簡(jiǎn)述光面爆破在普朗銅礦中的應(yīng)用

曾曉昌，肖天勇，李志鈞，王晶，趙明亮

(云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司， 云南 香格里拉市 674400)

0 引 言

隨著普朗銅礦生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的井下巷道爆破成型理論、設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)不能滿足巷道成型的要求。尤其在穩(wěn)定性較差的巷道施工過程中，應(yīng)力集中、巖石條件復(fù)雜、出現(xiàn)斷層，裂隙，節(jié)理、巷道成型差與掘進(jìn)速度慢成為巷道掘進(jìn)和支護(hù)的一大難點(diǎn)。對(duì)巷道掘進(jìn)施工提出了更高的設(shè)計(jì)要求。隨著爆破工藝及爆破技術(shù)的發(fā)展，光面爆破因自身的獨(dú)特優(yōu)越性，成為越來越多巷道掘進(jìn)爆破的首選技術(shù)方案。爆破后斷面成型規(guī)整基本能夠符合設(shè)計(jì)要求，能避免前期超欠挖附加給后期的工作量；爆破對(duì)巷道本身圍巖穩(wěn)定性破壞少，施工作業(yè)安全可靠[1]；因巷道表面較平整光滑，可加快巷道成型速度、減少支護(hù)量、提高錨桿噴漿、噴射混凝土支護(hù)質(zhì)量，創(chuàng)造良好條件、減少通風(fēng)阻力和降低二次支護(hù)成本。

為此，本文以普朗銅礦3720 m水平N6穿脈[2]為例，在較松軟破碎巖體巷道中進(jìn)行光面爆破技術(shù)研究，設(shè)計(jì)光面爆破方案，優(yōu)化施工工藝流程，取得了較好的效果。

1 光面爆破方案設(shè)計(jì)

該條穿脈出露巖體為石英二長(zhǎng)斑巖：呈淺灰—灰綠色，灰綠—灰黑色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶發(fā)育完整，多呈顆粒狀，且以長(zhǎng)石為主；巖體呈弱風(fēng)化，對(duì)其強(qiáng)度影響較小，經(jīng)定性測(cè)量巖體的普氏硬度系數(shù)f=8～10，屬堅(jiān)硬巖；巖體構(gòu)造較發(fā)育，見3條次級(jí)斷層（F1：破碎帶寬約0.5～1.5 cm，充填物主要為圍巖碎屑與角礫、白色斷層泥、石英；F2：破碎帶寬約 0.5～1.5 cm,充填物主要為圍巖碎屑與角礫、白色斷層泥；F3：破碎帶寬約5～20 cm，充填物主要為圍巖碎屑與角礫）和5組節(jié)理，而同組節(jié)理間距為0.2～0.4 m之間，節(jié)理密集度在10條/m以內(nèi)，節(jié)理傾角絕大部分為65°～80°，大部分構(gòu)造面由黃鐵礦或石英脈充填，其閉合性較好，斷層與節(jié)理以及節(jié)理之間相互穿插切割影響了巖體的完整性，巖體的完整性整體屬較破碎；巷道潮濕，偶見滴水現(xiàn)象，巖體屬裂隙透水，弱富水層；巖體質(zhì)量整體屬Ⅱ-Ⅲ類，穩(wěn)定性較差，需要及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)[3]。設(shè)計(jì)斷面為4.6×4.4 m三心拱斷面。

1.1 爆破參數(shù)的選擇和計(jì)算[4]

（1）炮孔直徑的確定。主要根據(jù) Boomer281鑿巖臺(tái)車鑿巖型號(hào)和 2#巖石乳化炸藥的直徑所決定，本次采用φ45 mm 炮眼進(jìn)行爆破。

（2）炮孔深度的確定。Boomer281鑿巖臺(tái)車最大的鑿眼深為4.0 m，為了最大限度地發(fā)揮設(shè)備性能，根據(jù)長(zhǎng)期在該工程區(qū)域內(nèi)施工得到的經(jīng)驗(yàn)及參照相關(guān)爆破規(guī)程，本次炮眼深度暫定為掏槽眼和掏槽空眼深度4.0 m[5]，其余炮眼深度暫定位3.8 m。

（3）單循環(huán)的炮孔數(shù)量。

式中，N為炮孔總數(shù)量；q為炸藥單耗，2.34 kg/m3；s為巷道斷面積=18.75 m2；γ為每米長(zhǎng)度裝藥重量，0.75 kg/m；η為炮孔利用率，0.95。

