水平淺孔預(yù)裂爆破技術(shù)在難采破碎礦體中的研究與應(yīng)用

張 虎，謝佳慧

（赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024039）

赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司的5#礦體屬于典型的破碎、薄礦體，在礦體中節(jié)理裂隙比較多，巖石較破碎，礦體賦存條件復(fù)雜，礦體上盤(pán)為構(gòu)造破碎帶，采場(chǎng)施工過(guò)程中頂板及上盤(pán)圍巖容易出現(xiàn)大面積塌落。對(duì)此，我們?yōu)榱藴p輕爆破震動(dòng)對(duì)采場(chǎng)頂板及上下盤(pán)圍巖的破壞，提高采場(chǎng)回采效率，研發(fā)出了頂板水平淺孔預(yù)裂爆破技術(shù)，下文我們將進(jìn)行詳細(xì)探討。

1 項(xiàng)目概況

赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司5#礦體的采場(chǎng)沿礦體走向布置，長(zhǎng)度為45m，采幅為礦體厚度，中段高度為40m。開(kāi)采時(shí)間較長(zhǎng)，2008年至今在五中段、六中段、七中段、八中段、九中段、十中段陸續(xù)回采，這幾段礦體均為形態(tài)呈脈狀，最大傾斜延深560m，走向315°,平均走向長(zhǎng)165m。礦體總體真厚度0.84m～8.72m，平均厚度4.37m。礦石的類(lèi)型主要有：含金石英脈型礦石、蝕變閃長(zhǎng)巖型礦石及含石墨絹云母化蝕變巖型礦石。礦石結(jié)構(gòu)主要有晶粒結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)以及少量的乳濁結(jié)構(gòu)、浸蝕結(jié)構(gòu)和殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造則以塊狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造為主，其次為條帶狀構(gòu)造和少量的斑雜狀構(gòu)造。主要礦物成分有自然金、銀金礦、黃鐵礦、長(zhǎng)石、絹云母等，其中自然金銀礦多與其他礦石共生或生長(zhǎng)在石英裂縫、間隙中。這是典型的破碎、薄礦體。

整個(gè)項(xiàng)目的巖石總體上看比較破碎，目前主要采取的是無(wú)底柱淺孔留礦采礦方式進(jìn)行回采，但從目前揭露的坑道看，由于掘進(jìn)斷面較小，部分地段不需要支護(hù)，自然成巷，但局部地段巖石破碎，需支護(hù)，特別是礦體上盤(pán)更易塌落。這種由于采場(chǎng)頂板安全問(wèn)題帶來(lái)的影響已經(jīng)成為制約5#礦體生產(chǎn)的主要因素之一，我們必須要想辦法解決這一問(wèn)題。

2 關(guān)于水平淺孔預(yù)裂爆破技術(shù)

水平淺孔預(yù)裂爆破是在主炮孔爆破之前起爆布置在開(kāi)挖邊線的一排預(yù)裂孔，通過(guò)爆破的力的作用使相鄰孔之間形成裂縫，通過(guò)裂縫的作用，使布孔平面形成形成一個(gè)斷裂面，以減弱主爆區(qū)爆破時(shí)地震波向周邊巖體的傳播并阻斷向外發(fā)展的裂縫。再在主爆孔爆破后，沿預(yù)裂面形成一個(gè)超挖很少或沒(méi)有超挖的光滑壁面。在水平淺孔預(yù)裂爆破技術(shù)中，對(duì)各爆破參數(shù)都進(jìn)行了嚴(yán)格要求：

（1）炸藥：選取爆速低、猛度低、密度低、爆炸穩(wěn)定性高的低級(jí)或低中級(jí)炸藥作為預(yù)裂爆破用炸藥，一般用得比較多的是硝銨類(lèi)炸藥，在本次5#礦體中，我們選擇的是直徑32毫米的2#巖石乳化炸藥。就炸藥消耗來(lái)看，炸藥每噸消耗量一般為0.2Kg～0.3Kg。我們?cè)O(shè)計(jì)計(jì)算一般按單耗量為0.25kg/t進(jìn)行計(jì)算。

（2）起爆材料：起爆材料我們沒(méi)有進(jìn)行特定的規(guī)定，只是在安全生產(chǎn)的前提下根據(jù)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行選擇而已。

（3）裝藥結(jié)構(gòu)：裝藥結(jié)構(gòu)是水平淺孔預(yù)裂爆破的關(guān)鍵，在5#礦體中，我們主爆孔采用耦合連續(xù)裝藥的方式，預(yù)裂孔則采用不耦合間隔裝藥。預(yù)裂孔不耦合系數(shù)一般取2～4，巖石堅(jiān)硬時(shí)取小值，炮孔直徑一般為42mm，擬選用預(yù)裂孔炮孔直徑為45mm，此時(shí)不耦合系數(shù)為2.03。下圖為預(yù)裂孔和主爆孔的裝藥結(jié)構(gòu)示意圖（圖1和圖2），圖中標(biāo)注1為導(dǎo)爆管；2為水炮泥；3為炮泥；4為炸藥。

