中深孔爆破成井在遜克金礦的應(yīng)用

邵明偉 姜鳳 徐要森

摘要：遜克金礦采用Simba1354鑿巖臺(tái)車(chē)施工切割井中深孔，對(duì)掏槽方式、炮孔直徑、施工精度、裝藥結(jié)構(gòu)、爆破次數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，選擇桶形掏槽提供自由面和補(bǔ)償空間，120 mm大直徑炮孔減小穿孔數(shù)量，導(dǎo)向釬桿提高了施工精度。通過(guò)提高裝藥密度和增加導(dǎo)爆索等措施改善爆破效果，通過(guò)分次爆破減少了天井被堵死的概率。采用該方法成功實(shí)施了中深孔爆破成井，提高了生產(chǎn)效率，降低了天井掘進(jìn)存在的炮煙、粉塵、浮石等安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了采出礦量和各生產(chǎn)礦塊的生產(chǎn)接續(xù)，為工程進(jìn)展提供了有力保障，可為同類(lèi)礦山的開(kāi)采提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：中深孔；爆破成井；掏槽；鑿巖臺(tái)車(chē)；天井掘進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD853.34文章編號(hào)1001-1277（2023）03-0031-03

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20230307

引 言

遜克金礦蝕變石英脈型礦體賦存在斷裂帶中，斷裂帶呈南北走向，成礦具有多期性，礦體具有層狀的特點(diǎn)，傾角75°～85°，在礦房?jī)?nèi)構(gòu)造的產(chǎn)狀與礦體一致。礦體內(nèi)多發(fā)育空洞和風(fēng)化帶，尤其在185 m中段呈條帶狀的黃泥。沿深度方向，185 m中段至145 m中段，由破碎向逐漸完整過(guò)渡，尤其185 m中段的礦石由石英作為骨架，有晶簇、黃泥等充填在空洞中。

礦山采用上向分層中深孔崩礦階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法開(kāi)采，分為礦房和礦柱兩步驟開(kāi)采，先開(kāi)采礦柱并進(jìn)行膠結(jié)充填，礦柱強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，再回采礦房。前期遜克金礦切割井采用普通法掘進(jìn)天井，由于礦石較為破碎，在天井施工時(shí)存在墜落、物體打擊等風(fēng)險(xiǎn)，切割井施工難度大，施工效率低，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。經(jīng)過(guò)摸索和實(shí)踐，遜克金礦決定使用中深孔爆破成井工藝^［1-3］，但是出現(xiàn)了爆破成井高度不夠、爆破成井被堵塞、爆破成井偏小等情況，爆破效果較差，礦石損失率大，因此爆破成井工藝一度停滯不前。后經(jīng)多方努力和改進(jìn)，摸索出一套適合該礦山的中深孔爆破成井工藝和方法，實(shí)現(xiàn)了安全高效回采的目的。

1 開(kāi)采簡(jiǎn)況

遜克金礦礦石形態(tài)如圖1所示。北翼礦體設(shè)計(jì)采用上向分層中深孔崩礦階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法開(kāi)采，分礦房和礦柱兩步驟開(kāi)采，先采礦柱并充填，再回采礦房。采用KQG-150型高氣壓環(huán)形潛孔鉆機(jī)在185 m中段鑿巖硐室內(nèi)施工下向深孔。采用Simba1354鑿巖臺(tái)車(chē)在145 m中段鑿巖巷內(nèi)施工上向扇形中深孔，切割井為礦塊開(kāi)采提供爆破自由面。

2 中深孔爆破成井實(shí)踐

2.1 成井方式選擇

爆破成井關(guān)鍵因素之一為掏槽方式^［4-5］，根據(jù)掏槽方式對(duì)中深孔爆破成井進(jìn)行劃分，主要有2種方法：一種是采用直孔桶形掏槽的方式布置炮孔，即利用中深孔鉆機(jī)沿天井軸線(xiàn)方向掘進(jìn)一組相互平行的中深孔，然后采用一次爆破或分段分次裝藥的方式進(jìn)行爆破，直至將天井掘進(jìn)出來(lái)。另一種是采用VCR法無(wú)空孔掏槽的方式掘進(jìn)天井，即將集中藥包放置于孔底，以天井下部作為自由面，采用逐孔分段分次爆破的方式掘進(jìn)天井^［6-7］。以上2種中深孔爆破成井對(duì)鉆孔精度要求不同，直孔桶形掏槽對(duì)鉆孔精度要求高，需要有足夠的補(bǔ)償空間，裝藥結(jié)構(gòu)和起爆順序簡(jiǎn)單，并且容易掌握。VCR法無(wú)空孔掏槽，對(duì)鉆孔精度要求低，以天井下部作為爆破自由面，不需要補(bǔ)償空間，裝藥結(jié)構(gòu)和起爆順序復(fù)雜。遜克金礦根據(jù)以上爆破成井要求和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)組織情況，選用第一種直孔桶形掏槽的方式進(jìn)行中深孔爆破成井。

