弱擾動低貧損鑿巖爆破技術方案探討

徐大智

(中核北方鈾業(yè)有限公司，遼寧 葫蘆島市 125000)

1 礦山概況

某礦山礦體及圍巖十分破碎，風化蝕變非常嚴重，揭露后自穩(wěn)時間短，極易發(fā)生垮塌。礦體、圍巖的f系數(shù)均小于4，并且均有4～5 條發(fā)育的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，線密度大于24 條/m，遇水易泥化，礦石、圍巖巖體分級為Ⅳ～Ⅴ，井下作業(yè)安全隱患大，進路式回采礦巖自穩(wěn)能力極差。

2 減震控制爆破

針對該礦山上述礦巖條件以及現(xiàn)階段爆破存在的問題，對起爆順序、裝藥結(jié)構(gòu)以及布眼方式進行了優(yōu)化，從而盡可能地減少對上下盤破碎圍巖的擾動，為后續(xù)進行的采場支護提供有力的時間和空間，以確保井下采場的高質(zhì)量支護和安全回采。

2.1 方案一：矩形斷面分段低擾動控制爆破技術方案

本方案如圖1 所示，其具體工藝、參數(shù)如下。

圖1 方案一（單位：mm）

（1）炮孔參數(shù)。炮孔深度為2.0～2.2 m，無掏槽眼，頂眼超深0.2 m。

（2）裝藥參數(shù)。實際作業(yè)時采用耦合裝藥方式，但中間一列炮孔的裝藥系數(shù)控制在0.8 以內(nèi)，邊界孔的裝藥系數(shù)控制在0.5 以內(nèi)（裝填方式分為孔底和孔中兩種）。

（3）連線、起爆方式。炮孔打鉆完成，采用高壓風吹洗，清除雜質(zhì)。裝藥順序按照裝藥系數(shù)和導爆管雷管段別進行，裝藥時必須用木質(zhì)炮棍填塞，并且力度適中，炮孔孔口填塞長度應大于0.5 m。裝藥完成后，按照礦山現(xiàn)有的作業(yè)方式進行連線與起爆。

（4）通風、支護和出礦。爆破作業(yè)完成后，需加大采場通風力度，待炮煙散盡，確定工作面安全后，進行人工出礦和支護。支護原則為保證上下盤圍巖盡可能與支護結(jié)構(gòu)貼緊，防止出現(xiàn)大體積空洞。

2.2 方案二：倒梯形斷面分段低擾動控制爆破技術方案

本方案如圖2 所示，其具體工藝、參數(shù)如下。

圖2 方案二（單位：mm）

（1）炮孔呈“倒梯形”布置，炮孔深度為2.0～2.2 m，無掏槽眼，頂眼超深0.2 m。

（2）裝藥參數(shù)：實際作業(yè)時采用耦合裝藥方式，但中間一列炮孔的裝藥系數(shù)控制在0.8 以內(nèi)，邊界孔的裝藥系數(shù)控制在0.5 以內(nèi)（裝填方式分為孔底和孔中兩種）。

（3）連線及起爆。炮孔鑿完后采用高壓風進行吹洗，清除炮孔內(nèi)雜質(zhì)。裝藥順序按照裝藥系數(shù)和導爆管雷管段別進行，裝藥時必須用木質(zhì)炮棍填塞，并且力度適中，炮孔孔口填塞長度應大于0.5 m。裝藥完成后，按照礦山現(xiàn)有的作業(yè)方式進行連線與起爆。

（4）通風、支護和出礦。爆破作業(yè)完成后，需加大采場通風力度，待炮煙散盡，確定工作面安全后，進行人工出礦和支護，支護原則為保證上下盤圍巖盡可能與支護結(jié)構(gòu)貼緊，防止出現(xiàn)大體積空洞。

2.3 方案三：矩形斷面分段低擾動控制爆破+人工風鎬聯(lián)合回采技術方案

本方案回采分為兩部分：矩形斷面分段低擾動控制爆破和人工風鎬回采。爆破斷面為1.8 m×2.2 m，上下盤兩側(cè)10～20 cm 采用人工風鎬回采，方案如圖3 所示，具體工藝、參數(shù)如下。

圖3 方案三（單位：mm）

（1）炮孔呈矩形布置，斷面尺寸為1.8 m×2.2 m，炮孔深度為2.0～2.2 m，不設掏槽眼，頂眼超深0.2 m。

（2）裝藥參數(shù)。根據(jù)礦山目前現(xiàn)有的爆破材料情況，由于無導爆索，因此實際作業(yè)時采用耦合裝藥方式，各炮孔裝藥系數(shù)控制在0.8 以內(nèi)。

（3）連線及起爆。炮孔鑿完后采用高壓風進行吹洗，清除炮眼內(nèi)雜質(zhì)。裝藥順序按照裝藥系數(shù)和導爆管雷管段別進行，裝藥時必須用木質(zhì)炮棍填塞，并且力度適中，炮孔孔口填塞長度應大于0.5 m。裝藥完成后，按照礦山現(xiàn)有的作業(yè)方式進行連線與起爆。

（4）通風、出礦、二次人工回采和支護。爆破作業(yè)完成后，需加大采場通風力度，待炮煙散盡，確定工作面安全后，方可進行人工出礦和支護，待出礦至一定程度后，便開始采用風鎬進行兩壁擴幫回采，支護原則為保證上下盤圍巖盡可能與支護結(jié)構(gòu)貼緊，防止出現(xiàn)大體積空洞。

3 方案比較與分析

根據(jù)上述各方案的炮眼布置、裝藥及起爆順序等情況，對各方案優(yōu)缺點進行比較（見表1）。鑒于各方案均有一定的優(yōu)缺點，建議結(jié)合現(xiàn)場合理開展爆破試驗工作，以選擇合適的方案。

表1 各方案優(yōu)缺點比較

4 討論與建議

（1）邊界減震主要是在現(xiàn)有的炮眼數(shù)量基本不變的情況下，通過控制靠近上下盤圍巖的炮眼裝藥量和起爆順序來實現(xiàn)的，可根據(jù)現(xiàn)場需要，調(diào)整靠近上下盤圍巖邊界炮眼的數(shù)量、裝藥量和起爆順序，盡可能減少對上下盤圍巖的破壞。

（2）靠近上下盤圍巖邊界的炮眼原則上建議采用不耦合裝藥，若采用耦合裝藥，但裝藥量和裝藥系數(shù)需減少，以減小爆破震動對圍巖的破壞影響。

（3）為了達到上述各方案的爆破效果，采場底部應留有10～20 cm 厚的虛渣，為下層回采提供補償空間，同時保護頂板充填體；若在實際回采過程中發(fā)現(xiàn)碎礦渣厚度不夠或基本沒有留設，則需將周邊眼調(diào)整為光面爆破，并按照礦山光面爆破經(jīng)驗進行回采作業(yè)。

（4）為了保證安全作業(yè)，首先應對兩幫、頂板浮石進行處理，然后檢查鑿巖設備，嚴格按照《爆破安全規(guī)程》及相關法律法規(guī)進行安全檢查，爆破完畢后，須加強工作面通風。