中深孔微差爆破切割槽快速成形技術(shù)實(shí)踐研究

摘要：在非煤礦山地下開(kāi)采中，切割拉槽質(zhì)量對(duì)爆破落礦效果有重要的影響。以貴州息烽磷礦一采區(qū)切割工程為背景，針對(duì)一次爆破成井法中存在的缺陷和不足，開(kāi)展了中深孔微差爆破的無(wú)切割井切割槽快速成形技術(shù)實(shí)踐研究。無(wú)切割井拉槽技術(shù)采用切割平巷作為所需的最初補(bǔ)償自由面，毫秒延期雷管一次微差分段爆破成形。該技術(shù)具有鑿巖效率高，爆破次數(shù)少，成槽效果好和簡(jiǎn)單安全等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足息烽磷礦切割拉槽工作技術(shù)與安全要求，有利于礦山安全高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：切割工程；切割槽；中深孔爆破；微差爆破；快速成形

在非煤礦山地下采礦中，切割拉槽工作為回采創(chuàng)造必要的自由面和落礦空間，是回采前必須做的切割工程，一般包括掘進(jìn)切割巷道、切割天井和形成切割槽［1］。切割拉槽質(zhì)量對(duì)爆破落礦效果影響重大。切割工作中，切割天井是形成切割槽的關(guān)鍵工序，切割天井的施工速度、質(zhì)量和位置都影響著采礦方法的有效應(yīng)用［25］。目前切割天井的施工方法主要有：普通法、吊罐法、中深孔爆破法和鉆井法等［67］。

貴州息烽磷礦開(kāi)采深度為+897～+610 m標(biāo)高，分4個(gè)采區(qū)開(kāi)采，采用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法。一采區(qū)中段切割天井，平均井深15 m，平均直徑3 m。切割天井施工采用1次爆破成井法。采用深孔鑿巖臺(tái)車施工深孔，裝藥起爆，1次成井。該施工方法雖然1次成井，施工周期較短，但爆破裝藥量大，振動(dòng)明顯，對(duì)臨近巷道圍巖破壞大，易出現(xiàn)爆破不徹底、成形差，需人工打眼2次爆破，增加了安全隱患。這已經(jīng)成為礦山亟待解決的問(wèn)題。

本文針對(duì)一次爆破成井法中存在的缺陷和不足，研究實(shí)踐了基于毫秒延期雷管的無(wú)切割井拉槽一次成型微差爆破技術(shù)，切割平巷作為所需的最初補(bǔ)償自由面，毫秒延期雷管深孔一次微差分段爆破成形。該技術(shù)具有鑿巖效率高，爆破次數(shù)少，成槽效果好和簡(jiǎn)單安全等優(yōu)點(diǎn)，能解決切割天井一次性爆破圍巖震動(dòng)破壞及爆破不徹底的安全隱患等問(wèn)題，施工安全性大大提高。

1息烽磷礦一采區(qū)概況

貴州息烽磷礦有限責(zé)任公司礦區(qū)面積為0.398 1 km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為35萬(wàn)t/a。礦山分為4個(gè)采區(qū)開(kāi)采，+740 m標(biāo)高以上Ⅰ礦體劃分為一采區(qū)，Ⅱa礦體劃分為二采區(qū)，+740 m標(biāo)高以下Ⅰ礦體劃分為三采區(qū)，Ⅱa礦體劃分為四采區(qū)。礦山現(xiàn)進(jìn)行一采區(qū)開(kāi)采，采區(qū)劃分為2個(gè)中段+740 m中段、+785 m中段，中段內(nèi)沿走向每60 m劃分為一個(gè)礦塊，礦段劃分為15 m一個(gè)分段。一采區(qū)為一陡傾斜中厚礦床，礦體傾角50°～80°，平均70°，開(kāi)采范圍內(nèi)礦體平均厚度7.40 m，成層狀，穩(wěn)定連續(xù)，無(wú)礦地段和厚度不可采地段，礦層基本不分岔；頂板與燈影組白云巖正常接觸，底板在5線以西為燈影組白云巖（與F9斷層接觸），以東逐漸回歸正常，與陡山沱組砂巖正常接觸。一次回采分段高度15 m，礦房寬度20 m，礦體平均厚度7 m。采用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法開(kāi)采。脈內(nèi)采切分段鑿巖巷道采用錨桿噴漿支護(hù)，礦房采礦結(jié)束后，采用高濃度砂漿（采掘碎石機(jī)）進(jìn)行充填，控制采空區(qū)塌陷。

