VCR法在紫金山金銅礦2號溜井貫通中的應(yīng)用

黃逢春，劉云峰

(1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局三一三地質(zhì)隊(duì)，安徽 六安 237010; 2.黑龍江省齊齊哈爾礦產(chǎn)勘查開發(fā)總院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

1 工程概況

紫金山金銅礦地處福建省龍巖市上杭縣，有中國第一大金礦的美稱，黃金儲量約300 t，銅礦保有儲量約500萬t，屬“上金下銅”特大型金銅共生礦床[1]。目前正處于由金轉(zhuǎn)銅的開采過程，銅礦出露逐漸增多，銅礦石處理量日趨增長。為降低運(yùn)輸成本，增加銅礦石處理量，考慮開通新的垂直運(yùn)輸溜井。鑒于原2號溜井(前期主要為礦山內(nèi)排水用)周圍礦石巖性主要為銅礦石，設(shè)計將原2號溜井改造成垂直運(yùn)輸下礦溜井。

紫金山金銅礦2號溜井周圍礦石巖性主要為花崗巖型硫化銅礦石，其次為隱爆碎屑巖型硫化銅礦石。

現(xiàn)設(shè)計改造成用于銅礦石垂直下礦運(yùn)輸?shù)牧锞?，為直? m的圓柱形溜井，位于11～15號勘探線間。前期礦井建設(shè)時已施工至標(biāo)高676 m處，現(xiàn)2號溜井頂面平臺標(biāo)高為688 m，存在12 m的貫通高度。

2 施工方案的選擇

該礦山實(shí)際生產(chǎn)情況為，既有銅礦石溜井生產(chǎn)下礦能力無法滿足現(xiàn)銅礦選礦廠生產(chǎn)需求，需及時啟用2號溜井下礦，以保證銅礦選礦廠的正常生產(chǎn)。而由于2號溜井井口位置距平臺推進(jìn)直線距離尚有60 m左右，如按照正常的平臺推進(jìn)速度至少要花費(fèi)2個月時間才能將2號溜井爆破揭露出來，施工中耽誤時間較長，無法完成銅礦全年生產(chǎn)計劃，且按照常規(guī)露天中深孔爆破會對溜井井壁造成損壞。鑒于紫金山金銅礦地采礦建井過程中有過VCR法爆破的先例與經(jīng)驗(yàn)，綜合分析，針對2號溜井的特殊情況，決定采用VCR法進(jìn)行貫通爆破，以保證完成生產(chǎn)任務(wù)。

3 爆破施工

3.1 鉆孔機(jī)具的選擇

紫金山金銅礦露采場現(xiàn)有的潛孔鉆機(jī)類型有宣化KQG-150型和宣化CM351型鉆機(jī)，穿孔直徑分別為150和120 mm?？紤]KQG-150型鉆機(jī)移動、水平、垂直度較難控制，而CM351型鉆機(jī)則相對簡單，決定采用CM351型鉆機(jī)進(jìn)行穿孔。

3.2 布孔及穿孔

穿孔分為束狀孔和周邊孔兩部分。束狀孔布置在以井筒中心為圓心、直徑為1 m的圓周上，穿孔數(shù)量共計6個，其中裝藥孔3個，非裝藥孔3個，裝藥孔與非裝藥孔間隔布置；周邊孔布置在以井筒中心為圓心、直徑為3.8 m的圓周上，穿孔數(shù)量共計6個，保證所穿孔能穿透到2號溜井井筒內(nèi)，具體穿孔布置如圖1所示。

圖1 穿孔平面布置圖

穿孔前先由測量人員準(zhǔn)確放樣出2號溜井井筒中心位于688平臺位置，將井筒位置及周邊場地整平，以井筒中心為中心點(diǎn)，按照直徑1 m在平臺上畫圓，將該圓等分成6份并做好標(biāo)記，然后用CM351型鉆機(jī)穿孔。穿孔時配備好水平尺、量角器和垂球，水平尺用于調(diào)整鉆機(jī)機(jī)身的水平度，量角器和垂球用于控制鉆桿的垂直度。待直徑為1 m的圓上6個孔均穿完時，再以井筒中心為中心點(diǎn)，按照直徑3.8 m在平臺上畫圓，然后將該圓等分成6份并做好標(biāo)記，再按上述方法穿孔。

3.3 護(hù)孔

待孔穿完后將空壓機(jī)的風(fēng)管伸入孔內(nèi)進(jìn)行吹孔，目的是為了將孔壁上附著的炮灰碎渣吹落，再用?110 mm的PVC管套入孔內(nèi)，原則上將PVC管套至孔壁完好處，由于施工困難，此處PVC管套入深度以能套入孔內(nèi)最大深度來施工，以保護(hù)爆破后剩余部分炮孔的完整性。

