韓鵬舉

（富蘊(yùn)蒙庫(kù)鐵礦有限責(zé)任公司）

1 概述

蒙庫(kù)鐵礦是新疆八鋼可持續(xù)發(fā)展的主要鐵礦石原料基地，地下礦采用無(wú)底柱分段崩落法。建礦以來(lái)，蒙庫(kù)鐵礦采準(zhǔn)巷道采用Y-28氣腿式鑿巖機(jī)人工作業(yè)，作業(yè)環(huán)境差、效率低。為改善鑿巖作業(yè)環(huán)境，提高效率，掘進(jìn)工序使用了鑿巖臺(tái)車等大型機(jī)械替代人工鑿巖。但在實(shí)際應(yīng)用中，鉆孔深度3.8～4.2m，采用全斷面掘進(jìn)施工，爆破后巷道成型差，一次爆破對(duì)巷道圍巖破壞大，增加了撬毛量與支護(hù)量。為解決存在的問題，對(duì)掘進(jìn)巷道的掘進(jìn)方式、爆破參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，改變裝藥結(jié)構(gòu)，探索采用“導(dǎo)硐法光面爆破技術(shù)”掘進(jìn)爆破?！皩?dǎo)硐法光面爆破技術(shù)”在蒙庫(kù)鐵礦試驗(yàn)應(yīng)用效果表明，改善了巷道成型，降低炸藥單耗和支護(hù)材料成本，減少爆破對(duì)頂板兩幫圍巖的擾動(dòng)，增加巷道圍巖的自身強(qiáng)度和穩(wěn)定性；同時(shí)減少了有毒有害氣體的排放，減少了通風(fēng)時(shí)間；通過增加巷道循環(huán)進(jìn)尺，施工作業(yè)的安全條件得以改善。

2 巷道掘進(jìn)技術(shù)存在的問題

蒙庫(kù)鐵礦圍巖主要為角閃變粒巖，僅在礦體西端見少量條帶狀角閃變粒巖。其他礦體圍巖主要為條帶狀角閃變粒巖、角閃變粒巖、黑云角閃片麻巖，圍巖與礦體呈整合接觸關(guān)系。圍巖沿走向和傾向具相變特征，圍巖中有磁鐵礦化現(xiàn)象，蝕變以碳酸鹽化、絹云母化、鈉長(zhǎng)石化、綠泥石化為主。礦床礦石礦物成份復(fù)雜，種類繁多。主要以磁鐵礦礦石為主，礦體內(nèi)夾石主要分布在1號(hào)礦體中。夾石呈不規(guī)則脈狀、細(xì)脈狀、條帶狀、透鏡狀分布，夾石的組成主要是角閃變粒巖，少量黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、磁鐵石榴石巖、磁鐵變粒巖。普氏系數(shù)礦石f=16～18，巖石f=8～12。

巷道形狀為三心拱，掘進(jìn)采用單臂鑿巖臺(tái)車施工，鉆孔深3.8～4.2m，采用φ32mm乳化炸藥、6 m半秒雷管延期爆破，實(shí)際炸藥單耗為3.2kg/m。

現(xiàn)場(chǎng)采用巷道掘進(jìn)技術(shù)存在的問題：

（1）巷道掘進(jìn)布孔精度差、抵抗線不均勻，導(dǎo)致爆破拋渣不均勻。爆破物品單耗高，成本增加。炸藥性能未能充分發(fā)揮，殘藥多。巷道掘進(jìn)炸藥單耗統(tǒng)計(jì)見表1。

（2）巷道輪廓成型不規(guī)則，巷道頂?shù)装宄谇吠诂F(xiàn)象嚴(yán)重，未采用光面爆破，導(dǎo)致中深孔鑿巖施工開孔精度降低，鑿巖效率下降。

（3）全斷面一次施工，爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)大，圍巖自身強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低，浮石和有毒有害氣體產(chǎn)生量大，敲幫問頂、浮石清理、通風(fēng)等工序時(shí)間增加，作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)高。

表1 2019年巷道掘進(jìn)炸藥單耗統(tǒng)計(jì)表kg/m3

3 巷道導(dǎo)硐法光面爆破技術(shù)

3.1 掏槽孔布置及爆破參數(shù)

3.1.1 掏槽孔布置

掏槽孔布置按照空孔6個(gè)，孔徑90mm,孔深4.2m；裝藥孔6個(gè)，孔徑43mm,孔深3.8m；垂直于掘進(jìn)掌子面布置。掏槽孔布置方式見圖1。

圖1 掏槽孔布置方式

3.1.2 爆破參數(shù)

掏槽孔采用φ32mm乳化炸藥，半秒延期雷管；裝藥長(zhǎng)度3.6m;炮孔采用黃土制作的專用炮泥填塞。雷管布段及裝藥量見表2。

表2 雷管布段及裝藥量表

3.2 導(dǎo)硐法一次分段延期爆破

3.2.1 導(dǎo)硐法爆破設(shè)計(jì)

