高峰礦井巷工程光面爆破技術改進與應用

周 立

(廣西高峰礦業(yè)股份有限責任公司，廣西 河池 547205)

1 前言

廣西高峰礦位于廣西南丹縣大廠鎮(zhèn)，是我國少有的錫多金屬特富礦床，礦體水文地質條件屬復雜類型。礦體圍巖主要為生物礁灰?guī)r，飽和抗壓強度為58～90.1MPa，巖石堅固性系數(shù)f為6～10，為硬質巖石；巖體結構主要為塊狀結構，巖石質量中等—好，結構面僅有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級；完整性好的地段井巷不需要支護，局部為碎裂結構，巖體較破碎，巷道須支護。目前廣西高峰公司井下巷道采用傳統(tǒng)的爆破方法，造成巷道超挖、欠挖嚴重，在礦山圍巖破碎不穩(wěn)定的條件下，需要大量錨網(wǎng)，甚至混凝土支護，造成材料的嚴重消耗和采礦成本的增加。為提高礦山掘進效率和降低成本，須對巷道掘進爆破進行優(yōu)化設計。

2 光面爆破參數(shù)優(yōu)化設計

礦山目前運輸巷道規(guī)格為3.2m×2.9m，其斷面積約為8.749m2。為有效組織井下主運輸巷道掘進施工，在保證安全的條件下，選用一種最有效的方案高速度、高質量地將巖石按規(guī)定斷面爆破運搬，并盡可能不損壞巷道圍巖，并最大限度地保持巖石原有的強度和穩(wěn)定性，以利于爆破后圍巖長期穩(wěn)定，并降低爆破地震效應、空氣沖擊波及飛石距離，使爆破對周圍物體損傷最小。確定巷道爆破設計的基本原則：①巷道斷面符合設計要求，不欠挖、少超挖，巷道的方向和坡度符合設計要求；②炮眼利用率高，炸藥和雷管等爆破材料消耗低；③爆下的巖石塊度適中，爆堆集中，便于裝巖；④對圍巖的破壞小，以利于巷道的支護和穩(wěn)定。

2.1 光面爆破參數(shù)的優(yōu)化確定

(1)炮眼直徑。炮眼直徑應和藥卷直徑相適應，本設計所用藥卷直徑為32mm，選擇巷道掘進的釬頭直徑38mm，釬桿長度為2.2～2.5m。

(2)炮眼深度。選擇氣腿式鑿巖機鑿巖時，炮眼深度控制為2～2.1m。

(4)炮眼數(shù)目與單位炸藥消耗量。其值取決于巖石性質、巷道斷面規(guī)格、炮眼直徑和深度等因素，一般按經(jīng)驗公式或《礦山井巷工程預算定額》選取。

(1)

Q總=qV=qslη=30.044kg

(2)

式中：N——炮眼數(shù)目，個;

f——巖石堅固系數(shù)，f=10;

s——巷道掘進斷面積，8.749m2;

Q總——每循環(huán)所需炸藥量，kg;

增強這一技術專業(yè)人才的工作能力。建筑施工在開展的過程中，一定要注重人才培養(yǎng)，只有在具備充分人才的基礎上才可以充分發(fā)揮注漿施工技術的作用。

q——單位炸藥消耗量，取q=2.02kg/m3;

V——爆破巖石體積，m3;

l——工作面炮眼平均深度，m；(掏槽眼2.1m，輔助眼、幫眼、頂眼2.0m);

η——炮眼利用率，取85%。

根據(jù)經(jīng)驗先選取炮眼數(shù)目為31個，再按照巖石和作業(yè)條件優(yōu)化取舍炮眼數(shù)目實際布置41個，掏槽眼為混合掏槽(桶形與錐形)11個，其中中間掏槽孔為空眼。其炮眼布置見圖1。

圖1 巷道優(yōu)化后的光面爆破孔網(wǎng)布置圖(單位：mm)

(3)

(4)

(5)

Q總=24Q單+4Q單桶裝+12Q邊=45.6kg

(6)

