余小明

（核工業(yè)華東二六七工程勘察院，江西 九江 332000）

在礦山開(kāi)采當(dāng)中，深孔爆破技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)為是礦山開(kāi)采中需要重點(diǎn)推廣的技術(shù)手段。因此目前國(guó)內(nèi)外礦山開(kāi)采都將這一技術(shù)作為重點(diǎn)開(kāi)采技術(shù)，同時(shí)針對(duì)以往存在大量應(yīng)用問(wèn)題的開(kāi)采技術(shù)和爆破技術(shù)均利用深孔爆破技術(shù)替代[1]。深孔爆破技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以通過(guò)對(duì)不同采礦作業(yè)條件，結(jié)合多種有效的開(kāi)采手段和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)和開(kāi)采。若能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)深孔爆破技術(shù)的合理運(yùn)用，則不僅能夠有效提升采礦作業(yè)的安全性，為作業(yè)人員人身安全提供保障，降低開(kāi)采事故的發(fā)生率，同時(shí)還能夠改善作業(yè)條件，進(jìn)一步提升開(kāi)采力度和生產(chǎn)效率，縮短爆破周期。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于礦床的地質(zhì)條件十分復(fù)雜，針對(duì)不同巷道寬度較窄、自由面少的采礦區(qū)域，采用現(xiàn)有深孔爆破技術(shù)仍然存在諸多問(wèn)題和不良現(xiàn)象，例如亂鉆眼、鉆眼少、裝藥多等。這些問(wèn)題的存在使得當(dāng)前深孔爆破技術(shù)無(wú)法發(fā)揮其真實(shí)的應(yīng)用效益，并在一定程度上限制了采礦作業(yè)水平的穩(wěn)步提升?；诖耍疚尼槍?duì)當(dāng)前采礦作業(yè)中存在的問(wèn)題，對(duì)深孔爆破技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，開(kāi)展深孔爆破技術(shù)在采礦作業(yè)中的應(yīng)用分析研究。

1 深孔爆破技術(shù)在采礦作業(yè)中的應(yīng)用研究

1.1 設(shè)置深孔爆破參數(shù)

為了取得更好的爆破效果，在進(jìn)行采礦作業(yè)爆破前，需要對(duì)深孔爆破各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。深孔爆破參數(shù)主要包括：炮孔直徑、炮孔深度等。首先，針對(duì)炮筒直徑參數(shù)設(shè)定。這一參數(shù)主要取決于采礦作業(yè)區(qū)域的巖石性質(zhì)以及采礦時(shí)所使用的的鉆機(jī)設(shè)備類(lèi)型。一般采礦作業(yè)當(dāng)中，深孔鉆機(jī)設(shè)備的直徑通常在85mm以上，200mm以下。在完成對(duì)鉆機(jī)設(shè)備型號(hào)的初步確定后，其對(duì)應(yīng)的鉆孔孔徑數(shù)值也能夠確定，目前采礦中常見(jiàn)的幾種深孔孔徑包括55mm、75mm、100mm和120mm。其次，再對(duì)炮孔的深度進(jìn)行選擇。炮孔的深度會(huì)直接影響到后續(xù)巷道掘進(jìn)爆破效果，同時(shí)選擇合適的炮孔深度能夠有效避免在開(kāi)采的過(guò)程中出現(xiàn)沖炮情況，以此能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)炸藥能量的充分利用。在對(duì)炮孔的深度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意實(shí)際爆破方向與藥柱結(jié)構(gòu)最小抵抗線方向不可形成平行或重合的結(jié)構(gòu)，同時(shí)，炮孔的深度應(yīng)當(dāng)比最小抵抗線的數(shù)值更大[2]。通過(guò)大量實(shí)踐得出結(jié)論，當(dāng)炮孔的深度越深，則爆破的效果越好。其主要原因是炮孔的深度不僅能夠有效縮短每米的鉆孔時(shí)間，同時(shí)對(duì)于炮孔的利用效率也能夠得到進(jìn)一步提升，進(jìn)一步加快爆破施工的進(jìn)程，從而達(dá)到節(jié)約采礦成本的目的。針對(duì)不同的邊界條件，對(duì)炮孔深度設(shè)計(jì)時(shí)可分別按照表1中幾種條件進(jìn)行選擇。

