降低了選冶成本。

從5#礦體技術運用情況來看，該技術使用后多回收礦石量0.42萬噸，按平均品位2.35g/t計算，采場多創造經濟效益135.49萬元。除此，還有效的降低了安全成本，節約了采場支護噴漿費用，按5個采場，每個采場30m3計算，5個采場能節約施工費11.48萬元。由此可見，極大的增加了采場的工作效率和利潤空間。

4 結語

本次研究，我們首次在5#礦體將預裂爆破引入了水平淺孔鑿巖爆破中，并且通過反復試驗，有效的在爆破過程中減小了爆破震動對采場頂板及上下盤圍巖的破壞，有效的保障了保證深部破碎礦體回采過程中的高效安全，并且我們覺得該技術，具備在同類礦體條件下的礦山推廣使用的價值，當然這還需各同行不斷試驗和應用才行。