式中：Q單——單孔炸藥消耗量，kg;

Q單桶掏槽——桶形掏槽孔單孔炸藥消耗量，kg;

Q邊——周邊孔單孔炸藥消耗量，kg;

L——工作面炮眼平均深度，(掏槽眼2.1m，輔助眼、幫眼、頂眼2.0m)m;

L桶裝——桶形掏槽眼裝藥長度，m;

L藥長——乳化炸藥藥卷長，m;

L空氣——間隔裝藥空氣間隔距離，m;

m——乳化炸藥每卷重，kg。

炮眼參數(shù)見表1。

表1 炮眼參數(shù)明細表

2.2 裝藥結構與起爆順序優(yōu)化

裝藥結構上改變原有的連續(xù)裝藥為間隔裝藥，采用連續(xù)反向裝藥(孔底)，周邊孔為間隔裝藥，空氣間隔為0.2m，利用竹竿枝條進行預裝藥，直接填入炮孔并堵塞。裝藥結構及現(xiàn)場裝藥效果見圖2。

圖2 裝藥結構及現(xiàn)場裝藥效果圖

起爆網(wǎng)絡采用導爆管和毫秒延期雷管起爆。采用反向起爆方式，即起爆藥包置于臨近孔底，掏槽孔中心孔不裝藥、其他孔裝藥，2#～5#掏槽孔裝一半的藥量即3卷炸藥卷，掏槽眼最先爆破，爆出一個錐形槽子穴，以造成第二個自由面，接著爆破輔助眼，它可崩落大量巖石，為周邊眼的爆破加大自由面，接著爆破周邊眼，其作用是控制巷道輪廓，最后爆破底眼，目的是對巷道內巖石起到拋擲和松散的效果。爆破網(wǎng)絡起爆順序見表2。

表2 爆破網(wǎng)絡起爆順序

2.3 施工質量控制“三指標”

(1)平臺：方便頂板炮眼鉆眼，保證頂板眼角度平整、規(guī)范、達標。

(2)標桿：用1寸鐵管制作，作為鉆眼角度參照桿，控制鉆眼上下左右角度，保證所鉆的炮眼處于互相平行狀態(tài)。

(3)竹片：用于固定炮孔內不藕合裝藥藥卷，保證炮孔內間隔裝藥均衡，提高眼痕率。

2.4 驗收標準

實施爆破之后，巷道周邊必須光滑平整；周邊眼的眼痕率不低于60%； 爆破后中線至任一幫不得小于設計值，不得大于設計值的10%；爆破后圍巖不應有明顯的炮震裂隙；巷道頂板必須看到6個鉆孔眼痕。

3 現(xiàn)場效果對比

3.1 效果對比分析

爆破后主要通過對比巷道壁完整與光滑度，是否需要錨網(wǎng)支護等。優(yōu)化前后的爆破效果分別見圖3和圖4。由圖可知，優(yōu)化后的爆破效果明顯好于原爆破方案。

圖3 原巷道掘進后的加強支護圖

圖4 優(yōu)化爆破參數(shù)后的效果圖

3.2 經(jīng)濟效益分析

材料費用價格：竹片一捆60元，炮泥一袋100元，平臺架子一個500元，一張錨網(wǎng)材料和人工費約840元(1張網(wǎng)+6個錨桿)。成本分析：每掘進2m巷道需3張錨網(wǎng)，費用為2 520元，優(yōu)化爆破產(chǎn)生新成本為竹片、炮泥和平臺架子計650元。節(jié)約單位成本：2 520-650=1 870元。

4 結語

實施光面爆破提高了高峰公司井下采掘工程質量，保證了采掘巷道的成形，減少巷道超挖現(xiàn)象，減少因巷道超挖及成型差造成的材料浪費，加快巷道的掘進速度；節(jié)約了材料，降低了成本，提高了經(jīng)濟效益，創(chuàng)造了安全的采礦環(huán)境，為礦石、材料的運輸和人員的行走創(chuàng)造安全的作業(yè)通道；為以后巷道掘進實施光面爆破提供借鑒。