上向扇形中深孔爆破工藝優化

孟 航，劉文清

上向扇形中深孔爆破工藝優化

孟 航，劉文清

(平泉小寺溝礦業有限公司，河北 承德市 067500)

平泉小寺溝礦業有限公司原爆破工藝爆破振動大、眉線破壞嚴重、大塊率較高，時常出現“懸頂”和“貼墻”等現象，給礦山穩定生產帶來了一定困擾。針對以上情況，通過優化爆破微差分段、改善炮孔堵塞長度和合理布置炮孔等技術手段，改善了礦山爆破效果，消除了“懸頂”和“貼墻”等現象，保證了礦山持續穩定的生產。

中深孔;擠壓爆破;微差爆破;堵塞長度

小寺溝銅礦是1970年代初開始建設的全國第一座地下內燃無軌試驗礦山，2012年9月由河北省國控礦業開發投資有限公司收購控股。

礦山采用上向扇形中深孔排間分段擠壓爆破工藝進行落礦，此工藝爆破振動大，影響附近村民生活，村民曾多次干擾礦山正常生產，與此同時，此爆破工藝眉線破壞嚴重，大塊率較高，并時常出現“貼墻”“懸頂”等現象，造成無法裝藥、鏟裝效率低、出礦貧化高等不利因素，嚴重影響工程進度，因此優化爆破工藝，調整爆破參數勢在必行。

1 礦山原爆破工藝

小寺溝銅礦的礦體呈狹長條帶狀，局部呈現為脈狀和小扁豆體狀，走向西北，傾向西南，局部有反傾，傾角46°~86°，多集中65°左右，屬于急傾斜中厚礦體。礦石主要為蛇紋石大理巖化銅礦石，蛇紋石化銅礦石，礦石硬度系數=8~10。礦體下盤圍巖主要為薊縣系迷霧山組灰巖，上盤主要為花崗斑巖，其次為白云質灰巖。

礦山采用平硐?斜坡道聯合開拓、無底柱分段崩落法采礦、上向扇形中深孔排間分段擠壓爆破落礦、內燃無軌設備運輸的方式開采礦石。

小寺溝銅礦礦區南部有村莊，村莊距設計圈定巖石移動范圍最近點為216 m，距最近開采礦體水平距離為460 m，垂直距離為105 m，直線距離為472 m。

礦山爆破采用2號巖石管狀乳化炸藥，其直徑為70 mm，長度為45 cm，并以徑向不耦合連續裝藥結構進行孔內微差爆破，每次爆破兩排，每一排為一段，排間間隔一段，為典型的無底柱分段崩落爆破工藝。

礦山回采進路為寬4 m，高3.5 m的1/3三心拱巷道，進路間距為12.5 m，分段高度有15，20 m兩種，排距為2.8 m，排面傾角為90°，孔底距為2.5 ~3.2 m，邊孔角為45°或50°，炮孔直徑為80 mm，炮孔填塞長度以3，5 m交錯布置，一次爆破炸藥量為1.2~2 t，每段爆破炸藥量為0.6~1 t。

爆破采用導爆管—導爆索復式孔口起爆方式起爆，炮孔均勻布置，前后兩排各個炮孔在垂直回采進路巷道方向上投影重合。

2 優化內容及優化后參數

2.1 優化內容

（1）優化爆破分段。將原每排一段，每次爆破兩排，優化為每排三段，一次爆破兩排的爆破方式，增加爆破段數降低每段最大爆破藥量，從本質上降低爆破振動源頭，達到降振目的，同時爆破段數增加有利于降低大塊率[1]。

（2）優化炮孔布置，降低排距。將原每排炮孔中間孔對稱均勻布置，改進為中間對稱雙孔、孔底距（2.7~2.2 m）逐漸變小的布孔方式，將均勻布孔變為均勻布置爆破能量[2]；將前后兩排孔邊孔角以第一排45°和第二排45°~50°進行交錯布置（可5°范圍內調整，以不產生憋炮為原則），目的是錯開前后排炮孔，增強爆破的剪切作用，降低大塊率；將原來的2.8 m排距降為2.4 m，增加爆破能量，降低阻力，防止空間擊穿現象，同時也減少“貼墻”與“懸頂”事故[3?4]。

