張海軍，何浩，鄭向黨

(金川集團(tuán)有限公司，甘肅金昌市737100)

藥壺爆破在疏通充填回風(fēng)井堵塞中的應(yīng)用*

張海軍，何浩，鄭向黨

(金川集團(tuán)有限公司，甘肅金昌市737100)

針對(duì)充填采礦法預(yù)留充填回風(fēng)井時(shí)，充填砂漿進(jìn)入預(yù)留系統(tǒng)，造成采場充填回風(fēng)井堵塞，嚴(yán)重影響充填作業(yè)、采場通風(fēng)及生產(chǎn)組織的現(xiàn)象，金川二礦區(qū)對(duì)此進(jìn)行了藥壺爆破疏通的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明，藥壺爆破具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了非常好的作用，對(duì)我國充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。

藥壺爆破;擴(kuò)壺;充填回風(fēng)井;堵塞疏通

藥壺爆破，是利用少量裝藥，逐次爆破，將炮孔底部或某一部位擴(kuò)大成葫蘆形藥室，再利用這種藥室進(jìn)行裝藥爆破的方法。其裝藥形式近似為一個(gè)集中藥包，能夠增加一次爆破方量，提高爆破效率［1～3］。

金川鎳礦是我國最大的鎳礦資源生產(chǎn)基地，年產(chǎn)礦石突破760萬t/a，其采用膠結(jié)充填采礦法［4～6］，采取充填回風(fēng)井預(yù)留的方式來實(shí)現(xiàn)采場充填系統(tǒng)銜接，以確保正常生產(chǎn)組織和安全作業(yè)。然而，采場預(yù)留充填回風(fēng)井充填時(shí)，常出現(xiàn)充填砂漿進(jìn)入預(yù)留系統(tǒng)，造成預(yù)留充填回風(fēng)井被灌入充填砂漿而堵塞，嚴(yán)重影響充填作業(yè)、采場回風(fēng)及生產(chǎn)組織。為解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的該問題，金川二礦區(qū)應(yīng)用對(duì)藥壺爆破的擴(kuò)壺工藝和爆破參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明，藥壺爆破具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了非常好的作用，對(duì)充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

金川二礦區(qū)采用機(jī)械化盤區(qū)下向分層水平進(jìn)路膠結(jié)充填采礦方法開采［4～6］。中段高100m，分段高20m，分層高4m，沿礦體走向或垂直礦體走向布置進(jìn)路，盤區(qū)上、下分層進(jìn)路交錯(cuò)布置，進(jìn)路斷面規(guī)格為寬×高=5m×4m［7］。采用鑿巖臺(tái)車進(jìn)行鑿巖，非電雷管起爆，乳化炸藥爆破。通過預(yù)留充填回風(fēng)井的方式以實(shí)現(xiàn)采場充填系統(tǒng)銜接，然而，充填時(shí)因工藝特點(diǎn)及操作原因，常出現(xiàn)預(yù)留充填回風(fēng)井被充堵的現(xiàn)象，造成下分層采場污風(fēng)不能及時(shí)稀釋排出，導(dǎo)致盤區(qū)通風(fēng)差、溫度高、濕度大、能見度低、視線差，安全問題突出，充填體養(yǎng)護(hù)期長，不能在預(yù)定時(shí)間內(nèi)風(fēng)干，達(dá)不到充填體強(qiáng)度要求，降低了人員和設(shè)備的作業(yè)安全性。同時(shí)，造成現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。為解決此問題，本著安全、高效、合理、適用的原則，決定采用藥壺爆破技術(shù)，進(jìn)行擴(kuò)壺爆破，開創(chuàng)了藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井堵塞的先例，取得了良好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

2 藥壺爆破技術(shù)應(yīng)用［8～11］

2.1 藥壺爆破技術(shù)及參數(shù)

