李林，劉海波，謝陽，楊鐵江

(招遠市阜山金礦有限公司， 山東 招遠市 265400)

0 引言

近幾年，在各項安全標準化檢查中，本礦區(qū)原有巷道施工不規(guī)范的問題日益突出，如人行道預留寬度不足等問題，這些問題不僅給礦區(qū)改建工程驗收帶來負面影響，同時還嚴重威脅著職工安全，存在較大的安全隱患。面對這些問題，巷道必須進行整改并達到非金屬地下礦山安全規(guī)程規(guī)定的人行道寬度要求。人行道寬度要符合安全規(guī)程要求是各項安全檢查的重要項目之一，必須得到整改，但同時又不能耽誤礦區(qū)生產(chǎn)任務。如何在不耽誤各生產(chǎn)的情況下完成主運輸巷人行道寬度整改成為問題的關(guān)鍵。

在進行主運輸巷整改過程中，需要做到無振動、無沖擊、無噪聲、無粉塵以及對設備設施無破壞，既要安全高效，又不耽誤生產(chǎn)運輸。為達到以上目的，對阜山金礦的三個中段進行了靜態(tài)爆破技術(shù)的應用研究[1]。靜態(tài)爆破技術(shù)是一種使用靜態(tài)破碎劑（也稱靜態(tài)膨脹劑）破巖方法，其不使用黑索金等常規(guī)炸藥，利用灌裝在鉆孔中的靜態(tài)破碎劑水化反應使晶體變形產(chǎn)生體積膨脹，將混凝土構(gòu)筑物或巖石等堅硬物體破碎解體[2]。

靜態(tài)爆破應用范圍非常廣泛，如地質(zhì)條件較差的邊坡開挖，混凝土構(gòu)筑物的破碎、拆除[1]，巖石、礦石等開采及石料切割等[2]。汪慶桃等[1]以長沙市軌道交通地鐵3號線長沙火車站基坑開挖的工程實例為背景，采用靜態(tài)爆破技術(shù)并研發(fā)了大孔徑靜態(tài)爆破的專用堵孔裝置，實現(xiàn)了既有地鐵線路零距離處大孔徑靜態(tài)爆破施工，也保證了地鐵線路的安全運營。白金朋[2]等在渾源蓄能電站巖體原位結(jié)構(gòu)面直剪試驗的開挖過程中采用了靜態(tài)爆破技術(shù)，滿足了軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗中不得對結(jié)構(gòu)面擾動的要求。付虎成[3]將靜態(tài)爆破技術(shù)應用到上海歌劇院深基坑圍護結(jié)構(gòu)拆除中，通過優(yōu)化破碎劑水灰比、爆破孔設置方式等實現(xiàn)混凝土中隔墻在帶配筋情況下的靜態(tài)爆破拆除，取得了較好的效果，實現(xiàn)了安全無聲拆除的目標，而且經(jīng)濟和技術(shù)指標明顯優(yōu)于常規(guī)人工鑿除。趙懷忠等[4]在四平銀礦的礦柱回采、窄小脈幅礦體回采等作業(yè)中應用了靜態(tài)爆破技術(shù)，很好地解決了窄小脈幅、品位較高礦體貧化嚴重的問題。

由此可見，靜態(tài)爆破技術(shù)已經(jīng)取得了廣泛應用，但并未應用到礦山運輸巷整改中。本文以阜山金礦巷道整個工程為研究背景，在3個主要中段局部區(qū)域進行了膨脹劑靜態(tài)爆破試驗，經(jīng)多次優(yōu)化爆破技術(shù)參數(shù)，做到了無振動、無沖擊、無噪聲、無粉塵爆破。

1 爆破方案選擇及參數(shù)優(yōu)化

1.1 爆破方案

本礦區(qū)各主運輸巷道多處于玲瓏花崗巖中，巖石堅硬，必須使用爆破方式方能達到人行道劈幫整改的目的。對于堅硬巖石，在花崗巖巷道劈幫整改中使用的爆破方案，主要有以下三種[5]。

方案一：2#巖石乳化炸藥光面爆破。沿巷道邊界布置密集炮孔，采取不耦合（軸向）裝藥，分別裝入同段數(shù)導爆管，同時起爆，以形成平整輪廓的爆破作業(yè)。

方案二：導爆索控制爆破。導爆索是用太安或黑索金等猛炸藥作為連續(xù)的藥芯，用棉線、塑料絲及防潮材料包纏或涂塑而成、能夠傳遞爆轟波的索狀起爆器材。當導爆索端部的猛炸藥芯受到一定強度的爆炸沖能刺激時，即被引爆，爆轟以一定的速度沿著藥芯傳播，當?shù)竭_末端時，爆轟完畢，輸出一定強度的沖擊波。由于導爆索使用靈活方便，因而廣泛應用于深孔不耦合裝藥和硐室爆破中[6]。