（3）優化堵塞長度。在原3 m和5 m堵塞長度的基礎上調整爆破堵塞長度，以孔口爆破能量的角度來確定堵塞長度，防止孔口部位出現3倍及以上的裝藥密度，并將邊孔堵塞/2長度[3]。將用炸藥袋、炸藥箱片堵塞，強制更換為炮泥堵塞，以增強爆破后高壓爆破氣體的作用，促使礦石裂隙進一步擴展，增強爆生氣體的破碎作用，同時降低爆破對孔口的直接作用。

布孔與堵塞情況如圖1所示。

圖1 炮孔布置與孔口堵塞

（4）優化裝藥結構。利用2號巖石管狀乳化炸藥做起爆藥，改性粉狀銨油炸藥做主爆藥，主爆藥用裝藥器進行裝藥，更換炸藥不僅增加裝藥效率，而且炸藥價格優惠，節省了成本；利用雙導爆管雷管進行孔底起爆，導爆管雷管布置于2號巖石管狀乳化炸藥內，并用膠帶將導爆管固定在管藥上，再送入孔底后用裝藥器進行主爆破藥裝藥。裝藥結構如圖2所示。

圖2 裝藥結構

2.2 優化后參數

（1）炮孔參數。前排邊孔角45°，炮孔最長為17.8 m，最短為6.6 m，炮孔最長裝藥長度14.8 m，最短為5.4 m，兩排排距為2.4 m。

（2）爆破分段。前排中間孔為2段，左側炮孔為4段，右側炮孔為6段，后排中間孔為8段，左側炮孔為10段，右側炮號孔為12段。第一排總裝藥量為1272 kg，第二排總裝藥量為1088 kg，最大一段裝藥量為561 kg。

（3）前后排炮孔。前后排炮孔的投影不重合，前后排炮孔垂直投影的孔底距在0.7~1.7 m范圍變動。每排炮孔堵塞長度最長為6.1 m，最短為1.2 m。

（4）根據礦體具體情況，可視情況調整爆破參數，使優化參數能適應不同采場回采要求，增強其實用性。

3 爆破效果

（1）爆破振動情況。是否達到降振效果，應看兩個主要指標，一是不對村民建筑物造成破壞。二是村民的舒適性（不感到顯著振動）。根據《爆破安全規程》規定，將村民房屋以土坯房進行界定，房屋安全的質點振動速度應降至0.45~0.9 cm/s范圍[5]。根據PLAYLE研究成果可知，人可顯著感知的震動速度為0.5~0.95 cm/s[6]，即質點振動速度在0.5 cm/s以下即可滿足需求。根據爆破振動安全距離公式，以最小距離457 m和最大一段藥量561 kg計算最近點的質點振動速度為0.36 cm/s，可知降振成功。

（2）眉線破壞、大塊率等情況。小寺溝銅礦615水平7#和10#采場采用此工藝進行爆破，采場眉線保護較好，未出現因眉線破壞導致炮孔堵塞無法裝藥的情況。以選礦顎式破碎機入料口80 cm×80 cm大塊計算，采場大塊率已降至5%以內，大塊減少同時也降低了二次爆破作業量，提高了裝巖作業效率。兩個采場均未出現“貼墻”、“懸頂”和孔間擊穿的現象，采場回采比計劃時間提前完成，取得了令人滿意的結果，保證了礦山安全、持續、穩定生產。

[1] 楊 寧,尹賢剛.中深孔回采試驗參數優化研究[J].礦業研究與開發,2018,38(12):21-24.

[2] 胡 華.對扇形中深孔爆破能量分布規律的再認識[J].金屬礦山, 1998(7):19-21.

[3] 劉全陽.北洺河鐵礦眉線保護綜合措施[J].現代礦業,2012(07): 65-66+94.

[4] 李洪源.扇形中深孔裝藥結構及爆破參數的確定[J].有色礦山, 1991(4):30-33.

[5] GB6722-2014.爆破安全規程[S].

[6] 姚 強,楊興國,李洪濤.爆破振動舒適性評價方法研究現狀及展望[J].振動與沖擊,2016,25(22):152-159.

(2019-08-01)

孟 航(1990—)，男，河北石家莊人，助理工程師，主要從事采礦工程和安全工程技術管理工作。