2.1.1 預(yù)留柱狀炮孔

根據(jù)藥壺爆破理論，嚴(yán)格按照《機(jī)采盤區(qū)進(jìn)路充填鋼筋鋪設(shè)設(shè)計(jì)圖》及《預(yù)留充填鐵盒子設(shè)計(jì)圖》進(jìn)行充填準(zhǔn)備施工、預(yù)留充填回風(fēng)井(采用δ=6mm鋼板加工的Φ2m鐵盒子進(jìn)行連接預(yù)留)，并在鐵盒子預(yù)留過程中事先在其中央位置固定放置Φ63 mm、5～8m長的PE塑料管，且將塑料管另一端用水泥卷堵塞400mm，用于阻止充填時(shí)砂漿進(jìn)入塑料管內(nèi)，以便形成塑料柱狀炮孔，實(shí)施藥壺爆破，見圖1。

圖1 藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井堵塞

2.1.2 藥壺爆破的藥量計(jì)算［8］

藥壺爆破的藥量按式(1)計(jì)算:

式中:Q——每一個(gè)藥壺的爆破裝藥量，kg;

e——與炸藥性質(zhì)有關(guān)的換算系數(shù);

q1——藥壺爆破法的單位耗藥量，kg/m3;

w——藥包的最小抵抗線距，m。

結(jié)合預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞充填體的條件及采場生產(chǎn)實(shí)際情況，藥壺最大裝藥量Q=10～15kg。

2.1.3 擴(kuò)壺爆破

雖然堵塞20～30cm砂土可以提高每次擴(kuò)壺的效果［9］，但因孔徑小、相對(duì)較深，若堵塞，擴(kuò)壺爆破時(shí)堵塞沙石不易沖出，占據(jù)藥壺體積，而且擴(kuò)壺效果不易掌握，堵塞量亦難以估算，根據(jù)現(xiàn)實(shí)爆破作業(yè)情況來看，擴(kuò)壺作業(yè)時(shí)一般不堵塞為好。根據(jù)充填回風(fēng)井堵塞實(shí)際情況，一般擴(kuò)壺1～2次即可完成，在預(yù)留的塑料管底部進(jìn)行裝藥擴(kuò)壺爆破，第1次裝藥0.3kg、第2次裝藥0.6kg即可完成擴(kuò)壺，爆破后形成直徑約300～400mm的空腔，既藥壺。(若2次爆破不能滿足擴(kuò)壺要求可進(jìn)行第3次擴(kuò)壺，裝藥量按照1∶2∶3的比例確定)。

2.1.4 裝藥結(jié)構(gòu)

在擴(kuò)壺成功后，再在藥壺內(nèi)裝10～15kg乳化炸藥，即可進(jìn)行藥壺爆破。爆破中以藥壺藥包為主藥包即集中藥包，在塑料管內(nèi)裝藥0.5m長作為輔助藥包，以改善破碎效果。塑料管內(nèi)的藥卷用裝藥炮棍壓碎壓緊，以防止管道效應(yīng)而熄爆，非電雷管裝于孔底部的藥壺內(nèi)，采用導(dǎo)爆管起爆。

2.2 安全注意事項(xiàng)［8，10，11］

擴(kuò)壺結(jié)束后，不能立即進(jìn)行裝藥爆破，等藥壺溫度低于35°C后方可裝藥起爆，一般等30min左右即可。為了保證藥壺藥包準(zhǔn)確安全起爆，每次爆破連線采用雙發(fā)毫秒非電管雷管。此外，做好充填回風(fēng)井上下端藥壺疏通爆破區(qū)域警戒工作。如果擴(kuò)壺后，空腔有水，可考慮適當(dāng)增加裝藥量。

2.3 效益分析

采用藥壺爆破后，疏通預(yù)留充填回風(fēng)井的費(fèi)用明顯降低，如果按照預(yù)留一條充填回風(fēng)井堵塞5m，采用傳統(tǒng)普通爆破疏通技術(shù)，在Φ2m充填回風(fēng)井內(nèi)鑿巖呈梅花型布置炮孔9個(gè)，一次崩落0.5m計(jì)算，共計(jì)可節(jié)約成本4705.32元。

