光面爆破在黃山銅鎳礦的應(yīng)用

張陪波，李永輝，閆學(xué)軍

（1.新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司，新疆 哈密 839000；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南長沙 410012）

光面爆破在黃山銅鎳礦的應(yīng)用

張陪波1，李永輝2，閆學(xué)軍1

（1.新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司，新疆 哈密 839000；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南長沙 410012）

新疆亞克斯黃山銅鎳礦采用無底柱分段崩落法開采，巷道采準工程量大，巖石破碎，支護量大，為提高爆破效率，優(yōu)化巷道成型，減少爆破對巖體的破壞。在巷道掘進過程中引進光面爆破技術(shù)，通過現(xiàn)場試驗，半孔率超過50%，巷道成型好。目前該技術(shù)已在黃山銅鎳礦全面推廣應(yīng)用。

光面爆破；楔形掏槽；巷道

黃山銅鎳礦32＃礦體賦存黃山基性－超基性巖體西端與圍巖的南接觸帶上。礦體上盤為角閃二輝橄輝巖，礦體為輝長閃長巖，下盤為輝長閃長巖。從現(xiàn)場工程揭露情況來看，礦體節(jié)理、片理異常發(fā)育，礦體的整體性非常差，崩落的礦石塊度小，礦塊無結(jié)塊性、自然性。礦體上盤圍巖穩(wěn)固性好。礦體下盤圍巖較差。礦體和圍巖界限明顯，礦體形態(tài)規(guī)整，夾石少。

礦體采用無底柱分段崩落法回采，采準工程量較大，在施工過程中由于礦巖破碎，巷道冒頂垮落嚴重，采用鋼拱架 ＋木材進行支護［1～3］。造成掘進速度慢、成本高，同時對后期中深孔爆破造成很大影響。為解決該問題，在掘進中引進光面爆破，同時采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護。不僅優(yōu)化了巷道成型，提高了巷道自身自穩(wěn)性，給后期噴錨網(wǎng)支護提供了安全穩(wěn)定的作業(yè)時空。并大大降低了后期支護成本，取得了很好的效果。本文主要介紹光面爆破技術(shù)在黃山銅鎳礦的應(yīng)用情況。

1 光面爆破原理

光面爆破的原理：通過控制爆破的破壞作用，盡可能減少對于不需要崩落的巖體造成破壞作用，該技術(shù)是通過在巷道開挖輪廓面布置加密炮眼（即光面眼），采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，促使炸藥爆破后不會對孔壁產(chǎn)生明顯的壓縮破壞，但切向拉應(yīng)力能使炮孔四周產(chǎn)生徑向裂紋，加之孔與孔之間彼此的聚能作用，使孔間連線產(chǎn)生應(yīng)力集中，孔壁連線上的初始裂紋進一步發(fā)展，而滯后的高壓氣體的準靜態(tài)作用，使沿裂縫產(chǎn)生氣刃劈裂作用，使周邊孔間連線上的裂紋全部貫通成縫，從而達到光面爆破效果［4～6］。

2 光面爆破總體方案

保證鑿巖巷道施工過程安全、穩(wěn)定，降低支護成本，在掘進過程中要求盡量減小對巖體的破壞，采用光面爆破的方式進行炮孔布置及不耦合裝藥爆破。

鑿巖設(shè)備：采用現(xiàn)有YT－28型鉆機，孔徑40 mm，孔深2.0 m。

巷道規(guī)格為3.2 m×3 m三心拱斷面，巷道斷面面積 S＝8.88 m2。

2.1 炮孔布置

巷道采取全斷面開挖，選用楔形掏槽，中間布置6個掏槽孔。周邊孔使用光面爆破。炮孔數(shù)目按公式（1）計算：

式中：N為炮孔數(shù)目／個，f為巖石硬度系數(shù)，S為巷道斷面／m2

經(jīng)計算巷道斷面需布置26個炮孔，根據(jù)現(xiàn)場巖石條件以及與工人現(xiàn)場經(jīng)驗交流進行了調(diào)整，調(diào)整之后炮孔數(shù)目29個。

