花崗閃長巖體中的掘進爆破設(shè)計方案優(yōu)化

王振乾，芮新志

(銅陵有色股份鳳凰山礦業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000)

金屬地下礦山在進行巷道掘進時，不同作業(yè)點往往都會使用同一種爆破設(shè)計方案，這在大多數(shù)情況下效果較好，但當遇到礦巖性質(zhì)變化很大的區(qū)域時，效果將明顯變差。鳳凰山銅礦礦體下盤為大理巖，上盤為閃長巖，沿脈巷道布置在礦體下盤[1]。礦山在施工-440 m以下深部中段開拓時，遇到一段花崗閃長巖體，此時使用了礦山常用的爆破設(shè)計方案，效果很差，爆破的進尺小，尤其是工作面四周爆破不徹底，往往需要二次爆破，浪費炸藥的同時，嚴重影響工程進展。為求最佳爆破設(shè)計方案，礦山多次通過現(xiàn)場試驗研究，對掘進面掏槽孔布置進行優(yōu)化改進，增設(shè)了炮孔，并改變炮孔裝藥量，大大提高了爆破效率，解決了爆破不徹底的問題，節(jié)約了爆破成本，為工程進展爭取了時間。優(yōu)化后的掘進爆破設(shè)計方案多次應用于花崗閃長巖體中的施工，效果極好，并在本地區(qū)礦山中得到了推廣。

1 礦山常用掘進爆破設(shè)計方案

1.1 掏槽方法

掏槽孔布置采用垂直桶型掏槽，如圖1所示。

圖1 桶形掏槽炮孔布置示意圖Fig.1 Sketch map of barreled type slotted hole arrangement

掏槽孔布置在開挖斷面的中部偏下位置，所有掏槽孔垂直于工作面且相互平行，孔距40 mm，其中兩個孔裝藥，其余孔不裝藥，這樣爆破時裝藥的兩個孔互相擠壓碰撞，并將矸石拋出槽外，形成槽腔，為后續(xù)爆破的炮孔創(chuàng)造良好的自由面條件。

1.2 爆破參數(shù)

1.2.1 炮孔孔徑

巷道掘進時采用YT-24型風動淺孔鑿巖機，球齒釬頭直徑38 mm，鉆孔施工后直徑在40 mm左右。

1.2.2 炮孔孔深

巷道掘進時采用YT-24型風動淺孔鑿巖機，2.5 m長的釬桿進行鑿巖作業(yè)。掏槽孔深2.2 m，其它孔深2.0 m。

1.2.3 炮孔數(shù)目及炮孔布置

炮孔數(shù)目及炮孔布置(見圖2)，掘進工作面的炮孔分為掏槽孔、輔助孔及周邊孔，其中掏槽孔6個，輔助孔16個，周邊孔10個，炮孔總數(shù)為32個。實際施工時，先布置掏槽孔，再根據(jù)地質(zhì)情況及斷面大小均勻布置輔助孔和周邊孔[2]。一般可根據(jù)上稀下密、周邊適當加孔、中部均勻分布的原則布置各類炮孔，其中周邊孔按巷道斷面輪廓線布置并距離開挖輪廓線10 cm[3]。

1.2.4 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥量

炮孔裝藥采用連續(xù)耦合裝藥，反向起爆[4]。其中掏槽孔裝藥長度為炮孔深度的90%，輔助孔為80%，周邊孔為85%。采用2號巖石乳化炸藥進行裝藥，每條藥卷直徑32 mm，長300 mm，質(zhì)量300 g。炮孔裝藥如圖3所示，掏槽炮孔先放兩條藥卷打底，用炮棍搗實，再裝起爆藥包，最后裝4條藥卷并搗實；輔助孔先放2條藥卷打底，用炮棍搗實，再裝起爆藥包，最后裝2條藥卷并搗實；周邊孔先放2條藥卷打底，用炮棍搗實，再裝起爆藥包，最后裝3條藥卷并搗實。

根據(jù)炮孔布置圖對每個鉆孔藥量進行統(tǒng)計，如表1。

圖2 掘進各部位炮孔布置及名稱Fig.2 The blast hole arrangement and names in all parts of driving

圖3 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Sketch map of charge configuration in blast holes

表1 掘進爆破的參數(shù)表

Table 1 Parameters table of tunneling blasting

炮孔孔深/m夾角段位眼數(shù)裝藥量單個炮孔小計藥卷/個藥卷/個質(zhì)量/kg空眼2.2904掏槽2.290127144.2輔助孔2.090245206.02.090445206.02.090525103.02.090665309.0周邊2.090846247.22.090926123.62.0901046247.2合計3215446.2

由表1可知：每個掘進循環(huán)總裝藥量Q=46.2 kg；由知每個循環(huán)工作面炮孔平均深度為2.0 m，炮孔利用率為80%，掘進斷面積為8.36 m2，則每個掘進循環(huán)爆破的巖石體積V=2.0×80%×8.36=13.376 m3；則每個循環(huán)的炸藥單耗K=Q/V=46.2/13.376=3.45 kg/m3。

1.3 起爆方法和起爆順序

巷道掘進采用導爆管起爆法(主傳導爆管由起爆器激發(fā)高能脈沖引爆)[5]，起爆順序如圖2所示，依次為掏槽孔、輔助孔、周邊孔，鉆孔附近的數(shù)字代表雷管的段位，1代表瞬發(fā)，2代表延期25 ms，4代表延期75 ms，5代表延期110 ms，6代表延期150 ms，8代表延期250 ms，9代表延期310 ms，10代表延期380 ms。