金川集團(tuán)有限公司二礦區(qū)現(xiàn)有22個(gè)盤區(qū)回采作業(yè)，盤區(qū)預(yù)留充填回風(fēng)井約150條，如果能應(yīng)藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井的堵塞，成本節(jié)約則相當(dāng)可觀。此外，為金川集團(tuán)公司內(nèi)部其他礦山乃至我國充填采礦法礦山預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞的疏通提供了有效、合理、經(jīng)濟(jì)的解決方法。

2.4 藥壺爆破疏通的優(yōu)點(diǎn)及效果

藥壺爆破疏通技術(shù)較傳統(tǒng)普通爆破疏通技術(shù)，能夠很好地解決作業(yè)現(xiàn)場炮煙大、油煙突出、溫度高，不能形成貫風(fēng)流，及員工勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)條件差、疏通效率低、作業(yè)循環(huán)次數(shù)多，疏通時(shí)間長，作業(yè)安全等問題。

(1)作業(yè)人員無需進(jìn)入預(yù)留充填回風(fēng)井充填堵塞物正下方檢撬作業(yè)，對(duì)杜絕安全事故的發(fā)生起到了積極的作用。

(2)投入勞動(dòng)力少、疏通時(shí)間短、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了窩工窩時(shí)的現(xiàn)象，使污風(fēng)及時(shí)稀釋排出，減少作業(yè)環(huán)境污染的現(xiàn)象，有效地提高了勞動(dòng)效率、降低了疏通充填回風(fēng)井的成本費(fèi)用。

(3)為采場預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞疏通找到了新的、有效的疏通方法及解決途徑。

(4)生產(chǎn)實(shí)踐表明，約壺爆破疏通技術(shù)操作簡單、安全可靠、成本低，經(jīng)濟(jì)效果好，社會(huì)效益明顯。

3 結(jié)語

藥壺爆破在疏通充填回風(fēng)井堵塞過程中發(fā)揮了極其重要的作用，技術(shù)成熟，該方法的成功應(yīng)用克服了傳統(tǒng)普通爆破疏通存在的諸多問題及困難，具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了很好的作用，對(duì)我國充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。

［1］韓萬東，姜昆，等.藥壺爆破法在霍林河南露天煤礦的應(yīng)用［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25(3):339－341.

［2］徐思凌，劉永根，許志林，等.藥壺控制爆破法在堅(jiān)硬石方開挖中的應(yīng)用［J］.江西煤炭科技，2004，(2):24－25.

［3］竇金龍，汪平.藥壺微差爆破技術(shù)在露天開采中的應(yīng)用［J］.中國礦業(yè)，2006，15(12):58－60.

［4］楊長祥，辜大志，張海軍，等.鎳礦資源深部開采面臨的技術(shù)問題及對(duì)策［J］.采礦技術(shù)，2008，8(4):34－36，58.

［5］王正輝，高謙.膠結(jié)充填采礦法充填作用機(jī)理與穩(wěn)定性研究［J］.金屬礦山，2003，328(10):18－20.

［6］劉同有，等.充填采礦技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［7］高直，張海軍.影響中深部充填質(zhì)量的因素探討及對(duì)策［J］.銅業(yè)工程，2009，(4):11－14.

［8］齊瑞賢，張成君，蘭立豐，等.藥壺爆破技術(shù)在采石爆破中的應(yīng)用［J］.礦業(yè)工程，2007，5(5):45－46.

［9］張應(yīng)立.工程爆破實(shí)用技術(shù)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2005.

［10］鄭炳旭，等.城鎮(zhèn)石方爆破［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

［11］劉殿中，等.工程爆破實(shí)用手冊(cè)(第二版)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

甘肅金川集團(tuán)有限公司二礦區(qū)自主科技攻關(guān)項(xiàng)目(2010－03－02).

2011－04－22)

張海軍(1982－)，男，湖南麻陽人，工程師，從事礦山高效采礦技術(shù)管理與研究，Email:ekqzhj@jnmc.com。