無切井扇形中深孔爆破拉槽技術(shù)在五龍溝金礦的應(yīng)用

汪虎福

摘要：五龍溝金礦井下工程地質(zhì)條件較差，特別是礦巖接觸帶礦巖穩(wěn)固性極差，采用傳統(tǒng)切井為自由空間的拉槽法存在安全隱患、采切比較大、支護(hù)成本較高等問題。為降低安全風(fēng)險(xiǎn)、減小采礦成本，進(jìn)行無切井扇形中深孔爆破拉槽法的設(shè)計(jì)、優(yōu)化及試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中由于炮孔孔徑較小，裝藥時(shí)孔口無藥段不易控制，產(chǎn)生了拒爆現(xiàn)象。通過增大孔徑、切槽寬度、排距及由1個(gè)機(jī)中改為2個(gè)機(jī)中等參數(shù)的優(yōu)化，無切井扇形中深孔爆破拉槽法得到了成功應(yīng)用。無切井扇形中深孔爆破拉槽法避開了生產(chǎn)上的不安全因素，工程質(zhì)量得到了保證，同時(shí)降低了采礦損失貧化，實(shí)現(xiàn)了無切井作業(yè)，節(jié)省了采準(zhǔn)、支護(hù)等費(fèi)用，具有較好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)固性;自由空間;無切井;采切比;中深孔;拉槽

中圖分類號：TD853.36文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）08-0053-03doi：10.11792/hj20210811

引 言

切巷、切割天井在無底柱崩落采礦法中是常用的一種拉槽方式，拉槽質(zhì)量的好壞對采場礦石及間柱的回采至關(guān)重要。目前，無底柱采礦大多采用垂直切割天井與切割平巷并配以中深孔爆破聯(lián)合拉槽的切割方法[1]，但該方法在礦巖穩(wěn)固性較差的采場施工安全性極差，而且礦體上盤回采過程中采礦損失貧化較大。

都蘭縣五龍溝金礦有限責(zé)任公司（下稱“五龍溝金礦”）礦體較破碎，質(zhì)量差;礦體頂?shù)装鍘r石質(zhì)量差—中等，采用常規(guī)的依靠切井為自由空間的拉槽方法在施工切井及在切巷、中深孔施工時(shí)存在較大的安全隱患，且采切比較大、支護(hù)成本較高，鑒于規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)及降低采礦成本的考慮，設(shè)計(jì)、試驗(yàn)了無切井扇形中深孔爆破拉槽技術(shù)[2]。現(xiàn)場工程實(shí)踐表明：該技術(shù)是一種安全、簡便、可靠的拉槽方法，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 工程背景

五龍溝金礦處于柴達(dá)木盆地南緣，昆侖山中段北坡。礦體傾向25°，傾角59°～86°。礦體頂?shù)装寰鶠楸訝罱Y(jié)構(gòu)堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬片狀變質(zhì)巖巖組，巖體質(zhì)量系數(shù)為0.014～0.210，巖石質(zhì)量差—中等，圍巖穩(wěn)固—中等穩(wěn)固。礦體由糜棱巖、碎裂巖等組成，呈破碎結(jié)構(gòu)，巖體質(zhì)量系數(shù)<0.010，質(zhì)量差，呈散體結(jié)構(gòu)，遇水易軟化，易發(fā)生坍塌、掉塊，巷道經(jīng)過時(shí)應(yīng)長期支護(hù)。

目前采礦區(qū)共分為3 675，3 635，3 595，3 555，3 505，3 450 m中段，3 675，3 635，3 595 m中段采用空場采礦法回采結(jié)束，后因最上部支撐頂板與地表塌通，3 555 m中段采用階段崩落采礦法回采，3 450，3 505 m中段采用分段崩落采礦法開采。本文試驗(yàn)應(yīng)用的無切井扇形中深孔爆破拉槽技術(shù)位于3 505 m中段，即在分段崩落采礦法的條件下進(jìn)行。

3 505 m中段各采場，在采用分段崩落采礦法的條件下實(shí)施切井拉槽時(shí)不僅采切比大，而且擴(kuò)井完成后，上部采場廢石落入補(bǔ)償空間內(nèi)，致使爆破后面排位時(shí)必須采用擠壓爆破，由于切槽較窄，夾持性較強(qiáng)，采用擠壓爆破[3]進(jìn)行拉槽時(shí)極易造成懸頂?shù)荣|(zhì)量問題，嚴(yán)重影響后續(xù)礦房的回采。而且，采用吊罐法掘進(jìn)切井[4]，由于礦巖穩(wěn)固性較差，作業(yè)面浮石冒落是影響天井安全作業(yè)的一大因素。