1.4 效果評價

這種爆破設(shè)計布置是礦山常用的一種方式，也是歷年來積累下的經(jīng)驗，適用于采場中以及大理巖體掘進。掘進爆破后矸石的粒度直徑平均為30 mm，較細，且飛石多，粉塵大，爆破斷面參差不齊，支護量較大。

2 優(yōu)化后的掘進爆破設(shè)計布置

2.1 掏槽方法

掏槽孔布置采用垂直桶型掏槽，如圖4所示，掏槽孔布置在開挖斷面的中部偏下位置，所有掏槽孔垂直于工作面且相互平行，孔距40 mm，其中中間的孔裝藥，其余孔不裝藥，這樣爆破時中間裝藥的孔向外擴展與四周6個孔貫通，同時將矸石拋出槽外，形成較大的槽腔，為后續(xù)爆破的炮孔創(chuàng)造更好的自由面條件。

2.2 爆破參數(shù)

2.2.1 炮孔孔徑

巷道掘進時采用YT-24型風動淺孔鑿巖機，球齒釬頭直徑38 mm，鉆孔施工后直徑在40 mm左右[6]。

圖4 桶性掏槽炮孔布置示意圖Fig.4 Sketch map of barreled type slotted hole arrangement

2.2.2 炮孔孔深

巷道掘進時采用YT-24型風動淺孔鑿巖機，2.5 m長的釬桿進行鑿巖作業(yè)。掏槽孔深2.2 m，其它孔深2.0 m[7]。

2.2.3 炮孔數(shù)目及炮孔布置

炮孔數(shù)目及炮孔布置(見圖5)，掘進工作面的炮孔分為掏槽孔、輔助孔和周邊孔，其中掏槽孔7個，輔助孔16個，周邊孔12個，炮孔總數(shù)為35個。實際施工時，先布置掏槽孔，再根據(jù)地質(zhì)情況及斷面大小均勻布置輔助孔和周邊孔。一般可根據(jù)上稀下密、周邊適當加孔、中部均勻分布的原則布置各類炮孔，其中周邊孔按巷道斷面輪廓線布置并距離開挖輪廓線10 cm。

圖5 掘進各部位炮孔布置及名稱Fig.5 The blast hole arrangement and names in all parts of driving

2.2.4 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥量

炮孔裝藥采用連續(xù)耦合裝藥，其中掏槽孔裝藥長度為炮孔深度的70%，輔助孔為60%，周邊孔為65%。采用2號巖石乳化炸藥進行裝藥，每條藥卷直徑32 mm，長300 mm，質(zhì)量300 g。炮孔裝藥時如圖6所示，掏槽孔裝藥先放1條藥卷打底，用炮棍搗實，再裝起爆藥包，最后裝3條藥卷并搗實；輔助孔及周邊孔裝藥時，先放1條藥卷，用炮棍搗實，再裝起爆藥包，最后裝2條藥卷并搗實。

根據(jù)炮孔布置圖對每個鉆孔藥量進行統(tǒng)計，如表2所示。

圖6 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6 Sketch map of charge configuration in blast holes

表2 掘進爆破的參數(shù)表

Table 2 Parameters table of tunneling blasting

炮孔孔深/m夾角段位眼數(shù)裝藥量單個炮孔小計藥卷/個藥卷/個質(zhì)量/kg空眼2.2906掏槽2.29011551.5輔助孔2.090244164.82.090444164.82.090544164.82.090644164.8周邊2.090825103.02.090984329.62.090102482.4合計3511935.7

由表2可知：每個掘進循環(huán)總裝藥量Q=35.7 kg；每個循環(huán)工作面炮孔平均深度為2.0 m，炮孔利用率為90%，掘進斷面積為8.36 m2，則每個掘進循環(huán)爆破的巖石體積V=2.0×90%×8.36=15.05 m3；則每個循環(huán)的炸藥單耗K=Q/V=35.7/15.05=2.37 kg/m3。

2.3 起爆方法和起爆順序

巷道掘進采用導爆管起爆法(主傳導爆管由起爆器激發(fā)高能脈沖引爆)，起爆順序如圖5所示，依次為掏槽孔、輔助孔、周邊孔，鉆孔附近的數(shù)字代表雷管的段位，1代表瞬發(fā)，2代表延期25 ms，4代表延期75 ms，5代表延期110 ms，6代表延期150 ms，8代表延期250 ms，9代表延期310 ms，10代表延期380 ms。

2.4 效果評價

矸石評價粒度約為100 mm，大小適中，在巷道中適合LM-56型風動裝巖機裝車，且粉塵量小，爆破斷面較好，支護量小，尤其適用于花崗閃長巖體中的掘進，可確保一次爆破完全，避免二次爆破工作。

表3 兩種掘進爆破設(shè)計對比表

3 結(jié)論

通過對比以上兩種掘進爆破設(shè)計方案在花崗閃長巖體中的爆破作業(yè)效果(表3)，可知第二種優(yōu)于第一種。

這種閃長巖體中的掘進爆破設(shè)計方案同樣適用同類礦山閃長巖體內(nèi)掘進施工，可廣泛進行推廣，為同類金屬礦山創(chuàng)造更高效益。