大深孔爆破在某礦山采礦中的應用

周運久，陳 燦

（1.安徽省司爾特肥業股份有限公司宣城市宣州區馬尾山硫鐵礦，安徽 宣城 242041；2.銅陵有色設計研究院，安徽 銅陵 244000）

1 大直徑深孔爆破方案

1.1 鑿巖

深孔拉槽事實上就是為采礦爆破創造自由面，提高爆破效果。根據爆破成井技術，結合爆破自由面的情況，可將深孔掏槽方式分為兩種：一種是利用與裝藥深孔相平行的空孔(不裝藥)作為自由面，各掏槽孔順序起爆，掏槽、擴槽形成槽腔；另一種則是利用爆破漏斗原理，采用球形藥包裝藥，以底部為自由面，向下爆破形成倒置漏斗槽腔。結合礦山實際，在進行大量的科研試驗的基礎上，對其拉槽布孔方式進行了優化，如下圖1所示，拉槽區中間施空孔，外圍 4個孔形成一束孔，同時起爆，形成 束狀孔。側崩區炮孔采用平行深孔、條形柱下斜插孔的組合 布置方式，參考相關礦山165mm直徑爆破孔網參數，選取 3.0m＊3.0m，邊幫孔采用控制爆破技術，孔間距取2.0m。

潛孔鉆機操作人員要嚴格按圖紙施工，不得改動孔口的位置，掌握好鉆機的機械性能，開孔一定嚴格實行二次定位，潛孔鉆機操作人員在鑿巖時一定要注意鉆機的沖擊和回轉速度匹配關系[1]，要適應巖性的變化，特別對于比較破碎和平滑的節理面，推進壓力不宜過高，以防卡鉆和增大孔的偏斜，確保采場中間孔的偏斜率小于3%，力爭達到小于1%。

圖1 拉槽區炮孔布置

1.2 爆破

圖2 F650～2-1 方案一爆破規劃

方案一：①拉槽爆破：大直徑深孔爆破時，首先以拉槽天井以及 下部空間為自由面自下而上分層拉槽爆破，每次拉槽爆破高度5.0m～6.5m，并在各次拉槽爆破過程中將兩側炮孔爆破約 4m 高度以形成“窿形線”，可以提高頂板穩定性以及為之后的拉槽爆破提供更大的自由面、補償空間，初步規劃3次拉槽爆破。②破頂爆破：由于采場跨度較大，為確保上部硐室作業安全，經過3次拉槽爆破至頂板厚度為20m 時采用破頂爆破。③側崩爆破：破穿上部鑿巖硐室后采用全孔一次側向爆破，側向崩礦具有爆破次數少、效率高、成本低、大塊率低的優點，經二十多次側崩爆破采完整個采場，整個采場共經過約 25 次爆破。具體采場拉槽區爆破規劃如圖2所示。

方案二：①拉槽爆破：主要以天井作為自由面與補償空間，對天井周圍的一圈拉槽孔進行自下而上分層拉槽爆破，分層爆破高度 9.0m～10.0m，共規劃2次拉槽爆破。其中分層崩礦高度初步設計為9.0m～10m 時，既可以利用φ2.0m的切割天井作為自由面，也可以以底部空間為自由面，增大爆破破巖能量利用率，減少拉槽區炮孔的爆破后沖破壞作用（若分層崩礦高度為全高40m或者半高20m，則爆破自由面僅為中心的切割天井，爆破夾制性較大，爆破條件差，易造成周圍炮孔破壞）。 ②破頂爆破：經過2次拉槽爆破至頂板厚度為 20m 時采用破頂爆破。 ③側崩爆破：破穿上部鑿巖硐室后采用全孔一次側向爆破，經二十多次側崩爆破采完整個采場，整個采場共經過約 25 次爆破。具體采場拉槽區爆破規劃如圖3所示。

圖3 F650～2-1 方案二爆破規劃

1.3 對比分析

兩種方案主要區別在于拉槽區的爆破方式，在爆破條件、采場穩定性、經濟性、施工難易程度四個方面進行對比分析。

1.3.1 爆破條件

方案一：第二次拉槽爆破以天井和下部硐室作為自由面和補償空間，夾制性較小，對后排炮孔保護較好，且每次拉槽爆破后在下部形成了更大的自由面與補償空間，能夠為后續爆破提供更大的自由面與補償空間；方案二：第二次拉槽爆破主要以天井作為自由面和補償空間，夾制性 較大，對后排炮孔的損傷較大，在拉槽結束后形成的補償空間較小，對于后幾次的拉槽爆破提供的自由面較小。

1.3.2 采場穩定性

方案一：在拉槽爆破完成后可在采場長度方向形成“弧形”的自穩窿形線頂板，有利于減少頂板應力集中，提高采場頂板穩定性；方案二：在拉槽爆破完成后采場在長度與寬度方向均形成“直角”型厚大頂板，在頂板直角處容易形成應力集中，該部分礦體垮落性較大，不利于頂板穩定。

1.3.3 經濟性

方案一：由于需要形成頂板自穩窿形線，所以每次爆破時拉槽區域外形成窿形線的炮孔數量較多且爆破孔深較淺（4m～5m），其裝藥方式主要有兩種：

①采用導爆索全孔深鋪設。這樣會造成炮孔上部25m～35m 導爆索的浪費，經濟性較差。②采用60m 導爆管雷管代替導爆索。采用導爆管雷管起爆的裝藥方式時，在爆破施工后導爆管與堵塞填砂容易擠死在孔內，易造成堵孔問題，故需要在下次爆破作業前使用鉆機進行清孔作業，此外，由于每孔需要多次爆破，所需的水泥托與鐵絲耗材較多，所以經濟成本較高[2]。

方案二：單次爆破范圍較小，孔數較少，單孔爆破次數較少，故導爆索、水泥托、鐵絲等爆破耗材利用率高，經濟成本較低。

1.3.4 施工難易程度

方案一：爆破范圍較大、爆破孔數較多，水泥托堵孔、起爆條藥加工、頂部填砂等工作量較大，具有工作量大、施工難度大的缺點，此外由于形成窿形線的炮孔需要多次爆破，故對于整個采場回采而言加大了爆破準備工作量以及施工管理難度；方案二：爆破孔數較少，堵孔、起爆條藥加工、頂部填砂等工作量較小，故具有工作量小、施工難度小、施工速度快的優點。將以上爆破效果、采場穩定性、經濟性、施工難易程度四個方面的對比分析統計為表1

表1 方案一、方案二對比表

2 結論

綜合上述分析，可知方案一在爆破條件、采場穩定性方面具有較大優勢，而方案二在經濟性、施工難易程度方面具有很大優勢。因此，在后期采場試驗階段建議優先使用方案一的爆破方式以保證采場的爆破效果以及采場穩定性，在經過兩種方案的試驗后，可根據現場爆破效果、采場穩定性、實際爆破材料耗材成本、施工難易程度對比分析對兩種方案作出取舍。綜合所述，根據現場的實際爆破環境進行靈活選擇，因地制宜，考慮到工程的爆破條件及爆破環境等側重方向，合理選擇。