深孔一次爆破成井技術(shù)在武山銅礦的實(shí)踐應(yīng)用

葉 超，黃惟盛

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 引言

武山銅礦區(qū)由南北兩個(gè)礦帶組成，南礦帶為典型矽卡巖礦床，北礦帶屬層控礦床。巖石普氏硬度系數(shù)f≈8～10，松散系數(shù)k＝1.6。井下采礦方法主要以下向水平進(jìn)路式膠結(jié)充填和下向水平進(jìn)路式水沙充填采礦法為主。

武山銅礦長期以來井下各中段及分段礦層中的天井掘進(jìn)施工，習(xí)慣采用普通法施工。普通法掘進(jìn)天井存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)高等缺點(diǎn)。為改變目前天井掘進(jìn)施工落后局面，在技術(shù)及設(shè)備允許的情況下，提出采用“深孔一次爆破成井技術(shù)”掘進(jìn)天井并在北礦帶層控礦床砂巖中進(jìn)行了試驗(yàn)。

2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 天井巖體的補(bǔ)償空間

天井規(guī)格：2.0m×2.0m、垂深9.5 m，上、下部巷道斷面規(guī)格：8.367m2。分段爆破后，其碎脹的巖石體積( Vz ) 必須小于天井上、下部巷道可作補(bǔ)償空間的體積（Vb）。Vz、Vb的按下列公式確定［1-2］:

Vz=S×H×（k-1）

Vb=（S上+S下）×L

式中: S為天井?dāng)嗝娣e，m2；L為天井邊長，m；H為天井垂深，m； S上、S下為上下部巷道斷面積；k為巖石碎脹系數(shù)，中硬巖取k =1.6。

經(jīng)計(jì)算：Vz=S×H×（k-1）=L2×H×（k-1）

=22×9.5×（1.6-1）=22.8m3

Vb=（S上+S下）×L=（8.367+8.367）×2=33.5m3

Vz＜Vb，滿足碎脹要求

2.2 炮眼布置

2.2.1 掏槽孔間距的確定

按空孔的補(bǔ)償空間計(jì)算孔距a，掏槽孔所爆破巖石的碎脹，應(yīng)能容納在空孔和原巖原始空隙內(nèi)，即有

式中：D為空孔直徑，D=110mm；d為掏槽孔直徑，d=60mm；k為巖石碎脹系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)中硬巖石取k=1.6。

計(jì)算得a=314mm 。

考慮到鉆孔的最大偏斜值(100mm)，初步確定其間距為185mm，共布置5個(gè)孔，其中：4個(gè)空心孔和1個(gè)掏槽孔。

2.2.2 輔助眼間距的確定

由于天井的斷面較大，在掏槽孔之外布置2圈輔助孔，第1圈輔助孔距離掏槽裝藥孔0.4m，均勻布置4個(gè)，炮孔間距556mm；第2圈輔助孔距離掏槽裝藥孔0.77m，均勻布置4個(gè)，炮孔間距1089mm。

2.2.3 周邊眼間距的確定

瑞典蘭格福爾斯提出的周邊眼間距；E＝（12～16）d＝（12～16）×60＝ 720～960 mm ；考慮該爆破工程及武山北帶巖石性質(zhì)，根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)超深孔爆破參數(shù)確定周邊眼間距E=1000mm，炮孔數(shù)目共計(jì)8個(gè)。炮眼布置及尺寸見圖1：深孔一次爆破成井布孔示意圖。

2.3 炮孔裝藥量

2.3.1 掏槽孔裝藥

掏槽孔由4個(gè)空孔和1個(gè)裝藥孔組成，裝藥孔采用φ32mm藥卷，捆綁至細(xì)竹片上下放，軸向連續(xù)柱狀裝藥。裝藥按兩支藥卷一簇捆扎在細(xì)竹片上，裝藥高度8.7m。

2.3.2 輔助孔裝藥

輔助孔由8個(gè)裝藥孔組成，裝藥孔采用φ32mm藥卷，捆綁至細(xì)竹片上下放，軸向連續(xù)柱狀裝藥。裝藥按兩支藥卷一簇捆扎在細(xì)竹片上，裝藥高度8.7m。

