孟 航，劉文清

上向扇形中深孔爆破工藝優(yōu)化

孟 航，劉文清

(平泉小寺溝礦業(yè)有限公司，河北 承德市 067500)

平泉小寺溝礦業(yè)有限公司原爆破工藝爆破振動(dòng)大、眉線破壞嚴(yán)重、大塊率較高，時(shí)常出現(xiàn)“懸頂”和“貼墻”等現(xiàn)象，給礦山穩(wěn)定生產(chǎn)帶來了一定困擾。針對(duì)以上情況，通過優(yōu)化爆破微差分段、改善炮孔堵塞長(zhǎng)度和合理布置炮孔等技術(shù)手段，改善了礦山爆破效果，消除了“懸頂”和“貼墻”等現(xiàn)象，保證了礦山持續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)。

中深孔;擠壓爆破;微差爆破;堵塞長(zhǎng)度

小寺溝銅礦是1970年代初開始建設(shè)的全國(guó)第一座地下內(nèi)燃無軌試驗(yàn)礦山，2012年9月由河北省國(guó)控礦業(yè)開發(fā)投資有限公司收購(gòu)控股。

礦山采用上向扇形中深孔排間分段擠壓爆破工藝進(jìn)行落礦，此工藝爆破振動(dòng)大，影響附近村民生活，村民曾多次干擾礦山正常生產(chǎn)，與此同時(shí)，此爆破工藝眉線破壞嚴(yán)重，大塊率較高，并時(shí)常出現(xiàn)“貼墻”“懸頂”等現(xiàn)象，造成無法裝藥、鏟裝效率低、出礦貧化高等不利因素，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，因此優(yōu)化爆破工藝，調(diào)整爆破參數(shù)勢(shì)在必行。

1 礦山原爆破工藝

小寺溝銅礦的礦體呈狹長(zhǎng)條帶狀，局部呈現(xiàn)為脈狀和小扁豆體狀，走向西北，傾向西南，局部有反傾，傾角46°~86°，多集中65°左右，屬于急傾斜中厚礦體。礦石主要為蛇紋石大理巖化銅礦石，蛇紋石化銅礦石，礦石硬度系數(shù)=8~10。礦體下盤圍巖主要為薊縣系迷霧山組灰?guī)r，上盤主要為花崗斑巖，其次為白云質(zhì)灰?guī)r。

礦山采用平硐?斜坡道聯(lián)合開拓、無底柱分段崩落法采礦、上向扇形中深孔排間分段擠壓爆破落礦、內(nèi)燃無軌設(shè)備運(yùn)輸?shù)姆绞介_采礦石。

小寺溝銅礦礦區(qū)南部有村莊，村莊距設(shè)計(jì)圈定巖石移動(dòng)范圍最近點(diǎn)為216 m，距最近開采礦體水平距離為460 m，垂直距離為105 m，直線距離為472 m。

礦山爆破采用2號(hào)巖石管狀乳化炸藥，其直徑為70 mm，長(zhǎng)度為45 cm，并以徑向不耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行孔內(nèi)微差爆破，每次爆破兩排，每一排為一段，排間間隔一段，為典型的無底柱分段崩落爆破工藝。

礦山回采進(jìn)路為寬4 m，高3.5 m的1/3三心拱巷道，進(jìn)路間距為12.5 m，分段高度有15，20 m兩種，排距為2.8 m，排面傾角為90°，孔底距為2.5 ~3.2 m，邊孔角為45°或50°，炮孔直徑為80 mm，炮孔填塞長(zhǎng)度以3，5 m交錯(cuò)布置，一次爆破炸藥量為1.2~2 t，每段爆破炸藥量為0.6~1 t。

爆破采用導(dǎo)爆管—導(dǎo)爆索復(fù)式孔口起爆方式起爆，炮孔均勻布置，前后兩排各個(gè)炮孔在垂直回采進(jìn)路巷道方向上投影重合。

2 優(yōu)化內(nèi)容及優(yōu)化后參數(shù)

2.1 優(yōu)化內(nèi)容

（1）優(yōu)化爆破分段。將原每排一段，每次爆破兩排，優(yōu)化為每排三段，一次爆破兩排的爆破方式，增加爆破段數(shù)降低每段最大爆破藥量，從本質(zhì)上降低爆破振動(dòng)源頭，達(dá)到降振目的，同時(shí)爆破段數(shù)增加有利于降低大塊率[1]。

（2）優(yōu)化炮孔布置，降低排距。將原每排炮孔中間孔對(duì)稱均勻布置，改進(jìn)為中間對(duì)稱雙孔、孔底距（2.7~2.2 m）逐漸變小的布孔方式，將均勻布孔變?yōu)榫鶆虿贾帽颇芰縖2]；將前后兩排孔邊孔角以第一排45°和第二排45°~50°進(jìn)行交錯(cuò)布置（可5°范圍內(nèi)調(diào)整，以不產(chǎn)生憋炮為原則），目的是錯(cuò)開前后排炮孔，增強(qiáng)爆破的剪切作用，降低大塊率；將原來的2.8 m排距降為2.4 m，增加爆破能量，降低阻力，防止空間擊穿現(xiàn)象，同時(shí)也減少“貼墻”與“懸頂”事故[3?4]。

