羅華軍，李 圓

（江西銅業(yè)股份有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

城門山銅礦位于江西省九江市賽城湖南岸，是一座以銅、硫為主，共生鉬、鐵、鋅，伴生金、銀等多種金屬的大型露天礦山。隨著開采深度的下降，地下涌水量不斷增多，加上采區(qū)地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，對穿孔、爆破工序的安全高效生產(chǎn)帶來很大的挑戰(zhàn)。穿孔爆破作業(yè)作為露天礦山開采的首道工序，其作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響采礦場的生產(chǎn)效益，穿孔質(zhì)量差，增加了爆破難度，爆破后易產(chǎn)生大塊、根底，影響挖掘效率，為處理大塊、根底又要投入新一輪的工序，從而導(dǎo)致整個采礦成本的增加。為了確保礦山生產(chǎn)正常有序、高效進行，提高穿孔合格率、改善爆破質(zhì)量，勢在必行。

1 影響穿孔合格率的原因

城門山銅礦各個臺階高度為12m，為此爆破所需成孔的孔深要14m，鉆機打出合格的孔深就需要達到13.5m～14.5m。因風(fēng)化深、地下水豐富、斷層裂隙多等原因?qū)е麓┛缀细衤室恢焙艿停ㄟ^以往驗孔數(shù)據(jù)統(tǒng)計采區(qū)各區(qū)域的孔深情況，分析影響穿孔合格率的原因，歸納為以下幾點。

1.1 設(shè)備原因

單位采用志高zgyx460潛孔鉆機，配備低鉆架，主桿4.5m、副桿5m，穿14m孔時，孔內(nèi)巖渣難以排盡，孔深很少達到13.5m。因潛孔鉆機鑿巖原理為鉆桿以高風(fēng)壓為動力，通過回轉(zhuǎn)沖擊破碎巖石而成孔[1]，在有裂隙處穿孔會破壞孔壁，導(dǎo)致巖渣出現(xiàn)大顆粒，孔深較深時，風(fēng)壓難以把大顆粒巖渣吹出。沖擊器部分比鉆桿粗，容易造成卡鉆。鉆機司機怕受到考核，往往巖渣出現(xiàn)大顆粒時就放棄穿孔導(dǎo)致孔深不合格。有時會出現(xiàn)鉆桿提起后，孔壁因沖擊遭到破壞，孔內(nèi)會有大塊掉落，導(dǎo)致鉆孔堵塞。

1.2 地下水的影響

采區(qū)目前日涌水量一般在7000t～8000t，在采區(qū)的北部、西北、西南以及南部地區(qū)地下水較大，特別是裂隙發(fā)育區(qū)域涌水量更大，增加了穿孔難度，穿孔過程中以風(fēng)壓排渣，地下水過大時，會形成水流造成洗孔，孔口被破壞成漏斗狀，鉆桿提起后經(jīng)常出現(xiàn)石塊掉落而卡孔，導(dǎo)致孔深不合格。裂隙特別明顯的區(qū)域穿孔還會與周邊穿好的孔出現(xiàn)串氣現(xiàn)象，風(fēng)壓吹渣，造成周邊孔內(nèi)的水噴出形成水流沖洗孔壁，導(dǎo)致孔壁石塊掉落出現(xiàn)卡孔堵孔的情況，出現(xiàn)噴水區(qū)域基本上沒有合格孔。

新臺階下溝時，因地下水豐富，成孔一天后孔內(nèi)的水基本上會到孔口，爆破時孔深都不好。針對此情況進行地下水對孔深的影響試驗。數(shù)據(jù)采集-94臺階北部下-106臺階第一面炮，穿完孔后進行驗孔，數(shù)據(jù)如表1。

第二天爆破前驗孔數(shù)據(jù)如表2。

孔深都比第一天淺，還有部分孔出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。從現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，孔口都有塌落的現(xiàn)象，部分孔口成漏斗狀。分析原因：因上臺階穿孔超深，爆破后形成超深松動層，孔內(nèi)地下水位上升浸泡孔壁，孔壁松散巖石脫落，導(dǎo)致孔深降低?？咨钐販\的，是由于孔內(nèi)有大塊卡住孔壁出現(xiàn)堵孔。

1.3 地質(zhì)原因

礦區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜。風(fēng)化深度達-100m～-150m，西南部最深達-320m標(biāo)高。F1斷層在礦區(qū)南部，形成長1600m、寬20m～60m的斷裂破碎帶。礦區(qū)巖溶發(fā)育，最深達-350m標(biāo)高。礦區(qū)斷層多，大小共有15條，裂隙發(fā)育，它們平行密集，成組成帶出現(xiàn)。在斷層、裂隙發(fā)育區(qū)域穿孔，難以形成排渣風(fēng)壓通道，不排渣導(dǎo)致孔深不足。