方案三：膨脹劑靜態(tài)爆破。膨脹劑炸藥采用高效無聲破碎劑，其主要成分是硅酸鹽和氧化鈣混合的粉狀固體，沿巷道邊界布置密集炮孔，把高效無聲破碎劑配水混合，成泥狀裝袋，再放入鉆孔中并填塞，發(fā)生水化反應[1]，固體硬化，溫度升高，體積膨脹，把巖石漲破，此爆破過程無振動、無沖擊、無噪聲、無粉塵、效果明顯、安全高效。

1.2 爆破方案選擇

為了更好地選擇爆破方案，遵循從“安全上可靠、經(jīng)濟上合理、技術(shù)性上可行”的原則，對三種爆破方式進行比較。

（1）普通光面爆破。爆破過程中產(chǎn)生的沖擊波大，對管線、設備設施、人員傷害較大，巖石乳化炸藥、導爆管的價格較高，施工技術(shù)人員必須技術(shù)熟練、專業(yè)的爆破人員，裝藥量難控制、危險程度高，需要防護、拆裝管線，對生產(chǎn)影響大，且爆破后會產(chǎn)生較大粉塵。

（2）導爆索控制爆破。沖擊波較大，對管線、設備設施、人員有一定傷害，導爆索價格高，施工需專業(yè)爆破人員，不易掌控爆破效果，危險程度高，需要對管線稍加防護，對生產(chǎn)有一定影響。

（3）靜態(tài)爆破技術(shù)。爆破過程無沖擊、無粉塵、無傷害，膨脹劑價格低廉，技術(shù)難度低、即學即用、易掌握，不需專業(yè)爆破人員，可操作性強，危險程度低，無需防護、拆裝，對生產(chǎn)無影響。

通過上述三種爆破方案在安全性、經(jīng)濟性、技術(shù)性、可操作性、對生產(chǎn)影響方面的對比，只有靜態(tài)爆破對設備設施、管線安全及生產(chǎn)運輸影響最小，能夠滿足在已建設主運輸巷中劈幫整改，擴寬人行道的要求，因此膨脹劑靜態(tài)爆破方案為本次巷道標準化整改的最佳選擇方案。

1.3 靜態(tài)爆破設計

（1）靜態(tài)爆破工藝流程設計。針對井下生產(chǎn)現(xiàn)狀及其設備設施裝備情況，設計了靜態(tài)爆破施工工藝流程，包括爆破位置確定、鉆孔、裝藥、清渣處理等步驟。具體施工流程如圖1所示。

圖1 靜態(tài)爆破施工工藝流程

（2）靜態(tài)爆破工藝參數(shù)配比優(yōu)化試驗。首先在阜山金礦三個主要中段局部地段進行膨脹劑靜態(tài)爆破試驗，調(diào)整爆破參數(shù)，并根據(jù)爆破效果對參數(shù)進行了優(yōu)化，見表1。

表1 爆破試驗方案及參數(shù)

通過對上述三組試驗結(jié)果分析，可得出如下結(jié)論：由于膨脹劑作用力有限，鉆孔深度不宜過深；水的配比加大，可導致爆破效率降低；作業(yè)地點溫度過高，會加速膨脹劑凝固膨脹速度，降低爆破效率；孔距過大，影響爆破效率。

綜合分析三組試驗參數(shù)及爆破效果，得出最優(yōu)爆破參數(shù)，確定劈幫整改項目采用的爆破參數(shù)見表2。

表2 最優(yōu)爆破參數(shù)

在爆破作業(yè)操作過程中需注意以下事項：

（1）膨脹劑、水配比要嚴格按照設計值配比，水過少降低膨脹率，水過多影響爆破作業(yè)時間。

（2）裝膨脹劑藥卷過程中要裝實、搗實、填塞充分。

（3）鉆眼過程要控制好，眼深原則上不超過1.2 m，眼距不超過300 mm。

（4）在溫度較高的作業(yè)地點進行爆破時，膨脹劑藥卷的水配比從里到外要有梯度，防止爆破作用力不均勻，導致爆破失敗。

2 靜態(tài)爆破應用效果

從圖2、圖3可以看出，采用靜態(tài)爆破后的巷道表面較平整，且未對巷道圍巖造成嚴重損失，滿足了無振動、無沖擊等要求。

圖2 四中段整改后

圖3 三中段整改后

通過靜態(tài)爆破技術(shù)在礦區(qū)各中段的應用情況來看，達到了預期的整改效果，保證了阜山金礦的生產(chǎn)任務，體現(xiàn)了膨脹劑爆破技術(shù)在地下礦山井巷工程中具有廣闊的應用前景。

3 結(jié)論

本文以阜山金礦為工程背景，在三個主要中段局部區(qū)域進行了膨脹劑靜態(tài)爆破試驗，通過優(yōu)化爆破技術(shù)參數(shù)，爆破效果良好，將靜態(tài)爆破技術(shù)更好地運用于巷道標準化建設中。建議在其他金礦井巷采用靜態(tài)爆破手段時，應結(jié)合各金礦井巷工程現(xiàn)狀及井下環(huán)境情況，繼續(xù)調(diào)整膨脹劑配比、鉆孔間距以及構(gòu)造節(jié)理與鉆孔布設位置的關(guān)系，以進一步提高爆破半孔率。