（3）優(yōu)化堵塞長(zhǎng)度。在原3 m和5 m堵塞長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上調(diào)整爆破堵塞長(zhǎng)度，以孔口爆破能量的角度來確定堵塞長(zhǎng)度，防止孔口部位出現(xiàn)3倍及以上的裝藥密度，并將邊孔堵塞/2長(zhǎng)度[3]。將用炸藥袋、炸藥箱片堵塞，強(qiáng)制更換為炮泥堵塞，以增強(qiáng)爆破后高壓爆破氣體的作用，促使礦石裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，增強(qiáng)爆生氣體的破碎作用，同時(shí)降低爆破對(duì)孔口的直接作用。

布孔與堵塞情況如圖1所示。

圖1 炮孔布置與孔口堵塞

（4）優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)。利用2號(hào)巖石管狀乳化炸藥做起爆藥，改性粉狀銨油炸藥做主爆藥，主爆藥用裝藥器進(jìn)行裝藥，更換炸藥不僅增加裝藥效率，而且炸藥價(jià)格優(yōu)惠，節(jié)省了成本；利用雙導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行孔底起爆，導(dǎo)爆管雷管布置于2號(hào)巖石管狀乳化炸藥內(nèi)，并用膠帶將導(dǎo)爆管固定在管藥上，再送入孔底后用裝藥器進(jìn)行主爆破藥裝藥。裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)

2.2 優(yōu)化后參數(shù)

（1）炮孔參數(shù)。前排邊孔角45°，炮孔最長(zhǎng)為17.8 m，最短為6.6 m，炮孔最長(zhǎng)裝藥長(zhǎng)度14.8 m，最短為5.4 m，兩排排距為2.4 m。

（2）爆破分段。前排中間孔為2段，左側(cè)炮孔為4段，右側(cè)炮孔為6段，后排中間孔為8段，左側(cè)炮孔為10段，右側(cè)炮號(hào)孔為12段。第一排總裝藥量為1272 kg，第二排總裝藥量為1088 kg，最大一段裝藥量為561 kg。

（3）前后排炮孔。前后排炮孔的投影不重合，前后排炮孔垂直投影的孔底距在0.7~1.7 m范圍變動(dòng)。每排炮孔堵塞長(zhǎng)度最長(zhǎng)為6.1 m，最短為1.2 m。

（4）根據(jù)礦體具體情況，可視情況調(diào)整爆破參數(shù)，使優(yōu)化參數(shù)能適應(yīng)不同采場(chǎng)回采要求，增強(qiáng)其實(shí)用性。

3 爆破效果

（1）爆破振動(dòng)情況。是否達(dá)到降振效果，應(yīng)看兩個(gè)主要指標(biāo)，一是不對(duì)村民建筑物造成破壞。二是村民的舒適性（不感到顯著振動(dòng)）。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，將村民房屋以土坯房進(jìn)行界定，房屋安全的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度應(yīng)降至0.45~0.9 cm/s范圍[5]。根據(jù)PLAYLE研究成果可知，人可顯著感知的震動(dòng)速度為0.5~0.95 cm/s[6]，即質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度在0.5 cm/s以下即可滿足需求。根據(jù)爆破振動(dòng)安全距離公式，以最小距離457 m和最大一段藥量561 kg計(jì)算最近點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為0.36 cm/s，可知降振成功。

（2）眉線破壞、大塊率等情況。小寺溝銅礦615水平7#和10#采場(chǎng)采用此工藝進(jìn)行爆破，采場(chǎng)眉線保護(hù)較好，未出現(xiàn)因眉線破壞導(dǎo)致炮孔堵塞無法裝藥的情況。以選礦顎式破碎機(jī)入料口80 cm×80 cm大塊計(jì)算，采場(chǎng)大塊率已降至5%以內(nèi)，大塊減少同時(shí)也降低了二次爆破作業(yè)量，提高了裝巖作業(yè)效率。兩個(gè)采場(chǎng)均未出現(xiàn)“貼墻”、“懸頂”和孔間擊穿的現(xiàn)象，采場(chǎng)回采比計(jì)劃時(shí)間提前完成，取得了令人滿意的結(jié)果，保證了礦山安全、持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)。

[1] 楊 寧,尹賢剛.中深孔回采試驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2018,38(12):21-24.

[2] 胡 華.對(duì)扇形中深孔爆破能量分布規(guī)律的再認(rèn)識(shí)[J].金屬礦山, 1998(7):19-21.

[3] 劉全陽.北洺河鐵礦眉線保護(hù)綜合措施[J].現(xiàn)代礦業(yè),2012(07): 65-66+94.

[4] 李洪源.扇形中深孔裝藥結(jié)構(gòu)及爆破參數(shù)的確定[J].有色礦山, 1991(4):30-33.

[5] GB6722-2014.爆破安全規(guī)程[S].

[6] 姚 強(qiáng),楊興國(guó),李洪濤.爆破振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)方法研究現(xiàn)狀及展望[J].振動(dòng)與沖擊,2016,25(22):152-159.

(2019-08-01)

孟 航(1990—)，男，河北石家莊人，助理工程師，主要從事采礦工程和安全工程技術(shù)管理工作。