其中，掏槽孔數(shù)目N1＝6個，輔助孔數(shù)目N2＝7個，周邊孔數(shù)目N3＝16個，炮孔總數(shù)N＝29個。掏槽孔傾斜孔，角度80°，孔深均為2.2m，其它孔孔深2m。

炮孔布置圖如圖1所示，周邊孔間距，拱頂部位0.50 m，立墻部位0.63 m，底眼0.75 m，輔助孔間距0.7 m，光爆層厚度為0.5 m。周邊孔距開挖輪廓線0.1 m，并向外傾斜3°。

圖1 炮孔布置圖

2.2 裝藥結(jié)構(gòu)及藥量計算

采用直徑32 mm，長度200 mm的2＃巖石乳化炸藥，掏槽孔和輔助孔采用連續(xù)柱狀裝藥，掏槽孔孔口堵塞500 mm，周邊眼采用間隔裝藥，炸藥通過導(dǎo)爆索連接，堵塞長度500 mm。掏槽孔、輔助孔和周邊孔的裝藥結(jié)構(gòu)分別如圖2、圖3和圖4所示。

圖2 掏槽孔裝藥結(jié)構(gòu)

圖3 輔助孔裝藥結(jié)構(gòu)

圖4 周邊孔裝藥結(jié)構(gòu)

總鉆孔量L總＝6×2.5＋23×2＝61（m）。

每次循環(huán)爆破方量 V＝S×L進＝8.88×2＝17.76（m3）。

每立方米鉆孔量 ＝L總／V＝61／17.76＝3.4（m／m3）。

取掏槽孔填塞長度為裝藥長度的0.25倍，輔助孔和周邊孔的填塞長度為裝藥長度的0.3倍，則有：掏槽孔填塞長度 Lt1＝2.5×0.25／（1＋0.25）＝0.5（m），掏槽孔裝藥長度 Lc1＝2.2－0.5＝1.7（m），輔助孔和周邊孔的填塞長度Lt2＝2×0.3／（1＋0.3）＝0.5（m），輔助孔和周邊孔的裝藥長度Lc2＝2－0.5＝1.5（m），掏槽孔和輔助孔都采用 Φ30×300 mm、質(zhì)量300 g的藥卷；掏槽孔裝藥量為 Q1＝1.7／0.3×0.3×6＝10.2（kg），輔助孔裝藥量為Q2＝1.5／0.3×0.3×7＝10.5（kg），周邊孔裝藥量為Q3＝1.5／0.4×0.3×16＝18（kg），總裝藥量 Q＝Q1＋Q2＋Q3＝10.2＋105＋24＝38.7（kg），單位體積炸藥消耗量 q＝Q／V＝38.7／17.76＝2.17（kg／m3）。

2.3 起爆順序

每個炮孔內(nèi)裝一發(fā)導(dǎo)爆管雷管，雷管段別1～7段。具體如圖5所示，所標數(shù)字為每孔爆破段別。孔外使用瞬發(fā)導(dǎo)爆管雷管進行網(wǎng)路連接，采用“大把抓”的方式，將每8～10個左右的導(dǎo)爆管綁扎在1個連接雷管上，再將連接雷管連接在1個總起爆雷管上即可。

圖5 炮孔起爆順序圖

3 現(xiàn)場施工

光面爆破在572分段30＃礦體3＃鑿巖巷道，該巷道剛好進入30＃破碎礦體，礦石品位較好，但巖石條件非常差，掌子面的礦石能徒手掰落（如圖6所示），符合本次試驗的現(xiàn)場條件要求。