2無(wú)切割井拉槽技術(shù)

2.1技術(shù)原理

切割工作的任務(wù)是為回采創(chuàng)造爆破的自由面，為回采鑿巖創(chuàng)造工作面，為回采爆破創(chuàng)造補(bǔ)償空間。在采用中深孔、深孔落礦的采礦方法中，切割槽是正式回采之前在一個(gè)完整礦塊中開(kāi)挖出的具有一定尺寸規(guī)格貫穿礦塊的槽型空間。切割槽主要為礦房正式回采提供爆破自由面，同時(shí)兼做采場(chǎng)回風(fēng)作用。

礦山通常做法是先進(jìn)行切割天井施工，再利用天井的爆破補(bǔ)償空間進(jìn)行拉槽。該方法在軟碎礦巖中存在較大危險(xiǎn)性，且進(jìn)度緩慢成本高。無(wú)切割井拉槽首先是在礦房礦體上部、下部形成切割平巷，利用切割平巷作為所需的最初補(bǔ)償自由面，采用裝藥深孔一次微差分段爆破，在礦房邊緣形成正?；夭杀扑璧拇怪庇诘V體走向槽型空間［8］，為正式回采服務(wù)。該技術(shù)主要適用于中厚度急傾斜礦體，尤其是傾角60°以上，厚度4～8 m的礦體，應(yīng)用效果最佳。

2.2炮孔布置

炮孔扇形布置，采用2～3排小排距扇形炮孔，以切割平巷為爆破自由面，從周邊孔開(kāi)始分段起爆，逐孔抬高一次切割成槽。切割炮孔的排距為1.0 m，破碎段可以擴(kuò)大到1.2 m，每排7～10個(gè)孔，炮孔直徑分別為：89 mm、120 mm。炮孔布置參數(shù)如圖1所示。

2.3爆破器材

主爆藥選用2號(hào)巖石乳化炸藥，采用毫秒延期雷管導(dǎo)爆，延時(shí)對(duì)照表見(jiàn)表1。

毫秒延期雷管能夠根據(jù)使用的具體條件（地質(zhì)條件、使用環(huán)境、爆破參數(shù)等），調(diào)整雷管延期時(shí)間。毫秒延期雷管具有精度高、安全便捷的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)爆破精確控制，杜絕拒爆和盲炮，確保爆破安全。

2.4爆破網(wǎng)絡(luò)

炮孔平面布置見(jiàn)圖2，共布置炮孔21個(gè)，其中1、3、5、7、9、10、11、12、13為空孔，2、4、6、8、14、15、16、17、18、19、20、21為裝藥孔。通過(guò)毫秒延期雷管精確控制孔內(nèi)不同藥柱的起爆順序及不同的炮孔起爆順序。炮孔內(nèi)先起爆藥柱爆破形成的空間作為后續(xù)藥柱爆破的自由面。空孔內(nèi)部裝藥，作為不同裝藥炮孔爆破的自由面，空孔孔徑稍大于裝藥孔孔徑。根據(jù)礦山現(xiàn)場(chǎng)具體的情況，可以適當(dāng)增加空孔（大孔徑補(bǔ)償孔）數(shù)量，提供更多的爆破自由面，有利于提高爆破效果。

裝藥孔（2、4、6、8）為Ⅰ類孔，裝藥孔（14、15、16、17、18、19、20、21）Ⅱ類孔。Ⅰ、Ⅱ類孔裝藥參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)分別見(jiàn)表2。正向裝藥，炮孔內(nèi)起爆順序由下至上，炮孔間起爆順序由內(nèi)向外。

2.5鑿巖施工

由于礦體較為破碎且厚度不大，切割槽一次成槽孔深主要由采礦工藝決定。以15.0 m為一中段，扣減相應(yīng)巷道高度3.0～3.5 m，實(shí)際中深孔孔深為11.5～12.0 m。

中深孔穿孔施工采用志高UP45鑿巖臺(tái)車，切割炮孔的排間距基本和回采落礦中深孔施工相同，每排穿孔只用移動(dòng)臺(tái)車一次。為保證微傾角穿孔的精準(zhǔn)，切割槽一般布置在分層巷道的穿脈口部，待切割槽炮孔布置妥后，再掘進(jìn)切割平巷并使同一礦房的各穿脈貫通。在上下分層的切割平巷能夠確保作業(yè)安全的情況下，盡量加寬和加高，充分為無(wú)井切割槽設(shè)置爆破自由空間。穿脈布置應(yīng)穿過(guò)礦體頂板1m，便于布置鑿巖穿孔作業(yè)。

