金屬礦山井下爆破技術(shù)研究

楊昀澍，白朝陽，張 鵬，高亞博

（陜西太白黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721607）

金屬和非金屬礦山的井下施工已有多年歷史，在國內(nèi)外的井下施工中，最常用的是光面爆破技術(shù)，雖已取得較好的效果，但光面技術(shù)本身有較多限制，包括爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)等，浪費(fèi)材料，增加成本。而本文中提到的鉆眼爆破技術(shù)和定向斷裂爆破技術(shù)，能夠保護(hù)圍巖，降低工程成本，加快現(xiàn)在的掘進(jìn)速度，提高爆破效率。

1 鉆眼爆破技術(shù)

1.1 爆破技術(shù)

爆破技術(shù)根據(jù)金屬礦山井下地質(zhì)條件，圍巖類別為巖巷，巖石硬度8～10，使用YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)打眼，配合2.5m規(guī)格的鉆桿和φ38mm合金剛鉆頭（一字型）。爆破器材選用礦石乳化炸藥2#，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)施工，確保鉆眼、裝藥、聯(lián)線、放炮等工序的質(zhì)量，確保炮孔直、平、深度統(tǒng)一，根據(jù)巖性設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，擴(kuò)大炮孔利用率。

1.2 具體技術(shù)操作

①鉆眼。爆破孔鉆眼前，第一步是檢測圍巖，將周圍的活矸與浮石進(jìn)行處理，依據(jù)測試情況設(shè)計(jì)人員給出設(shè)計(jì)輪廓線，標(biāo)記炮眼位置，根據(jù)爆破表的布置情況進(jìn)行鉆眼，同時(shí)依照定眼、定位、定基、定人和爆破說明書進(jìn)行鉆眼，鉆眼結(jié)束后進(jìn)行檢查，確保鉆眼平、直、準(zhǔn)、齊[1]。②爆破。采用直言掏槽的方法，將炸藥持續(xù)填裝，瘋泥材料我們選用黃泥，使用先掏槽眼、再掏輔助眼、底眼、周邊眼、頂眼的這一順序，爆破方位有中心部位開始向四周起爆，這種方式我們稱之為并聯(lián)方式，使用銅芯塑料放炮母線，電容式起爆器起爆。裝藥：裝藥前，切斷工作面的一切電源，用壓風(fēng)吹凈炮眼中的巖粉和雜物等，掏槽眼使用反向裝藥，其他炮眼使用正向裝藥，炸藥要到底，藥卷間距離緊實(shí)，孔口炮泥充填充分，裝藥時(shí)定人，統(tǒng)一指揮，根據(jù)爆破圖表裝填藥卷，事先檢查所有雷管、炸藥，嚴(yán)禁使用過期失效炸藥，確定后，聯(lián)線。聯(lián)線：運(yùn)用并聯(lián)聯(lián)線的方式，所有雷管腳線需要進(jìn)行包裹，放炮母線的接頭之間要進(jìn)行緊密聯(lián)接，角線與母線相互聯(lián)接前，對(duì)工作面的所有聯(lián)接線進(jìn)行依次檢查，確定沒有問題。放炮：放炮前，掩護(hù)好工作面機(jī)具和工作設(shè)備，人員撤離至距工作面100m以上的安全地帶，在各個(gè)通向放炮工作面的入口布置放炮警戒線后放炮。③爆破材料存放。爆破材料運(yùn)送到工作地點(diǎn)后，將炸藥、導(dǎo)爆管分開存放于爆炸材料箱里，材料箱要安置在頂板和支護(hù)完整的地方，勿與機(jī)械、電器設(shè)備放在一起，避開通風(fēng)良好的地點(diǎn)，妥善保存。爆炸前將材料箱放置在警戒線以外的安全地帶，準(zhǔn)備一次爆破所需的引藥和炮泥，爆破前檢查發(fā)爆器和爆破母線[2]。

2 定向斷裂爆破技術(shù)

2.1 機(jī)理

實(shí)際上斷裂爆破機(jī)理是在爆破后形成的，由于切縫導(dǎo)致炸藥流量沿切縫方向聚集在一起釋放，爆炸產(chǎn)生的作用力會(huì)在孔壁周圍生成預(yù)裂隙，所產(chǎn)生的氣體會(huì)先沿著切縫的方向驅(qū)動(dòng)裂隙，隨即迅速擴(kuò)展成所預(yù)期的斷裂面，采用切縫引導(dǎo)爆炸動(dòng)作與靜壓作用對(duì)爆破孔壁進(jìn)行定向，同時(shí)起到了阻止其它方向力的作用。