圖6 掌子面巖石條件

在現(xiàn)場各方面完全準備好后：

1.在掌子面將巷道斷面輪廓用紅漆圈出。

2.根據(jù)設(shè)計的炮孔布置方式，將各炮孔位置通過用卷尺確定下來，并用紅漆標出共標記了29個炮孔。

3.鉆孔按照設(shè)計施工完后，按照設(shè)計的起爆段別標記在炮孔邊上，防止工人誤裝影響爆破效果。

工人按照每個炮孔標記位置和要求進行施工（如圖7所示），裝藥前用高壓風(fēng)管對每個炮孔進行清理（主要是孔內(nèi)泥漿較多）。清理完后按照設(shè)計的起爆順序進行裝藥，共計裝藥36 kg。裝藥連線完成后起爆。

4 爆破效果

首次采用的楔形掏槽光面爆破技術(shù)，極大減少了對巷道巖石的破壞，巷道成型較比原掘進爆破成型好，炮孔殘留率達50%以上，如圖8所示。

圖7 炮孔標記

圖8 光面爆破效果圖

本次楔形掏槽較比之前采用的直孔掏槽的優(yōu)勢：

1.周邊眼增加，總炮孔較少。頂眼增加2個，底板眼增加1個，陶槽眼減少3個，輔助孔減少9個，總體較少9個炮孔。

2.進料成本降低。主要體現(xiàn)在火工材料，雷管減少 9發(fā)（5元／發(fā)），炸藥減少 8～10 kg（10.5元／kg），按項目部給工人單價計算，僅火工材料降低100～150元不等。

3.巷道成型更好。通過增加周邊孔，降低了對周邊巖石的破壞，更好地保證巷道成型，為后面支護創(chuàng)造有利條件。

5 結(jié) 論

針對30＃不穩(wěn)固巖體，在巷道掘進過程中采用光面爆破，通過現(xiàn)場實踐取得了很好的效果。采用的楔形掏槽光面爆破技術(shù)，極大減少了對巷道巖石的破壞，巷道成型較比全斷面開挖成型好，炮孔殘留率達50%以上，每米巷道掘進火攻材料費用降低40～60元，同時為后續(xù)錨網(wǎng)＋雙筋條＋素噴聯(lián)合支護創(chuàng)造了很好的條件。

該技術(shù)現(xiàn)場試驗成功后已在全礦進行推廣應(yīng)用，為公司的降本增效起到了重要作用，同時極大提升了該礦整體技術(shù)力量。

［1］ 肖木恩.光面爆破技術(shù)在破碎巖體掘進中的應(yīng)用［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2005，（2）：78－79.

［2］ 溫玉忠.光面爆破在掘進巷道的應(yīng)用［J］.煤炭技術(shù)，2007，（2）：64－66.

［3］ 宗琦.軟巖巷道光面爆破技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.煤炭學(xué)報，2002，（1）：45－49.

［4］ 張軍.光面爆破在格爾柯金礦的應(yīng)用［J］.甘肅科技，2006，（6）：2－3.

［5］ 張小康.光面爆破技術(shù)在軟巖巷道掘進中的應(yīng)用［J］.山西焦煤科技，2007，（11）：11－14.

［6］ 陳 中，夏紅兵.巖巷掘進中光面爆破參數(shù)選擇［J］.煤礦爆破，2003，（3）：28－30.

Application of Smooth Blasting in Huangshan Cu-Ni M ine

ZHANG Pei-bo1，LIYong-hui2，YAN Xue-jun1
（1.Yakesi Resources Development Co.，Ltd.，Hami839000，China；2.Changsha Institute of Mining Research，Changsha 410012，China）

The non-pillar sublevel caving method is used in Huangshan Cu-Ni ore，the tunnel excavation work is large，the amount of broken rock and the support is also big.In order to improve the blasting efficiency，optimize the tunnel forming，reduce the destruction of rock mass，the smooth blasting technology is introduced in the tunnel driving process.Through the field test，the half hole rate ismore than 50%，the tunnel has good formation.At present，the technology has been widely used in Huangshan copper nickelmine.

smooth blasting；wedge cut；tunnel

TD853.36

A

1003－5540（2017）06－0009－03

張培波（1966－），男，工程師，主要從事礦山開采及安全管理工作。

2017－09－26