2 無切井扇形中深孔爆破拉槽技術(shù)

2.1 工作原理

無切井扇形中深孔爆破拉槽是采用中深孔逐次爆破形成正常回采爆破所需的槽型空間（見圖1）。該爆破切槽法所需初始爆破自由面是拉底空間（切割平巷）和下部分段的已爆空間[5]，因此該技術(shù)施工的安全性較切井法有很大提高。施工時(shí)先在最下面分段按照切槽寬度拉底至設(shè)計(jì)邊界，形成拉底空間[6]，然后利用拉底空間為自由面各排逐步抬高炮孔起爆，根據(jù)實(shí)際出運(yùn)部分礦石后，上一分段再以下一分段形成的空間為自由面由下至上完成切槽爆破。

2.2 現(xiàn)場試驗(yàn)

2.2.1 拉槽的布設(shè)與施工

試驗(yàn)采場401采場位于3 505 m中段，切槽共分4個(gè)分層，分別為3 505，3 521，3 532，3 543 m分層。401采場上部為303采場，該采場已回采完畢且已被上部的巖石充填，并與上部地表貫通。401采場切槽寬度5 m，平均長度25 m，中段高度44 m，分段高度11 m。

2021年第8期/第42卷? 采礦工程采礦工程? 黃 金

2.2.2 施工機(jī)械及爆破參數(shù)

鉆孔施工機(jī)械采用YGZ-90導(dǎo)軌式氣動(dòng)鑿巖機(jī)，裝藥采用QD-100型裝藥器。炮孔直徑65 mm，孔底距1.3～1.7 m。切槽寬度5 m，排距1.25 m，共施工5排炮孔，各排角度、孔深、所用段別、孔口充填一致，具體數(shù)值見表1。爆破采用2#巖石硝銨炸藥，炸藥單耗0.7 kg/t。401采場切槽炮孔布設(shè)見圖2。

2.2.3 爆破技術(shù)要求

采場爆破采用裝藥器連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。起爆為非電毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管雷管加導(dǎo)爆索一次起爆方式[7]，孔內(nèi)導(dǎo)爆管同時(shí)與炸藥和導(dǎo)爆索連接。為保證爆破可靠，孔內(nèi)設(shè)置2發(fā)非電毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管雷管，將每排每孔的雷管腳線各1根組成兩發(fā)導(dǎo)爆管雷管，孔口填塞采用炮泥和木楔，充填長度一般不小于0.15 m，要求充填密實(shí)以免沖炮。

2.2.4 爆破效果

切槽1～3號孔對應(yīng)爆破區(qū)域達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，而4～14號孔內(nèi)雷管已爆，但炸藥及導(dǎo)爆索依然在孔內(nèi)未爆，結(jié)果造成切槽4～14號孔對應(yīng)區(qū)域懸頂。

根據(jù)爆破現(xiàn)場情況，由于1～3號孔爆破后產(chǎn)生的爆破動(dòng)壓壓縮4～14號孔內(nèi)炸藥，造成炸藥密度改變，從而導(dǎo)致上面炮孔拒爆。拒爆的具體過程：由于炮孔孔徑較小，裝藥時(shí)孔口無藥段不易控制，裝藥完成后大部分炮孔炸藥裝至孔口，而雷管放置在孔口位置，導(dǎo)致下面3個(gè)炮孔爆破完成后，直接把上面孔孔口位置的炸藥壓實(shí)，從而造成了爆破中斷。

2.3 拉槽工藝優(yōu)化

2.3.1 技術(shù)調(diào)整

為了避免爆破拒爆現(xiàn)象，進(jìn)行了以下幾點(diǎn)調(diào)整，并在403采場3 505 m中段進(jìn)行了爆破試驗(yàn)：①施工機(jī)械由YGZ-90導(dǎo)軌式氣動(dòng)鑿巖機(jī)改為K1121型大孔鉆機(jī)。②鉆孔孔徑由65 mm改為90 mm，切槽寬度由5 m改為6 m，排距由1.25 m改為2.00 m，孔底距改為2.5～3.0 m，由1個(gè)機(jī)中改為2個(gè)機(jī)中，機(jī)中高度分別為1.0 m、1.7 m。③在裝藥過程中按照圖紙進(jìn)行裝藥，嚴(yán)格控制孔口無藥段。④在孔口正向起爆的基礎(chǔ)上再在孔底增加1發(fā)導(dǎo)爆管雷管完成反向起爆[8]。⑤對孔內(nèi)導(dǎo)爆管雷管段別做出調(diào)整，見表2。