2.2 試驗(yàn)研究

定向斷裂爆破技術(shù)實(shí)質(zhì)是在不更改已有設(shè)備裝配及礦山巷道掘進(jìn)工學(xué)的基本前提下，采用更改裝藥結(jié)構(gòu)與周邊爆破參數(shù)進(jìn)行周邊定向斷裂控制[3]。

（1）爆破參數(shù)。本次研究使用淺眼光面爆破掘進(jìn)，周邊眼裝藥使用與聚能管相配的φ32mm2#巖石藥卷加工成聚能藥包，周邊眼孔徑約為40mm，孔距約為600mm，孔深為1.5m，周邊抵抗線約為520mm,掏槽方式為6孔斜眼掏槽，孔深約為1.6m，輔助眼孔距700mm。若切縫寬度較大，動(dòng)作用對(duì)孔壁的作用范圍也會(huì)擴(kuò)大，不僅不能有效控制裂紋的擴(kuò)展方向，還會(huì)沿切縫方向形成多條裂縫，經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)切縫寬度為0.3mm時(shí)，沿切縫方向產(chǎn)生的裂紋比較長，非切縫主向次裂紋的數(shù)量較少，相鄰兩孔間的裂縫擴(kuò)展速度較快，貫穿縫較大。

（2）技術(shù)準(zhǔn)則。①正確加工聚能藥包，聚能切縫管和藥卷爆破員都按照規(guī)定制作成聚能藥包，插入雷管。②確保打孔質(zhì)量符合要求，依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行炮眼打孔，嚴(yán)格掌握炮孔的角度與孔距，保證所大的炮孔都能夠有效進(jìn)行利用。③正確置入聚能藥包，管縫要按要求沿巷道輪廓線放置，將藥包送至孔底。

（3）試驗(yàn)效果。本次試驗(yàn)井下巷道主要經(jīng)過巖層為白色、黑色閃長巖，巖石松軟破碎，發(fā)育節(jié)理、裂隙，圍巖硬度為8～12，穩(wěn)定性較差，井下巷道掘進(jìn)斷面4mx3.29m，使用定向斷裂技術(shù)后，巷道成型較為規(guī)整，輪廓較清晰，炸藥消耗和支護(hù)量明顯降低[4]。

3 施工安全措施

3.1 爆破作用對(duì)金屬礦山圍巖穩(wěn)定性的影響

在對(duì)金屬礦山地下爆破時(shí)，在沖擊波的作用下會(huì)生成大量的高溫高壓氣體，此類氣體會(huì)通過爆炸傳遞給礦石，雖然沖擊波作用耗時(shí)較短，但伴隨傳播距離延長，沖擊波會(huì)隨著衰減成地震波或應(yīng)力波，地震波作用影響下地質(zhì)層會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，爆炸源附近的圍巖遭到不同程度的損壞，繼而影響到礦山的地壓和圍巖的穩(wěn)定性和整體工程的進(jìn)度和質(zhì)量。

3.2 施工安全措施

（1）鉆眼。鉆眼時(shí)，要堅(jiān)持濕式鉆眼，必須使用干式鉆眼時(shí)，要采取防塵措施，避免鉆眼和裝藥平行作業(yè)或在殘眼上鉆眼，在鉆眼前必須檢查當(dāng)前地點(diǎn)的安全情況，專人監(jiān)護(hù)頂板安全，觀察鉆井情況，同時(shí)，當(dāng)供水管無水或防塵設(shè)施未處理好，工作面據(jù)爆、殘爆情況未處理干凈，工作面出現(xiàn)透水預(yù)兆或其他安全隱患尚未完全排除時(shí)不得鉆眼。

（2）其他安全措施。要嚴(yán)格按照施工規(guī)定和爆破說明書規(guī)定進(jìn)行鉆眼、打孔等行為，若出現(xiàn)不合格眼位或孔位，必須重新進(jìn)行，當(dāng)鉆眼或打孔工具出現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)停止處理，大斷面巷道施工時(shí)，必須搭設(shè)可靠牢固的工作臺(tái)，或使用臺(tái)階工作面施工，保證人員和圍巖安全。同時(shí)也要注意礦體情況，因地制宜，仔細(xì)觀察圍巖情況，確認(rèn)安全后再行施工爆破。

4 結(jié)語

在進(jìn)行金屬礦山井下爆破時(shí)，要基于實(shí)際，堅(jiān)持理論與實(shí)際相結(jié)合，選用最優(yōu)的爆破技術(shù)和掘進(jìn)技術(shù)，根據(jù)礦體情況，因地制宜，將生產(chǎn)勘探坑道和裁切巷道相聯(lián)系，探采結(jié)合，嚴(yán)格按照施工要求和相關(guān)規(guī)定進(jìn)行爆破、掘進(jìn)、采礦等，降低成本，提高開采效益。