3.4 堵塞長度

對于VCR法爆破來說，上、下堵塞長度是一個極為重要的參數(shù)，若下堵塞長度過小，易使爆聲氣體側(cè)向逸出導(dǎo)致爆破失效，若下堵塞長度過大，使球狀藥包僅在炮孔內(nèi)炸出一個藥壺而不能爆出向下的爆破漏斗，而導(dǎo)致爆破失敗。本工程取下堵塞長度L下為0.7～0.9 m，上堵塞L上為0.8～1.0 m[2-3]。

3.5 裝藥爆破

由于溜井貫通深度為12 m，溜井直徑為4 m，借鑒理論數(shù)據(jù)，在巖性穩(wěn)定、巖石系數(shù)f=6～8的情況下，最佳埋深h為0.75 m，在此埋深下爆破作業(yè)指數(shù)n=0.65，再結(jié)合單次周邊眼柱狀藥包爆炸高度為：H周=(1+n2)W，即H周=4.26 m，所以2號溜井貫通需要進(jìn)行爆破的次數(shù)為：12/4.26=2.8次，取整數(shù)為3次，考慮露采爆破的時間限制因素，綜合考慮后分3次裝藥，兩次爆破的方法進(jìn)行施工，先將下層4 m位置爆破完，然后再將上層4 m和中層4 m進(jìn)行分層裝藥，聯(lián)網(wǎng)時中間用一發(fā)65 ms雷管延期進(jìn)行爆破。

3.5.1 底層裝藥爆破

對于中間束狀孔采用間隔孔裝藥法，中間1、3、5號孔裝藥，2、4、6號孔不裝藥，周邊7～12號孔均裝藥；炸藥采用多孔粒狀銨油炸藥，雷管采用澳瑞凱高精度導(dǎo)爆管雷管，孔內(nèi)400 ms延期雷管，孔外65 ms延期雷管，采用3節(jié)?32 mm乳化炸藥作起爆藥包；裝藥時先將1、3、5、7～12號孔用間隔器吊入孔底，再裝入約20 cm炮泥，然后在1、3、5號孔內(nèi)各裝入1 m高多孔粒狀銨油炸藥、起爆藥包及雷管，1、3、5號孔內(nèi)共裝入銨油炸藥25 kg，?32 mm乳化炸藥1.8 kg，再在7～12號孔內(nèi)裝入2 m高的銨油炸藥、起爆藥包及雷管，7～12號孔內(nèi)共裝入銨油炸藥100 kg，?32 mm乳化炸藥3.6 kg。具體裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 底層裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

3.5.2 網(wǎng)絡(luò)連接

底層裝藥完成后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，周邊7～12號孔采用對角逐孔連接起爆，束狀孔1、3、5號孔連在一起同時起爆；爆破順序?yàn)椋?、3、5—7—10—8—11—9—12，各孔之間延期65 ms。

3.5.3 中、上層裝藥爆破

待底層爆破完成后，爆破后孔深檢查約為8 m左右，孔壁均完好，進(jìn)行中、上層裝藥爆破。

同樣中間束狀孔采用間隔孔裝藥法，中間1、3、5號孔裝藥，2、4、6號孔不裝藥，周邊7～12號孔均裝藥；炸藥采用多孔粒狀銨油炸藥，雷管采用澳瑞凱高精度導(dǎo)爆管雷管，孔內(nèi)400 ms延期雷管，孔外65 ms延期雷管，采用3節(jié)?32 mm乳化炸藥作起爆藥包；中層裝藥時先將1、3、5、7～12號孔用間隔器吊入孔底，再裝入約20 cm炮泥，然后在1、3、5號孔內(nèi)各裝入1 m高多孔粒狀銨油炸藥、起爆藥包及雷管，每層1、3、5孔內(nèi)共裝入銨油炸藥25 kg，?32 mm乳化炸藥1.8 kg，再在7～12號孔內(nèi)裝入2 m高的銨油炸藥、起爆藥包及雷管，每層7～12號孔內(nèi)共裝入銨油炸藥100 kg，?32 mm乳化炸藥3.6 kg；其中中層周邊孔裝藥2 m高，堵塞1.5 m，上層裝藥約2.5 m高(裝藥量同中層，由于上部存在護(hù)筒改變孔徑導(dǎo)致裝藥高度不一樣)，上部堵塞約1.1 m；中層束狀孔裝藥1 m高，堵塞2.5 m，上層裝藥約1.5 m高(裝藥量同中層，由于上部存在護(hù)筒改變孔徑導(dǎo)致裝藥高度不一樣)，上部堵塞約2.1 m，具體裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 中層及上層裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

