王振乾，芮新志

(銅陵有色股份鳳凰山礦業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000)

金屬地下礦山在進(jìn)行巷道掘進(jìn)時(shí)，不同作業(yè)點(diǎn)往往都會(huì)使用同一種爆破設(shè)計(jì)方案，這在大多數(shù)情況下效果較好，但當(dāng)遇到礦巖性質(zhì)變化很大的區(qū)域時(shí)，效果將明顯變差。鳳凰山銅礦礦體下盤為大理巖，上盤為閃長(zhǎng)巖，沿脈巷道布置在礦體下盤[1]。礦山在施工-440 m以下深部中段開拓時(shí)，遇到一段花崗閃長(zhǎng)巖體，此時(shí)使用了礦山常用的爆破設(shè)計(jì)方案，效果很差，爆破的進(jìn)尺小，尤其是工作面四周爆破不徹底，往往需要二次爆破，浪費(fèi)炸藥的同時(shí)，嚴(yán)重影響工程進(jìn)展。為求最佳爆破設(shè)計(jì)方案，礦山多次通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，對(duì)掘進(jìn)面掏槽孔布置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，增設(shè)了炮孔，并改變炮孔裝藥量，大大提高了爆破效率，解決了爆破不徹底的問題，節(jié)約了爆破成本，為工程進(jìn)展?fàn)幦×藭r(shí)間。優(yōu)化后的掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)方案多次應(yīng)用于花崗閃長(zhǎng)巖體中的施工，效果極好，并在本地區(qū)礦山中得到了推廣。

1 礦山常用掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)方案

1.1 掏槽方法

掏槽孔布置采用垂直桶型掏槽，如圖1所示。

圖1 桶形掏槽炮孔布置示意圖Fig.1 Sketch map of barreled type slotted hole arrangement

掏槽孔布置在開挖斷面的中部偏下位置，所有掏槽孔垂直于工作面且相互平行，孔距40 mm，其中兩個(gè)孔裝藥，其余孔不裝藥，這樣爆破時(shí)裝藥的兩個(gè)孔互相擠壓碰撞，并將矸石拋出槽外，形成槽腔，為后續(xù)爆破的炮孔創(chuàng)造良好的自由面條件。

1.2 爆破參數(shù)

1.2.1 炮孔孔徑

巷道掘進(jìn)時(shí)采用YT-24型風(fēng)動(dòng)淺孔鑿巖機(jī)，球齒釬頭直徑38 mm，鉆孔施工后直徑在40 mm左右。

1.2.2 炮孔孔深

巷道掘進(jìn)時(shí)采用YT-24型風(fēng)動(dòng)淺孔鑿巖機(jī)，2.5 m長(zhǎng)的釬桿進(jìn)行鑿巖作業(yè)。掏槽孔深2.2 m，其它孔深2.0 m。

1.2.3 炮孔數(shù)目及炮孔布置

炮孔數(shù)目及炮孔布置(見圖2)，掘進(jìn)工作面的炮孔分為掏槽孔、輔助孔及周邊孔，其中掏槽孔6個(gè)，輔助孔16個(gè)，周邊孔10個(gè)，炮孔總數(shù)為32個(gè)。實(shí)際施工時(shí)，先布置掏槽孔，再根據(jù)地質(zhì)情況及斷面大小均勻布置輔助孔和周邊孔[2]。一般可根據(jù)上稀下密、周邊適當(dāng)加孔、中部均勻分布的原則布置各類炮孔，其中周邊孔按巷道斷面輪廓線布置并距離開挖輪廓線10 cm[3]。

1.2.4 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥量

炮孔裝藥采用連續(xù)耦合裝藥，反向起爆[4]。其中掏槽孔裝藥長(zhǎng)度為炮孔深度的90%，輔助孔為80%，周邊孔為85%。采用2號(hào)巖石乳化炸藥進(jìn)行裝藥，每條藥卷直徑32 mm，長(zhǎng)300 mm，質(zhì)量300 g。炮孔裝藥如圖3所示，掏槽炮孔先放兩條藥卷打底，用炮棍搗實(shí)，再裝起爆藥包，最后裝4條藥卷并搗實(shí)；輔助孔先放2條藥卷打底，用炮棍搗實(shí)，再裝起爆藥包，最后裝2條藥卷并搗實(shí)；周邊孔先放2條藥卷打底，用炮棍搗實(shí)，再裝起爆藥包，最后裝3條藥卷并搗實(shí)。