經(jīng)式（1）計(jì)算單循環(huán)的炮孔數(shù)量為62個(gè)。

1.2 炮孔布置

（1）掏槽眼。掏槽眼深L=L1+h，h為掏槽眼超鉆深度h=10～30 cm，此處取20 cm，所以掏槽眼深為4.0 m。炮孔間距a：根據(jù)a=10～40 cm，此處取30 cm。根據(jù)巖石普氏硬度系數(shù)f=8～10查表可得炸藥單耗q=2.34 kg/m3。單孔裝藥量Q=αLG/H，α裝藥系數(shù)暫定為0.8；G為單卷藥重量，查表可得G=0.3 kg/卷；H為單卷長(zhǎng)度，0.3 m；計(jì)算可得Q為3.21 kg。

（2）輔助眼或崩落眼?？组g距a=0.4～0.8 m。根據(jù)巖石普氏硬度系數(shù)f=8～12查表可得炸藥單耗q=2.34 kg/m3。單孔裝藥量Q=αLG/H計(jì)算可得單孔裝藥量為3.01 kg。

（3）頂眼及側(cè)幫眼?？组g距a=0.4～0.6 m，共布置23個(gè)眼，計(jì)算可得a=0.484 m。根據(jù)巖石普氏硬度系數(shù)f=8～10查表可得炸藥單耗q=2.34 kg/m3。單孔裝藥Q=αLG/H計(jì)算可得單孔裝藥量為1.9 kg。頂眼和周邊眼裝藥集中度均取473 kg/m，炮泥堵塞長(zhǎng)度不低于60 cm。

（4）底眼。炮孔長(zhǎng)度L=3.8 m；炮孔間距a=0.4～0.8 cm，共布置7個(gè)眼，計(jì)算可得a=0.767 m。根據(jù)巖石普氏硬度系數(shù)f=8～10查表可得炸藥單耗q=2.34 kg/m3。

單孔裝藥量Q=αLG/H，計(jì)算可得單孔裝藥量為1.9 kg。

總裝藥量為144.9 kg。炮眼布置圖如圖1所示，炮孔參數(shù)見表1。

圖1 N6炮眼布置（單位：mm）

（5）裝藥結(jié)構(gòu)及爆破連線如圖2所示。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)及爆破連線示意

裝藥完成后用炮泥進(jìn)行孔口封堵，封堵長(zhǎng)度不低于60 cm，封堵完成后將所有雷管尾部連接器卡住爆破母線，連接方式采用串聯(lián)或并聯(lián)皆可。爆破母線長(zhǎng)度距離爆破點(diǎn)彎道距離不低于150 m，直巷距離不低于200 m。

1.3 起爆順序

巷道掘進(jìn)施工采用數(shù)碼雷管起爆網(wǎng)路[6]，全斷面一次爆破。起爆順序?yàn)槭紫绕鸨筒垩郏浯纹鸨o助眼，最后起爆周邊眼（見表1）。

表1 爆破參數(shù)

2 光面爆破施工工藝

2.1 測(cè)量、定孔

掘進(jìn)施工前由井建技術(shù)人員對(duì)施工班組進(jìn)行技術(shù)安全交底，測(cè)量技術(shù)員施工前按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求把中線和腰線放至掘進(jìn)工作面，并對(duì)施工班組進(jìn)行交底。施工班組進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)首先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，將中線和腰線投至掌子面，然后按照施工設(shè)計(jì)要求畫出輪廓線和炮孔位置。

2.2 鉆孔

設(shè)備使用Boomer281鑿巖臺(tái)車進(jìn)行打孔，要求臺(tái)車司機(jī)熟悉光面爆破布孔圖，嚴(yán)格要求按照測(cè)定的孔位進(jìn)行鉆孔作業(yè)，打孔深度、角度、孔徑須符合須設(shè)計(jì)要求。炮眼施工要求做到平、直、齊、準(zhǔn)[7]。根據(jù)每個(gè)炮孔位置及巖石不同的凹陷程度，及時(shí)調(diào)整炮眼程度。保證掘進(jìn)斷面的炮眼眼底平齊同一水平面。臺(tái)車司機(jī)在施工完當(dāng)班工作任務(wù)后要及時(shí)向區(qū)隊(duì)或者施工員匯報(bào)當(dāng)班鑿巖情況，例如有無(wú)斷層巖石破碎、增眼或者減少孔眼情況等，以便為施工員或者區(qū)隊(duì)長(zhǎng)在裝藥安排的過程中采取合理的控制措施。