3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

在井下765分層沿脈采準(zhǔn)巷道布置，試驗(yàn)切割槽位于礦體端部，在相對(duì)獨(dú)立的采區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)主體生產(chǎn)采區(qū)影響較小。擬定了兩個(gè)試驗(yàn)方案，對(duì)比試驗(yàn)效果。

（1） 方案1

切割槽高度為12.0 m，矩形斷面尺寸為3.5×2.5 m。設(shè)計(jì)炮孔共70個(gè)，其中裝藥孔60個(gè)，空孔（大孔徑補(bǔ)償孔）10個(gè)。掏槽孔布置空孔8個(gè)，間距250 mm，裝藥孔12個(gè)，間距300 mm；輔助孔30個(gè)，孔間距500～600 mm；周邊孔20個(gè)，孔間距620～700 mm。掏槽中心裝1段、3段、5段和7段雷管，輔助孔依次裝8段和9段雷管，周邊孔裝10段雷管。正向起爆，采用毫秒延期雷管起爆和2號(hào)巖石乳化炸藥。

方案1爆破高度為7.5 m，爆破斷面尺寸為3.4×2.6 m，爆破未達(dá)到設(shè)計(jì)高度。炮孔布置過(guò)于密集，且個(gè)別炮孔底部未傳爆，底部掏槽失敗。

（2） 方案2

切割槽高度為12.0 m，矩形斷面尺寸為3.5×2.5 m。設(shè)計(jì)炮孔共62個(gè)，其中裝藥孔46個(gè)，空孔16個(gè)。掏槽孔布置空孔16個(gè)，間距250～400 mm，裝藥孔10個(gè)，間距400～500 mm；輔助孔20個(gè)，孔間距620～700 mm；周邊孔16個(gè)，孔間距650～700 mm。掏槽中心裝1段、3段、5段和7段雷管，輔助孔依次裝8段和9段雷管，周邊孔裝10段雷管。正向起爆，采用毫秒延期雷管起爆和2號(hào)巖石乳化炸藥。

方案2爆破高度為11.5 m，爆破斷面尺寸為3.4×2.8 m，設(shè)計(jì)高度12 m，實(shí)際高度11.5 m滿足正?；夭晒ば蛩枨懈畈鄹叨取?/p>

4結(jié)論

通過(guò)中深孔微差爆破切割槽快速成形技術(shù)的實(shí)踐與研究，毫秒延期雷管無(wú)切割井拉槽一次成型微差爆破技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 方法工藝簡(jiǎn)單，施工靈活，一次成型，能最大限度地減少因多次爆破引起的震動(dòng)和沖擊，提高切割槽的質(zhì)量；

（2） 采用微差爆破，能有效控制并減少單次爆破藥量，減少爆破危害；

（3） 提高切割槽成形質(zhì)量，相比多次爆破，能降低爆破事故的概率，滿足息烽磷礦切割拉槽工作技術(shù)與安全要求，有利于礦山安全高效生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳國(guó)山.采礦概論［M］.北京：冶金工業(yè)出社，2008.

［2］羅佳，柳小勝，宋嘉棟，等.地下采礦切割槽形成技術(shù)研究［J］.有色金屬（礦山部分），2015，67（6）：1419.

［3］楊發(fā)傅，趙少衛(wèi).馬坑鐵礦切割天井中深孔爆破實(shí)踐［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2017，4（4）：9293.

［4］艾樹(shù)賢.中深孔一次成槽法在松軟破碎礦巖中的應(yīng)用［J］.銅業(yè)工程，2020（1）：2527.

［5］戈凱，王亞軍，周傲，等.切割槽快速形成技術(shù)在分段中深孔采場(chǎng)中的應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2022，22（5）：166169.

［6］艾樹(shù)賢.中深孔輔助切割槽天井鉆機(jī)一次爆破成井技術(shù)應(yīng)用實(shí)例［J］.新疆有色金屬，2019（2）：6365.

［7］杜強(qiáng)，李文富，閆宏宇.深孔爆破形成切割天井技術(shù)［J］.礦業(yè)工程，2012，10（5）：3637.

［8］冉小小.淺談中深孔切割天井微差爆破施工方法［J］.建材與裝飾，2018（4）：206207.