根據(jù)炮孔布置圖對(duì)每個(gè)鉆孔藥量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1。

圖2 掘進(jìn)各部位炮孔布置及名稱Fig.2 The blast hole arrangement and names in all parts of driving

圖3 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Sketch map of charge configuration in blast holes

表1 掘進(jìn)爆破的參數(shù)表

Table 1 Parameters table of tunneling blasting

炮孔孔深/m夾角段位眼數(shù)裝藥量單個(gè)炮孔小計(jì)藥卷/個(gè)藥卷/個(gè)質(zhì)量/kg空眼2.2904掏槽2.290127144.2輔助孔2.090245206.02.090445206.02.090525103.02.090665309.0周邊2.090846247.22.090926123.62.0901046247.2合計(jì)3215446.2

由表1可知：每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)總裝藥量Q=46.2 kg；由知每個(gè)循環(huán)工作面炮孔平均深度為2.0 m，炮孔利用率為80%，掘進(jìn)斷面積為8.36 m2，則每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)爆破的巖石體積V=2.0×80%×8.36=13.376 m3；則每個(gè)循環(huán)的炸藥單耗K=Q/V=46.2/13.376=3.45 kg/m3。

1.3 起爆方法和起爆順序

巷道掘進(jìn)采用導(dǎo)爆管起爆法(主傳導(dǎo)爆管由起爆器激發(fā)高能脈沖引爆)[5]，起爆順序如圖2所示，依次為掏槽孔、輔助孔、周邊孔，鉆孔附近的數(shù)字代表雷管的段位，1代表瞬發(fā)，2代表延期25 ms，4代表延期75 ms，5代表延期110 ms，6代表延期150 ms，8代表延期250 ms，9代表延期310 ms，10代表延期380 ms。

1.4 效果評(píng)價(jià)

這種爆破設(shè)計(jì)布置是礦山常用的一種方式，也是歷年來積累下的經(jīng)驗(yàn)，適用于采場(chǎng)中以及大理巖體掘進(jìn)。掘進(jìn)爆破后矸石的粒度直徑平均為30 mm，較細(xì)，且飛石多，粉塵大，爆破斷面參差不齊，支護(hù)量較大。

2 優(yōu)化后的掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)布置

2.1 掏槽方法

掏槽孔布置采用垂直桶型掏槽，如圖4所示，掏槽孔布置在開挖斷面的中部偏下位置，所有掏槽孔垂直于工作面且相互平行，孔距40 mm，其中中間的孔裝藥，其余孔不裝藥，這樣爆破時(shí)中間裝藥的孔向外擴(kuò)展與四周6個(gè)孔貫通，同時(shí)將矸石拋出槽外，形成較大的槽腔，為后續(xù)爆破的炮孔創(chuàng)造更好的自由面條件。

2.2 爆破參數(shù)

2.2.1 炮孔孔徑

巷道掘進(jìn)時(shí)采用YT-24型風(fēng)動(dòng)淺孔鑿巖機(jī)，球齒釬頭直徑38 mm，鉆孔施工后直徑在40 mm左右[6]。

圖4 桶性掏槽炮孔布置示意圖Fig.4 Sketch map of barreled type slotted hole arrangement

2.2.2 炮孔孔深

巷道掘進(jìn)時(shí)采用YT-24型風(fēng)動(dòng)淺孔鑿巖機(jī)，2.5 m長(zhǎng)的釬桿進(jìn)行鑿巖作業(yè)。掏槽孔深2.2 m，其它孔深2.0 m[7]。

