VCR法在深孔爆破成井中的應用

陳曉青，王明星

(遼寧科技大學 資源與土木工程學院， 遼寧 鞍山市 114051)

20世紀70年代后期美國C.W利文斯頓對球狀藥包爆破進行了長期的研究，提出了球狀藥包漏斗爆破理論，加拿大工業(yè)有限公司L.C.朗在此基礎上結合采礦應用提出了漏斗爆破新概念，并與國際鎳業(yè)公司合作實驗成功了VCR法，現(xiàn)已在加拿大、美國、澳大利亞、西班牙、瑞典及中國等許多礦山推廣應用。

VCR法工藝是在采場的上部水平開掘供鑿巖作業(yè)的鑿巖硐室鉆鑿下向大直徑深孔，然后自孔的下端開始以自下而上的順序用球狀藥包向下部水平已開掘好的拉底空間逐層崩礦，崩落的礦石從出礦巷道運出。實踐證明，VCR法具有礦石破碎質量好、效率高、工藝簡單、作業(yè)條件安全、采準量小等一系列優(yōu)點。中國在20世紀80年代后引進此法，目前有多家礦山試驗采用VCR法施工斷面2 m×2 m的采礦通風天井獲得良好效果。

1 爆破漏斗實驗

遼寧某大型金礦1997年投產，采用露天開采。2002年由露天開采轉為地下開采。金礦露天轉地下開采后，利用露天坑作為尾礦庫存放干排尾砂。應用有底柱空場采礦法開采露天境界外的礦體。隨著回采工作面的下降，由于頂板圍巖滯后冒落，形成了規(guī)模較大的不連續(xù)的采空區(qū)，其中275 m中段以上形成的采空區(qū)面積達到11250 m2。

為防止空區(qū)冒落危害，通過長期的監(jiān)測工作，根據(jù)空間幾何形態(tài)、圍巖力學性質與監(jiān)測結果，礦山?jīng)Q定采用限制采空區(qū)尺寸和充填廢石限制空區(qū)冒落地表的處理方案。鑒于井下空區(qū)面積大，從井下無法充填，為此擬從地表空區(qū)正上方施工多個充填井，將廢石由地表充填井填入空區(qū)。

通過分析空區(qū)形狀和巖體性質，決定采用VCR法由下向上逐層爆破形成充填井。

1.1 試驗地點

爆破漏斗試驗地點選擇在與VCR法爆井地點巖石性質相同的地點。經(jīng)現(xiàn)場勘察選擇在275 m中段東側廢棄的主巷道頂板上。為避免爆破漏斗相互疊加影響試驗準確性，試驗孔間距5 m以上。

1.2 試驗參數(shù)

本次試驗采用單孔同段爆破漏斗試驗，設計孔深0.4～1.4 m，共6個孔。試驗炮孔直徑為65 mm。炸藥選用乳化防水炸藥，采用等量球狀藥包裝藥，藥卷直徑為60 mm，藥卷長度為300 mm，藥包質量為0.96 kg。

1.3 試驗結果

根據(jù)爆破漏斗體積與藥包埋深的關系曲線，確定爆破藥包的最佳埋深為0.54 m，爆破漏斗體積為0.0608 m3。

2 VCR爆破成井

2.1 VCR法孔網(wǎng)布置

以IV線充填井為例，爆破位置位于露天坑北幫,427 m標高,井深為70 m。充填井共布置11個平行鉆孔，孔徑150 mm，分大小圓里外布置炮孔(見圖1)，其中2、3孔連線和4、5、7、11、10、8孔連線平行，6、9孔連線垂直于2、3連線平行于平臺道路走向，且7、8孔在平臺上邊坡方向(里邊)。

穿孔設備為XY—2B型地質鉆機，百米偏心率不超過0.5 m。

2.2 裝藥結構

圖1 VCR炮孔布置

圖2 VCR法裝藥結構

如圖2所示，先在孔底部用鐵絲吊環(huán)裝封堵環(huán)(水泥塞)，其上倒入干沙，裝沙高度為0.7 m，再用導爆索捆綁一袋乳化炸藥作為起爆藥包放在沙面上，然后裝入所需的乳化炸藥，上面最后覆蓋1 m干沙作為充填堵塞材料。導爆索出露孔口1～2 m，用導爆雷管與導爆索連接，用電子激發(fā)器起爆。

2.3 起爆網(wǎng)絡及注意事項

(1) 本爆破采用導爆索起爆和導爆管傳爆網(wǎng)絡，孔外分段(見圖3)。

(2) 每個孔內用2根導爆索；每孔孔外用兩個18 m微差導爆管與孔內導爆索連接，共用20發(fā)(雙發(fā)連接)；最后用反射四通及導爆管腳線將所有孔外導爆管連接成雙閉合環(huán)形網(wǎng)絡，另有一條導爆管腳線與起爆電纜相接，用電子起爆器在炸藥庫值班室起爆。

(3) 每段導爆管雷管捆綁導爆索時，導爆管聚能穴方向應與傳爆方向相同，連結處用黑膠布纏緊。

(4) 使用瞬發(fā)電雷管，注意防止手機的輻射影響，在施工導爆時應將手機關機或禁帶手機入場。

(5) 禁止攜帶易燃易爆物品入場，禁止在爆破范圍內抽煙。

2.4 爆破過程及效果

IV線充填井井深70 m，共經(jīng)歷25次爆破，歷時30 d，平均每循環(huán)進尺2.8 m，爆破成井規(guī)格、質量均達到設計要求。

3 結 論

(1) VCR法爆破成井在井下天井掘進中已經(jīng)有成功的案例，但天井施工都小于50 m，本次作業(yè)成功實現(xiàn)高70 m的充填井掘進，施工效率高，作業(yè)安全，成本低廉。

(2) VCR法施工天井高度的關鍵取決于施工鉆孔的精確度，該礦通過選用XY-2B型地質鉆機，改進鉆進工藝，使鉆孔偏差小于0.5 m，達到了VCR法施工要求。

(3) 施工時,藥包上方細沙的充填高度要嚴格控制，要保證爆破后既不堵孔又能起保護孔口的作用。

(4) 多孔爆破過程中一旦出現(xiàn)孔底高差大于0.5m時，要先處理超深孔，然后再進行后面的作業(yè)。

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