2.3 清孔、裝藥、連線

嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)的控制；掃碼進(jìn)行雷管延時(shí)參數(shù)設(shè)置；將藥包開口插入雷管并綁扎牢固；將帶有雷管的藥包采用竹棍（木棍）輕輕推至孔底，并根據(jù)裝參數(shù)將剩余的藥包數(shù)量輕輕推至第一個(gè)藥包位置，使其接觸而不產(chǎn)生擠壓[8]；裝藥時(shí)先裝底眼，底眼裝好后需將雷管腳線卷起放入孔口5～10 cm處，以免裝上部眼時(shí)有碎石掉落砸壞腳線；所有炮孔裝完后需進(jìn)行連線檢查，確保裝藥數(shù)量及裝藥結(jié)構(gòu)無(wú)誤；將所有數(shù)碼雷管腳線進(jìn)行串聯(lián)在同一根專用爆破母線上；采用炮泥進(jìn)行孔口封堵；采用專用起爆器進(jìn)行線路檢查。

2.4 警戒工作及爆破后處理

裝藥完成后需對(duì)本巷道口處掛設(shè)安全警示牌并對(duì)該條巷道進(jìn)行封閉，同時(shí)對(duì)周邊有影響區(qū)域進(jìn)行安全警示。檢查無(wú)誤并確保所有人撤離至警戒區(qū)域外后，由安全員監(jiān)督爆破員在指定地點(diǎn)實(shí)施爆破作業(yè)。爆破完成后待通風(fēng)檢測(cè)合格，檢測(cè)爆破作業(yè)面，若發(fā)現(xiàn)有盲炮、瞎炮，應(yīng)及時(shí)查明原因，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定處理；若檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常情況，則正常組織出渣作業(yè)，并查看爆破效果。

2.5 光面爆破效果

普朗銅礦3720 m水平N6穿脈經(jīng)過多次光面爆破試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果（見表1）表明：巷道側(cè)幫間距范圍總體為4.4～4.7 m， 巷道底部到頂部的間距總體為 4.2～4.5 m，巷道爆破后成形效果較好，炮眼利用率在90%以上，眼痕率為 63.3%～80%，巖面平整且無(wú)明顯超欠挖現(xiàn)象。

在使用光面爆破前，一條約500 m巷道爆破掘進(jìn)出渣量平均約 1000～1050 車，出渣費(fèi)用為1100～1150 元/車；采用光面爆破試驗(yàn)后，出渣量在900～950 車之間，出渣費(fèi)用為 1000～1025 元，與試驗(yàn)之前相比，節(jié)省出渣費(fèi)用 100～150 元，充分證明巷道成型效果較好，成型質(zhì)量得到有效控制。

通過爆破效果分析可得，使用光面爆破技術(shù)能使巷道成型更加規(guī)整、光滑，更能接近于設(shè)計(jì)要求，減小巷道圍巖的擾動(dòng)影響，有利于爆破后巷道圍巖的穩(wěn)定，提高了井下巷道掘進(jìn)施工的防護(hù)能力。光面爆破的成功應(yīng)用，對(duì)普朗銅礦的開采和掘進(jìn)具有重大意義。

表2 光面爆破部分效果分析

3 結(jié)論

（1）使用光面爆破前，掘進(jìn)一條巷道大概需要8個(gè)月時(shí)間，施工成本約60～70萬(wàn)；使用光面爆破后僅用6個(gè)月、施工成本約50萬(wàn)。降低了施工成本、縮短了施工周期、提高了巷道掘進(jìn)效率。

（2）部分巷道支護(hù)成形后，會(huì)出現(xiàn)巷道垮塌、冒頂片幫、涌水等安全隱患，因光面爆破對(duì)圍巖擾動(dòng)較少、巷道成型更接近設(shè)計(jì)要求。

（3）使用光面爆破，能確保井下巷道完整性，巷道成型更規(guī)整、平滑，更能接近設(shè)計(jì)要求，減小巷道圍巖的擾動(dòng)影響，

對(duì)比施工成本、施工周期、二次支護(hù)成本、巷道成型質(zhì)量等分析可得：有效的光面爆破技術(shù)能確保井下巷道完整性，巷道成形更規(guī)整、平滑，更能接近設(shè)計(jì)要求，減小巷道圍巖的擾動(dòng)影響，有利于爆破后巷道圍巖的穩(wěn)定；提高了井下巷道掘進(jìn)施工的防護(hù)能力，提升施工安全系數(shù)；縮短工期、降低巷道掘進(jìn)成本。