1.4 爆破的影響

爆破產(chǎn)生后沖會破壞未穿孔區(qū)域[2]，導(dǎo)致該區(qū)域巖層形態(tài)存在裂隙，穿孔時因漏風(fēng)難以形成排渣通道，巖渣排不出導(dǎo)致孔深不合格。并且爆破時爆破能量會有損失，造成爆堆中大塊、根底增加，給挖掘作業(yè)帶來了一定的困難[3]。

表1 露天銅礦采區(qū)井下鉆孔深度數(shù)據(jù)

表2 爆破前驗孔數(shù)據(jù)

2 對應(yīng)原因采取相關(guān)措施

2.1 優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)

鉆機現(xiàn)采用副桿代替主桿，通過過渡接頭連接沖擊器，過渡接頭長0.2m，使鉆桿長度增加0.7m，排渣良好時，孔深均能合格。

2.2 地下水的治理對策

采區(qū)東部、西部兩方位地下水較小，西部因地質(zhì)條件較好透水量小，東部因進行圍幕注漿試驗，隔水效果較好，但成本高。如果采區(qū)除東、西部以外各方位都進行圍幕注漿成本投入太大，經(jīng)濟價值不高。

綜合上幾個臺階各方位的涌水情況，確定各方位地下水的源頭與走向可以從以下幾個方面進行地下水治理。

（1）有計劃的控制采剝方向，讓透水大的區(qū)域比其他工作面高出一到兩個臺階，使其孤立。如現(xiàn)采區(qū)西南部，使其臨近自由面部分水位下降，再控制穿孔排數(shù)，通過收集驗孔數(shù)據(jù)證明，每排孔的水位急劇增加，一般穿孔不超過三排，減小地下水對穿孔的影響。

（2）沿地下水的走向，向地下水的源頭進行掏溝作業(yè)，使溝兩側(cè)地下水位下降，減小地下水對穿孔的影響。如采區(qū)南部-82臺階，從東南松散處往南掏溝至南部邊幫，溝西側(cè)臨近自由面部分水位明顯下降，穿孔合格率有明顯提升。

（3）針對開拓新臺階下溝，一般采用集中穿孔，兩臺鉆機同時穿孔；減小爆破規(guī)模，確保能在裝藥前穿完孔；鉆機穿完孔撤離后，立即進行裝藥作業(yè)。減小地下水對孔深的影響。

2.3 制定復(fù)制復(fù)雜地質(zhì)條件下穿孔操作標(biāo)準(zhǔn)。

在復(fù)雜地質(zhì)條件下穿孔，要求：對孔時鉆架頂針要頂實，避免穿孔抖動破壞孔口；控制推進壓力在3.5MPa～4.5MPa，避免過大使鉆具產(chǎn)生劇烈振動破壞孔壁；扶釬器扶住鉆桿避免鉆孔時鉆具擺動過大破壞孔壁；開孔采用低風(fēng)壓、低轉(zhuǎn)速、低推進的工作參數(shù)，穿孔到0.8m～1.5m左右（穿孔超深爆破松動層），進行關(guān)風(fēng)關(guān)水提鉆桿離孔口，關(guān)風(fēng)避免孔口被破壞，鉆桿提離孔口利于孔口松動石塊掉入孔內(nèi)，避免卡鉆，如有松動石塊掉入孔內(nèi)需反復(fù)操作；穿孔過程中，要注意排渣情況，若排渣效果差，需進行洗孔，排盡孔內(nèi)巖渣后再繼續(xù)穿孔，防止巖渣堆積過多出現(xiàn)卡孔現(xiàn)象。復(fù)雜地質(zhì)條件下穿孔操作是關(guān)鍵，通過建立獎罰制度，對復(fù)雜巖層穿孔合格率進行評比，做到有獎有罰，提高鉆機司機的責(zé)任心和耐心。

2.4 爆破的控制

根據(jù)現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況，水平方向上孔網(wǎng)采取寬孔距窄排距的方式[4]，豎直方向上將頭排孔改為傾斜孔，緩解爆破后沖對穿孔影響，以此優(yōu)化原有孔網(wǎng)設(shè)計。盡量采用清渣爆破，裝藥過程中減少最后一排孔的藥量，適當(dāng)增加中間一排孔的裝藥量，減少爆破的后沖，降低對未穿孔區(qū)域的破壞。

3 結(jié)語

采取以上措施后，穿孔合格率從2018年的53%提升至2019年65%，全年根底率較2018年下降2個百分點，大塊情況也得到了明顯的改善，減少了二次破碎作業(yè)。穿孔合格率的提高極大的改善了爆破的質(zhì)量，使爆破能盡量達到預(yù)期的效果，把好了生產(chǎn)作業(yè)的首道關(guān)，為礦山的安全高效生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。