圖1 深孔一次爆破成井布孔示意圖

2.3.3 周邊孔裝藥

周邊孔由8個(gè)裝藥孔組成，裝藥孔采用φ32mm藥卷，捆綁至細(xì)竹片上下放，軸向連續(xù)柱狀裝藥。裝藥按一支藥卷一簇捆扎在細(xì)竹片上，裝藥高度8.5m［3-4］。具體裝藥爆破參數(shù)見表1：深孔一次爆破成井爆破參數(shù)表。

2.4 爆破順序和起爆網(wǎng)路

根據(jù)有關(guān)公式計(jì)算及國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)值，選擇非電毫秒導(dǎo)爆管雷管，孔內(nèi)延期起爆。起爆網(wǎng)路采用非電串并聯(lián)起爆網(wǎng)路［5-6］。

表1 深孔一次爆破成井爆破參數(shù)表

3 爆破成井施工

3.1 炮孔施工

深孔一次爆破成井技術(shù)成敗關(guān)鍵在鉆孔偏斜率，要求鉆孔偏斜不大于1%。為保證鉆孔質(zhì)量，礦山選派精干人員進(jìn)行施工及技術(shù)指導(dǎo)，采用KD-150型坑道鉆機(jī)進(jìn)行炮孔的施工。如圖2所示為：深孔一次爆破成井炮孔施工。

圖2 深孔一次爆破成井炮孔施工

3.2 裝藥施工

裝藥前先打開所有的臨時(shí)封堵編織袋，測量炮孔深。如果孔內(nèi)有碎石等堵住，需用高壓風(fēng)進(jìn)行清理，直至炮孔疏通。確認(rèn)所有炮孔合格后，除掏槽孔4個(gè)空孔外，其余所有炮孔孔底采用木楔堵孔，再回填細(xì)沙0.5m，孔口采用炮泥進(jìn)行封堵。

掏槽孔及輔助孔裝藥時(shí)，因兩支炸藥直徑之和大于炮孔直徑，故均需手工對炸藥進(jìn)行搓制加工，以便于炸藥能順利裝入炮孔中。為確保炮孔中炸藥順利起爆，掏槽孔按每孔3發(fā)同段位雷管從孔底第2簇炸藥處開始均勻間隔安置，輔助孔和周邊孔按每孔2發(fā)同段位雷管從孔底第2簇炸藥處開始均勻間隔安置。

3.3 爆破網(wǎng)路施工

由各孔內(nèi)引出的導(dǎo)爆管共計(jì)35根，將其捆扎成兩束，每束捆扎兩發(fā)1段導(dǎo)爆管雷管，然后將這4根導(dǎo)爆管再捆扎成一束，接入兩發(fā)1段導(dǎo)爆管雷管，并引至安全地帶，最后采用起爆器進(jìn)行激發(fā)引爆。

4 爆破實(shí)施效果

在爆破后對相關(guān)區(qū)域進(jìn)行通風(fēng)除塵及有毒氣體檢測合格后作業(yè)人員才能進(jìn)入現(xiàn)場。經(jīng)現(xiàn)場檢查，本次深孔一次爆破成井技術(shù)所形成的天井，輪廓清晰，斷面完整，天井上下爆通。現(xiàn)場成井效果如圖3所示為：深孔一次爆破成井現(xiàn)場效果。

圖3 深孔一次爆破成井現(xiàn)場效果

5 結(jié)語

武山銅礦深孔一次爆破成井技術(shù)的實(shí)踐證明：

（1）利用深孔一次爆破成井技術(shù)替代普通法進(jìn)行天井的掘進(jìn)是可行的。

（2）深孔一次爆破成井技術(shù)進(jìn)行天井的掘進(jìn)是一種安全、高效、經(jīng)濟(jì)的施工方式。

（3）保證深孔一次爆破成井的關(guān)鍵是選擇合理的掏槽方式、爆破參數(shù)和施工質(zhì)量。

（4）建議繼續(xù)進(jìn)行深孔一次爆破成井技術(shù)的試驗(yàn)研究，以求獲得最適合武山銅礦爆破成井方案和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。