圖1 預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 主爆空裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

（4）炮孔排距：①預(yù)裂孔間距：炮孔間距a和炮孔直徑D的關(guān)系為a＝nD，一般認(rèn)為n值取7～12較合適，參考上文選擇的預(yù)裂孔直徑為45mm，則預(yù)裂孔間距為0.4m。②爆破孔排距：爆破孔排距不能太大，一般為預(yù)裂層厚度的1.2～1.5倍，擬選擇爆破孔排距為0.7m。

（5）炮孔長(zhǎng)度：我們一般在生產(chǎn)中都采用的是淺孔爆破，因此選取的炮孔長(zhǎng)度為4m，設(shè)計(jì)擬采用4m長(zhǎng)炮孔。

（6）起爆順序：一般采用非電毫秒導(dǎo)爆管進(jìn)行延時(shí)起爆，設(shè)計(jì)預(yù)裂孔先起爆，75ms后起爆第一排主爆孔，第一排主爆孔起爆后35ms起爆第二排主爆孔。

通過(guò)在5#礦體中通過(guò)上述步驟進(jìn)行了水平淺孔預(yù)裂爆破技術(shù)爆破后，我們從38504采場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)看，發(fā)現(xiàn)有幾方面的改進(jìn)：首先采場(chǎng)安全性有了極大提高，一方面頂板安全條件有了極大的改觀，另一方兩幫圍巖垮落的現(xiàn)象也大幅度減少；再次，效率有所提高。采用水平淺孔預(yù)裂爆破技術(shù)后，一個(gè)45m左右的采場(chǎng)施工工期縮短至1個(gè)半月左右，極大地提高了作業(yè)效率，由此可見(jiàn)，采用水平淺孔爆破技術(shù)有效的提高了采場(chǎng)的生產(chǎn)效率和安全問(wèn)題。

3 水平淺孔預(yù)裂爆破技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

本次，我們?cè)?#礦體首次在水平淺孔鑿巖爆破采用了預(yù)裂爆破，這使得采場(chǎng)爆破效果明顯優(yōu)于光面爆破。其次，由于爆破過(guò)程中對(duì)采場(chǎng)頂板及上下盤(pán)圍巖沖擊減小，上下盤(pán)圍巖垮塌情況明顯減少，大部分采場(chǎng)均可不再進(jìn)行錨網(wǎng)、噴漿支護(hù)，減少了支護(hù)作業(yè)量，極大的提高了作業(yè)效率。再次，爆破時(shí)間上，比采用光面爆破時(shí)回采時(shí)間縮短了14%，解決了回采時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成采場(chǎng)頂板、上下盤(pán)圍巖長(zhǎng)時(shí)間暴露存在的安全隱患。大大降低采場(chǎng)的施工難度，確保采場(chǎng)中作業(yè)人員安全。除此，通過(guò)增加頂板及上下盤(pán)圍巖的穩(wěn)定性，降低了回采的難度和作業(yè)量，并且為回采提供了技術(shù)支撐。

經(jīng)過(guò)核算，我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)水平淺孔預(yù)裂爆破技術(shù)的應(yīng)用，有效減輕了爆破震動(dòng)對(duì)采場(chǎng)頂板及上下盤(pán)圍巖的破壞，從而減少了采場(chǎng)上下盤(pán)圍巖塌落造成的二次貧化，貧化率由17.8%左右降低至12.2%左右，極大的降低了選冶成本。

從5#礦體技術(shù)運(yùn)用情況來(lái)看，該技術(shù)使用后多回收礦石量0.42萬(wàn)噸，按平均品位2.35g/t計(jì)算，采場(chǎng)多創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益135.49萬(wàn)元。除此，還有效的降低了安全成本，節(jié)約了采場(chǎng)支護(hù)噴漿費(fèi)用，按5個(gè)采場(chǎng)，每個(gè)采場(chǎng)30m3計(jì)算，5個(gè)采場(chǎng)能節(jié)約施工費(fèi)11.48萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，極大的增加了采場(chǎng)的工作效率和利潤(rùn)空間。

4 結(jié)語(yǔ)

本次研究，我們首次在5#礦體將預(yù)裂爆破引入了水平淺孔鑿巖爆破中，并且通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，有效的在爆破過(guò)程中減小了爆破震動(dòng)對(duì)采場(chǎng)頂板及上下盤(pán)圍巖的破壞，有效的保障了保證深部破碎礦體回采過(guò)程中的高效安全，并且我們覺(jué)得該技術(shù)，具備在同類(lèi)礦體條件下的礦山推廣使用的價(jià)值，當(dāng)然這還需各同行不斷試驗(yàn)和應(yīng)用才行。