2.2 炮孔直徑和掏槽孔數(shù)確定

根據(jù)銀泰黃金板廟子金礦的爆破經(jīng)驗(yàn)，直孔桶形掏槽的裝藥孔直徑選擇81 mm，桶形掏槽的空孔直徑159 mm，裝藥孔和空孔的中心間距為395 mm左右。根據(jù)施工機(jī)具和生產(chǎn)組織條件，決定裝藥孔采用直徑75 mm的炮孔，空孔選用直徑120 mm的空孔。為了滿(mǎn)足掏槽區(qū)域巖石破碎后的補(bǔ)償空間，縮小裝藥孔和空孔的間距是有效的辦法，但是裝藥孔和空孔之間的距離太近，則容易造成炮孔之間穿孔，導(dǎo)致整個(gè)掏槽區(qū)域報(bào)廢。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，裝藥孔和空孔間距初步取值為250 mm，并在掏槽孔外部均勻施工6個(gè)輔助孔，首先進(jìn)行理論計(jì)算，則其關(guān)系應(yīng)滿(mǎn)足式（1）要求。

式中：Sy為預(yù)爆巖體的面積（mm2）;Sb為空孔面積（mm2）。

根據(jù)CAD測(cè)量體積和式（1）進(jìn)行計(jì)算，二者的比值為0.353，則該種布置方式理論可行。隨后在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施了3個(gè)桶形掏槽的爆破試驗(yàn)，爆破試驗(yàn)表明有2個(gè)掏槽孔的渣石不能完全落下，渣石擠滿(mǎn)在爆破空間內(nèi)。根據(jù)以上情況，為了增大補(bǔ)償空間，將裝藥孔和空孔的間距調(diào)整到300 mm，并在原6個(gè)直徑120 mm空孔的基礎(chǔ)上，再增加6個(gè)直徑75 mm空孔，更改之后的補(bǔ)償空間為0.413。現(xiàn)場(chǎng)施工2個(gè)桶形掏槽試驗(yàn)，效果良好。

2.3 切割井炮孔布置參數(shù)確定

擬爆破成井的尺寸為2.0 m×2.4 m，桶形掏槽爆破完成后，會(huì)形成直徑約300 mm的圓形槽腔。切割井布置參數(shù)根據(jù)最小抵抗線(xiàn)和炸藥單耗2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)：

1）根據(jù)最小抵抗線(xiàn)（W）公式：W=（10～30）d，其中d為炮孔直徑，進(jìn)行輔助孔和周邊孔的最小抵抗線(xiàn)設(shè)計(jì)。由于槽腔的空間小、夾持性大，因此本次設(shè)計(jì)中選擇W=5d進(jìn)行計(jì)算，得出輔助孔的最小抵抗線(xiàn)為375 mm，最終取395 mm。周邊孔的最小抵抗線(xiàn)根據(jù)W=10d進(jìn)行計(jì)算，得出周邊孔的最小抵抗線(xiàn)為750 mm，最終取600 mm，根據(jù)以上參數(shù)得出切割井的炮孔布置。

2）根據(jù)炸藥單耗計(jì)算。根據(jù)孔深10 m，孔徑75 mm進(jìn)行計(jì)算，孔口不裝藥長(zhǎng)度為0.5～1 m，并利用黏土炮泥進(jìn)行填塞密實(shí)，起爆藥包采用2#巖石乳化炸藥制作，起爆藥卷質(zhì)量為0.5 kg，每個(gè)藥包裝入2發(fā)同段雷管，并固定。孔底和孔中各放置2發(fā)雷管，孔內(nèi)剩余空間利用BQF-100型裝藥器將多孔粒狀銨油炸藥送入孔內(nèi)，控制風(fēng)壓為0.41 MPa左右，保證裝藥的連續(xù)性，確保裝藥密度不小于1.04 g/cm3，不得出現(xiàn)炸藥中斷和脫節(jié)，各炮孔均采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，為增加孔內(nèi)的傳爆效果，在孔內(nèi)敷設(shè)全長(zhǎng)導(dǎo)爆索。每個(gè)炮孔的裝藥量計(jì)算見(jiàn)式（2）。

式中：Q為每個(gè)炮孔裝藥量（kg）；l為炮孔實(shí)際裝藥長(zhǎng)度，取9.5 m；ρ為裝藥密度，取1.04 kg/m3。

經(jīng)計(jì)算：Q=42.8 kg。即：每孔裝藥量為42.8 kg。

切割井總體積為48 m3，炸藥消耗總量為663 kg，炸藥單耗為13.8 kg/m3，根據(jù)以往爆破成井施工經(jīng)驗(yàn)和測(cè)算，爆破成井的炸藥單耗需要達(dá)到8 kg/m3，因此該切割井的炸藥單耗是合適的。切割井炮孔布置如圖2所示。