3.5.4 中、上層網(wǎng)絡(luò)連接

裝藥完成后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，先對中層周邊7～12號孔采用對角逐孔連接起爆，束狀孔1、3、5號孔連在一起同時起爆；連接好中層網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)行上層網(wǎng)絡(luò)連接，連接方式同中層，中層與上層之間采用65 ms孔外延期雷管延期，中層束狀孔最先起爆，爆破順序?yàn)椋?、3、5中—7中—10中—8中—11中—9中—12中—1、3、5上—7上—10上—8上—11上—9上—12上，各孔之間延期65 ms。

4 爆破后效果

底層爆破后經(jīng)檢查，底層部分全部爆落至溜井底部，爆落高度約4 m，中層和上層一次性爆破后井筒內(nèi)剩余部分礦石未爆落至溜井底，平臺上方有少量礦石，但是巖石有明顯松散跡象，原因分析可能是由于中層與上層間隔時間太短，導(dǎo)致巖石擠壓在井筒內(nèi)，之后采用長臂挖機(jī)進(jìn)行清理，部分礦石清理出溜井，部分礦石落至溜井底，井壁較平順，無大的碎裂現(xiàn)象。

5 總結(jié)

5.1 炸藥單耗

由沃奧班的爆破體積法則[4-5]，在一定炸藥和礦石條件下，爆破的礦石體積同所用的炸藥量成正比，即：

Q=KV

式中：Q——裝藥量,kg；K——炸藥單耗,kg/m3;V——爆破體積,m3。

本文中爆破體積為：

V=3.14×22×12=150.72 m3

Q=(100+25+1.8+3.6)×3=391.2 kg

溜井貫通爆破時炸藥單耗為：

K=Q/V=391.2/150.72=2.6 kg/m3

5.2 注意事項(xiàng)

(1)穿孔過程中要嚴(yán)格控制鉆機(jī)的水平，鉆桿的垂直度。

(2)穿孔完成后要對孔壁進(jìn)行護(hù)孔，否則巖性不好的孔壁位置可能會由于底層爆破而破裂。

(3)周邊孔須采用對角起爆，否則可能會出現(xiàn)爆死現(xiàn)象。

(4)中層與上層一次起爆時須對中層與上層的雷管做好區(qū)分標(biāo)志，防止網(wǎng)絡(luò)連接錯誤導(dǎo)致爆破失敗，同時中層與上層的爆破延期可適當(dāng)加大，防止出現(xiàn)巖石擠壓在井壁內(nèi)而不爆落的現(xiàn)象。

(5)地表延期雷管要做好防護(hù)措施，防止地表雷管起爆時切斷孔內(nèi)管。

[1] 唐小軍,賴紅源,夏鶴平.預(yù)裂爆破在紫金山金銅礦高陡邊坡的應(yīng)用[J].爆破,2010,27(3):48-50.

[2] 胡曉日,何嵩宇.VCR法在湖北白蓮河抽水蓄能電站尾水閘門井開挖中的應(yīng)用[J].貴州水力發(fā)電,2007,21(6):59-61.

[3] 安萍.VCR法在湖北白蓮河電站尾水閘門井開挖中的應(yīng)用[J].爆破,2007,24(2);28-31.

[4] 袁正玉.天井裂隙區(qū)VCR法爆破參數(shù)的研究[J].爆破,1994,(1);54-57.

[5] 黃躍軍,張勇,徐志強(qiáng).高階段大直徑深孔采礦法在安慶銅礦的試驗(yàn)研究[J].有色礦巖,1998,(1):7-14.

[6] 陳星東,徐沖,高衛(wèi)東,等.河北某鐵礦掘進(jìn)爆破參數(shù)的優(yōu)化與實(shí)踐[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2015,42(4):79-83.

[7] 鄧都.VCR法在豎井工程掘進(jìn)應(yīng)用的探討[J].探礦工程,1989,(3):52-54.

[8] 溫尊禮,徐全軍,姜楠,等.新型大孔徑靜態(tài)破碎技術(shù)的試驗(yàn)研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2013,40(5):72-74.

[9] 季榮生,冉恒謙,陳慶壽,等.鉆孔內(nèi)巖石局部爆破破碎若干影響因素分析[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2008,35(9):66-69,75.