2.2.3 炮孔數(shù)目及炮孔布置

炮孔數(shù)目及炮孔布置(見圖5)，掘進(jìn)工作面的炮孔分為掏槽孔、輔助孔和周邊孔，其中掏槽孔7個(gè)，輔助孔16個(gè)，周邊孔12個(gè)，炮孔總數(shù)為35個(gè)。實(shí)際施工時(shí)，先布置掏槽孔，再根據(jù)地質(zhì)情況及斷面大小均勻布置輔助孔和周邊孔。一般可根據(jù)上稀下密、周邊適當(dāng)加孔、中部均勻分布的原則布置各類炮孔，其中周邊孔按巷道斷面輪廓線布置并距離開挖輪廓線10 cm。

圖5 掘進(jìn)各部位炮孔布置及名稱Fig.5 The blast hole arrangement and names in all parts of driving

2.2.4 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥量

炮孔裝藥采用連續(xù)耦合裝藥，其中掏槽孔裝藥長(zhǎng)度為炮孔深度的70%，輔助孔為60%，周邊孔為65%。采用2號(hào)巖石乳化炸藥進(jìn)行裝藥，每條藥卷直徑32 mm，長(zhǎng)300 mm，質(zhì)量300 g。炮孔裝藥時(shí)如圖6所示，掏槽孔裝藥先放1條藥卷打底，用炮棍搗實(shí)，再裝起爆藥包，最后裝3條藥卷并搗實(shí)；輔助孔及周邊孔裝藥時(shí)，先放1條藥卷，用炮棍搗實(shí)，再裝起爆藥包，最后裝2條藥卷并搗實(shí)。

根據(jù)炮孔布置圖對(duì)每個(gè)鉆孔藥量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

圖6 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6 Sketch map of charge configuration in blast holes

表2 掘進(jìn)爆破的參數(shù)表

Table 2 Parameters table of tunneling blasting

炮孔孔深/m夾角段位眼數(shù)裝藥量單個(gè)炮孔小計(jì)藥卷/個(gè)藥卷/個(gè)質(zhì)量/kg空眼2.2906掏槽2.29011551.5輔助孔2.090244164.82.090444164.82.090544164.82.090644164.8周邊2.090825103.02.090984329.62.090102482.4合計(jì)3511935.7

由表2可知：每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)總裝藥量Q=35.7 kg；每個(gè)循環(huán)工作面炮孔平均深度為2.0 m，炮孔利用率為90%，掘進(jìn)斷面積為8.36 m2，則每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)爆破的巖石體積V=2.0×90%×8.36=15.05 m3；則每個(gè)循環(huán)的炸藥單耗K=Q/V=35.7/15.05=2.37 kg/m3。

2.3 起爆方法和起爆順序

巷道掘進(jìn)采用導(dǎo)爆管起爆法(主傳導(dǎo)爆管由起爆器激發(fā)高能脈沖引爆)，起爆順序如圖5所示，依次為掏槽孔、輔助孔、周邊孔，鉆孔附近的數(shù)字代表雷管的段位，1代表瞬發(fā)，2代表延期25 ms，4代表延期75 ms，5代表延期110 ms，6代表延期150 ms，8代表延期250 ms，9代表延期310 ms，10代表延期380 ms。

2.4 效果評(píng)價(jià)

矸石評(píng)價(jià)粒度約為100 mm，大小適中，在巷道中適合LM-56型風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)裝車，且粉塵量小，爆破斷面較好，支護(hù)量小，尤其適用于花崗閃長(zhǎng)巖體中的掘進(jìn)，可確保一次爆破完全，避免二次爆破工作。

表3 兩種掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)對(duì)比表

3 結(jié)論

通過對(duì)比以上兩種掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)方案在花崗閃長(zhǎng)巖體中的爆破作業(yè)效果(表3)，可知第二種優(yōu)于第一種。

這種閃長(zhǎng)巖體中的掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)方案同樣適用同類礦山閃長(zhǎng)巖體內(nèi)掘進(jìn)施工，可廣泛進(jìn)行推廣，為同類金屬礦山創(chuàng)造更高效益。