2.4 微差時(shí)間確定

由于切割井單次掘進(jìn)高度較高，面積較大，所以掏槽孔區(qū)域內(nèi)渣石排渣時(shí)間長(zhǎng)。通過(guò)自由落體公式計(jì)算得出，掏槽孔區(qū)域內(nèi)渣石全部拋出時(shí)間為1.5 s左右，由于孔數(shù)較多，且半秒管的段位越大，精度越低。若掏槽區(qū)域高度不夠，則爆破后的天井高度也達(dá)不到施工要求?；诶坠芏挝徊荒軡M(mǎn)足切割井的施工要求和掏槽孔爆破的重要性，并且根據(jù)巷道掘進(jìn)和采場(chǎng)爆破等的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，決定先爆破掏槽孔區(qū)域，然后現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量掏槽孔區(qū)域的高度。若掏槽孔區(qū)域爆破效果好，則進(jìn)行輔助孔和周邊孔的爆破；若掏槽孔區(qū)域的爆破效果不好，則需要在切割井范圍內(nèi)重新施工掏槽孔，然后再進(jìn)行掏槽孔區(qū)域爆破，直至達(dá)到切割井要求。

爆破順序如下：第一次爆破1#孔；第二次爆破2#～9#孔，各孔之間分段延時(shí)爆破；第三次爆破10#～16#孔，各孔之間分段延時(shí)爆破。

2.5 爆破方案實(shí)施及效果檢查

根據(jù)以上切割井參數(shù)的確定，對(duì)切割井進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)，爆破設(shè)計(jì)如表1所示。

鑿巖臺(tái)車(chē)司機(jī)嚴(yán)格按照測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行施工，并使用導(dǎo)向釬桿，施工時(shí)開(kāi)口速度不宜過(guò)快，嚴(yán)格控制鉆孔的垂直度。裝藥前要進(jìn)行驗(yàn)孔，裝藥時(shí)要保持風(fēng)壓足夠，操作手保證裝藥密度，務(wù)必達(dá)到設(shè)計(jì)裝藥量。經(jīng)過(guò)在145 m中段23802礦房、23805礦房中4條切割井的試驗(yàn)，其中3條切割井施工順利，有1條切割井重新施工了掏槽孔，整體切割井爆破良好，切割井爆破效果如圖3所示。

3 結(jié) 論

1）利用直徑75 mm鉆孔和直徑120 mm的鉆孔可以成功實(shí)施中深孔爆破成井。

2）掏槽孔區(qū)域的成功爆破在中深孔爆破成井中起著重要作用。

3）掏槽區(qū)域爆破時(shí)應(yīng)保證有足夠補(bǔ)償空間，考慮鑿巖影響，將裝藥孔和空孔的間距調(diào)整到300 mm較為合適。

4）限于掏槽孔區(qū)域的拋渣時(shí)間和雷管精度影響，高度為10 m的天井，分次爆破效果良好。

［參 考 文 獻(xiàn)］

［1］ 金開(kāi)玥.中深孔爆破一次成井技術(shù)在錦豐金礦的應(yīng)用［J］.黃金，2018，39（3）：36-38.

［2］ 曹斌，王潔.中深孔爆破一次成井技術(shù)在豐山銅礦的應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2016，16（6）：82-84.

［3］ 袁再武.我國(guó)天井掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀［J］.長(zhǎng)沙礦山研究院季刊，1985（1）：37-43.

［4］ 趙井清，趙國(guó)彥，李啟月，等.基于深孔預(yù)裂的球狀藥包爆破一次成井技術(shù)［J］.爆破，2013，30（3）：49-53，128.

［5］ 楊榮彥，穆永慶，劉廣興.洛鉬集團(tuán)礦山公司深孔爆破一次成井的試驗(yàn)研究［J］.采礦技術(shù)，2012，12（6）：68-72.

［6］ 汪虎福.無(wú)切井扇形中深孔爆破拉槽技術(shù)在五龍溝金礦的應(yīng)用［J］.黃金，2021，42（8）：53-55，60.

［7］ 于長(zhǎng)軍，金鵬.中深孔爆破一次成井技術(shù)在鎮(zhèn)沅金礦的應(yīng)用［J］.黃金，2016，37（8）：46-49.

Application of shaft sinking by medium-long hole blasting in Xunke Gold Mine

Shao Mingwei1，Jiang Feng2，Xu Yaosen1

（1.Zijin Mining Construction Co.，Ltd.; 2.Heilongjiang Duobaoshan Copper Co.，Ltd.）

Abstract：Xunke Gold Mine innovatively adopts Simba1354 jumbos to drill medium-long holes in cutting shafts and optimizes the cutting manner，borehole diameter，construction precision，charge structure，and blasting times.Barrel-shaped cutting is chosen to offer a free face and compensation room.120 mm large-diameter boreholes can lead to fewer perforation numbers.Guiding drill rod improves construction precision.The blasting effect was improved by increasing the charge density and adding detonating cords，and the probability of raise blocking was reduced by sub-blasting.Medium-long hole blasting was successfully implemented with this method，which improved the production efficiency and reduced the safety risks such as blasting smoke，dust，and pumice in the excavation of the raise.The mining output and the production continuity of each production ore block are ensured，which provides a powerful gua-rantee for the progress of the project.The method provides references and experience for mining in similar mines.

Keywords：medium-long hole;shaft sinking by blasting;cutting;drill jumbo;raise excavation