在地下礦+972m水平、+955m水平選取掘進(jìn)作業(yè)面進(jìn)行試驗(yàn)，斷面為15.08m2，掏槽孔布置12個(gè)孔，光爆層布置15個(gè)孔，其余崩落孔和底孔21個(gè)；掏槽孔和崩落孔采用孔底反向裝藥，光爆層孔采用水袋間隔裝藥、導(dǎo)爆索串聯(lián)，使用1段6m半秒雷管正向起爆；光爆層炮孔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)見圖2。作業(yè)面雷管連線方式為并聯(lián)。將雷管插入捆扎在起爆藥包，放入孔底，雷管聚能穴朝向孔口，雷管腳線從孔底引出，每孔引出的雷管腳線捆扎在起爆雷管上。起爆網(wǎng)絡(luò)采用光面爆破孔和主爆孔一次分段延期起爆技術(shù)。充填方式為使用黃土制作的炮泥填塞。導(dǎo)硐法一次分段延期爆破布孔及網(wǎng)絡(luò)圖見圖3。

圖2 光爆層炮孔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)

圖3 導(dǎo)硐法一次分段延期爆破布孔及網(wǎng)絡(luò)圖

3.2.2 技術(shù)措施

（1）在施工試驗(yàn)階段爆破工程技術(shù)人員跟班作業(yè);測(cè)量人員及時(shí)對(duì)巷道的腰線和中線進(jìn)行放樣;每循環(huán)面的銜接誤差控制在5 cm～10cm內(nèi);裝藥前對(duì)炮孔進(jìn)行驗(yàn)收 ,對(duì)不符合設(shè)計(jì)的炮孔重新鑿巖補(bǔ)孔。

（2）頂板周邊孔延米裝藥量[1]。光面爆破裝藥量Q光=q光·L，L為炮孔長(zhǎng)度，q光為光面爆破的炮孔線裝藥密度。

q光=k光·E·W光

式中：k光為光面爆破的單位體積巖石炸藥用量，根據(jù)類似工程的經(jīng)驗(yàn)一般主爆孔平均單耗的一半，約為1.2kg·m；E為光爆孔孔距，常取E=500～800mm，即采用周邊密孔法，本次試驗(yàn)E取800mm；W光為光爆層厚度，也稱為最小抵抗線，W光=（10～20）D，W光=12×43=516mm，本次試驗(yàn)W光取510mm。

頂板周邊孔延米裝藥量：Q光=1.2×0.8×0.5=0.48kg/m。可根據(jù)巖性變化適當(dāng)調(diào)整光爆層炮孔裝藥量。同時(shí)，崩落孔根據(jù)圍巖情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙p。

（3）頂板周邊孔的裝藥結(jié)構(gòu)[1]，采用不耦合裝藥，設(shè)計(jì)裝藥時(shí)應(yīng)選擇合適的不耦合系數(shù)K值，K=D/d，其中D為孔徑，d為藥包直徑；一般情況下，當(dāng)K=1.4～1.5時(shí)，光面爆破效果較好。試驗(yàn)中采用直徑d=32mm的乳化卷藥和直徑D=43mm的炮孔，故不耦合系數(shù)K=43/32=1.34，符合光面爆破的要求。

（4）起爆方式采用反向起爆[2]，起爆藥包位置位于孔底處，雷管聚能穴朝向孔口。周邊孔應(yīng)同時(shí)起爆，相鄰周邊孔起爆的時(shí)間誤差值不得大于0.1s，因此光面孔的起爆應(yīng)采用與掏槽中心同段位的雷管，孔內(nèi)采用導(dǎo)爆索連接，孔外連接起爆雷管。

（5）炮孔采用黃土制作的炮泥進(jìn)行填塞，堵塞長(zhǎng)度為20～40cm。

4 試驗(yàn)實(shí)施效果

試驗(yàn)結(jié)果顯示，導(dǎo)硐法光面爆破技術(shù)的應(yīng)用使巷道成型較好，輪廓規(guī)整，巷道質(zhì)量提高，半壁孔提升45%；單循環(huán)進(jìn)尺增加，炸藥單耗降低約15%。導(dǎo)硐法光面爆破數(shù)據(jù)見表3，導(dǎo)硐法光面爆破與全面法爆破對(duì)比分析表見表4。

表3 導(dǎo)硐法光面爆破數(shù)據(jù)

表4 導(dǎo)硐法光面爆破與全面法爆破耗材對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

試驗(yàn)表明，巷道掘進(jìn)采用導(dǎo)硐法光面爆破技術(shù)施工，有效改善了巷道成型，通過優(yōu)化周邊孔孔網(wǎng)參數(shù)和改變裝藥結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)爆破對(duì)圍巖的弱擾動(dòng)，達(dá)到了維持圍巖自身強(qiáng)度和穩(wěn)定性的目的；浮石和有毒有害氣體產(chǎn)生量減少，敲幫問頂、浮石清理、通風(fēng)等工序時(shí)間減少，提高了巷道質(zhì)量和生產(chǎn)效率；降低了地下礦施工作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。節(jié)約了支護(hù)工序工料成本，有利于礦石回采工序效率和安全。