2.3.2 爆后檢查及相應(yīng)調(diào)整

炮孔內(nèi)的炸藥全部完成爆破，爆破斷面達(dá)到了設(shè)計(jì)斷面要求，但發(fā)現(xiàn)與切槽連接的鑿巖巷位置發(fā)生了破壞，造成鑿巖巷內(nèi)加強(qiáng)排炮孔的破壞。其原因主要是由于切槽與鑿巖巷連接處的抵抗線較小，當(dāng)距離鑿巖巷較近的炮孔爆破時(shí)，爆破能量沿著鑿巖巷的方向推動(dòng)，從而導(dǎo)致鑿巖巷與加強(qiáng)排破壞。

針對存在的問題，調(diào)整方案，加大加強(qiáng)排的抵抗線[9]，由原設(shè)計(jì)的1.8 m改為2.1 m，采用分段裝藥結(jié)構(gòu)，即對距離鑿巖巷比較近的炮孔隔開一段不進(jìn)行裝藥。采用調(diào)整后的技術(shù)方案在403采場的3 521 m水平切槽完成了爆破，結(jié)果顯示切槽斷面整齊，且鑿巖巷與加強(qiáng)排的炮孔未發(fā)生破壞。

2.4 應(yīng)用效果

采用無切井扇形中深孔爆破拉槽法在3 505 m中段的403采場進(jìn)行施工，403采場所施工的拉底空間、硐室及硐室聯(lián)巷相對于切井拉槽法節(jié)約切井及很大一部分平巷工程，中深孔施工硐室及聯(lián)巷施工在脈外巖石較好的位置，基本不需支護(hù)或僅需簡易支護(hù)，從而降低了支護(hù)費(fèi)用。無切井拉槽將工作面限制在礦體邊界外巖石較好的中深孔施工硐室內(nèi)，從而降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。由于切槽在爆破最后一個(gè)分層之前采場上部廢石一直未落下，因此減小了廢石混入率，并且在下部具有足夠補(bǔ)償空間的條件下爆破，提高了回采效率。403采場采用無切井扇形中深孔爆破拉槽法和切井拉槽法施工過程中的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比見表3。

3 結(jié) 論

1）經(jīng)過不斷地研究改進(jìn)無切井扇形中深孔爆破拉槽技術(shù)方案，目前已成功對五龍溝金礦3 505 m中段403采場進(jìn)行采場的切槽爆破。實(shí)踐表明，該方法工藝簡單，施工方法靈活方便。試驗(yàn)失敗及后期改進(jìn)、調(diào)整的過程一方面有助于技術(shù)人員自身爆破技術(shù)的提高，另一方面是在進(jìn)行課題研究經(jīng)驗(yàn)的積累，同時(shí)也避免了其他礦山在應(yīng)用無切井拉槽時(shí)造成不必要的損失。

2）通過無切井扇形中深孔爆破拉槽技術(shù)的應(yīng)用研究，將工作面限制在礦體邊界外巖石較好的中深孔施工硐室內(nèi)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。采用無切井扇形中深孔爆破拉槽技術(shù)，減小了廢石混入率，提高了回采效率。

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Application of sector-shaped medium-long hole blasting

slot-drawing technology without shaft cutting in Wulonggou Gold Mine

Wang Hufu1，2

（1.Qinghai Sixth Institute of Geology and Mineral Resources Exploration;

2.Research Center of Gold Resources Development of Qinghai Province）

Abstract：The underground engineering geological conditions in Wulonggou Gold Mine are poor，especially in the ore rock contact zone where the stability of the ore rock is extremely poor.The conventional method of slot-drawing using shaft cutting as free space has potential hazards，relatively big mining and cutting ratio，and higher support costs.In order to reduce safety risks and reduce mining costs，the design，optimization and testing of the sector-shaped medium-long hole blasting slot-drawing technology without shaft cutting are carried out.During the experiment，due to the small diameter of the blast hole，it is not easy to control the non-charged section of the hole when charging，so the phenomenon of misfire takes place.Sector-shaped medium-long hole blasting slot-drawing technology without shaft cutting is successfully applied by parameters optimization including increasing the hole diameter，cut slot width，row spacing，and shifting from one machine to two machines.The sector-shaped medium-long hole blasting slot-drawing technology without shaft cutting avoids the risky factors in production，guarantees the quality of the project，reduces the dilution and loss，realizes the operation without shaft cutting，and saves the cost of mining preparation and support，and has good promotion and application value.

Keywords：stability;free space;without shaft cutting;mining and cutting ratio;medium-long hole;slot-drawing