表1 不同條件下炮孔深度選擇

表1中，L表示為爆破炮孔深度；H表示為采礦作業(yè)時(shí)的中斷高度。根據(jù)不同的爆破位置，按照表1中的內(nèi)容選擇合適的炮孔深度，以此達(dá)到最理想的爆破效果。

1.2 選擇爆破裝藥方式

在對(duì)爆破裝藥方式進(jìn)行選擇時(shí)，本文選用機(jī)械化裝藥方法。裝藥方式主要包括兩種，一種為連續(xù)不斷的裝藥，另一種為分批次、分段完成裝藥。其中連續(xù)裝藥是將炸藥通過(guò)連續(xù)裝填的方式放入到相應(yīng)位置上[3]。當(dāng)炸藥的長(zhǎng)度較短時(shí)，可以通過(guò)一發(fā)雷管輔助，并將其放置在底部反向起爆的位置上。當(dāng)裝藥的長(zhǎng)度超過(guò)8m時(shí)，則此時(shí)可采用兩發(fā)雷管輔助，將其中一發(fā)放置在藥柱底部，將另一發(fā)放置在藥柱頂部，以此也能夠?qū)崿F(xiàn)反向起爆的效果。分段裝藥是將單孔藥量進(jìn)行分割，并將其放置在兩個(gè)及兩個(gè)以上的藥柱當(dāng)中，藥柱與藥柱之間通過(guò)巖渣進(jìn)行分隔。采用這種爆破裝藥方式可以有效削弱炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)壓，并減小巖石的過(guò)度粉碎程度。確定爆破裝藥的方式后，需要通過(guò)炮孔堵塞的方式進(jìn)一步改善爆破效果。對(duì)于部分礦體存在終端相對(duì)較高的問(wèn)題，其炮孔的堵塞長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)在2.5m～3.5m范圍以內(nèi)。在選擇炮孔堵塞材料時(shí)，可直接采用采礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的巖渣作為堵塞材料，或采用炮泥，但嚴(yán)禁使用石塊進(jìn)行堵塞。在對(duì)爆破過(guò)程中單位炸藥消耗量進(jìn)行設(shè)定時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到采礦作業(yè)區(qū)域巖石硬度、均勻性和最小抵抗線等條件。在一定爆破條件下，不同的巖石結(jié)構(gòu)其適合的單耗差異較大。以鐵礦為例，針對(duì)鐵礦礦體的炸藥單耗通常在0.45kg/m3～0.65kg/m3范圍以內(nèi)。在實(shí)際采礦作業(yè)中應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖石的不同硬度對(duì)單位炸藥消耗量進(jìn)行選擇。一般巖石硬度在0.8f～2f范圍內(nèi)，單位炸藥消耗量應(yīng)為0.45 kg/m3；巖石硬度在3f～4f圍內(nèi)，單位炸藥消耗量應(yīng)為0.48 kg/m3；巖石硬度在4f以上，單位炸藥消耗量應(yīng)在0.49 kg/m3以上。

1.3 巷道掘進(jìn)爆破

針對(duì)采礦作業(yè)中的巷道掘進(jìn)爆破進(jìn)行優(yōu)化，在爆破時(shí)需要在保障周?chē)傻V作業(yè)安全的前提條件下按照規(guī)定的斷面結(jié)構(gòu)將巖石爆破，以此形成為采礦作業(yè)提供良好條件的運(yùn)輸和作業(yè)巷道。通常情況下，巷道掘進(jìn)爆破的區(qū)域范圍不大，藥量較少，但由于只在一個(gè)自由面上進(jìn)行爆破，因此其夾制作用相對(duì)明顯。針對(duì)這一問(wèn)題，需要對(duì)具備不同功能的炮眼安置在各個(gè)位置上，并采用合理的施工方式和爆破參數(shù)完成爆破。針對(duì)爆破炮眼的選擇，根據(jù)其不同用途和功能可劃分為四種，分別為掏槽眼結(jié)構(gòu)：在完成爆破時(shí)會(huì)形成新的自由面，并且為后續(xù)爆破提供良好的爆破條件；崩落眼結(jié)構(gòu)：造成巖石破碎的主要炮孔結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行巷道掘進(jìn)爆破的過(guò)程中，通過(guò)崩落眼結(jié)構(gòu)結(jié)合前面形成的自由面構(gòu)建一個(gè)體積相對(duì)較大的破碎型漏斗；周邊眼結(jié)構(gòu)：可在巷道掘進(jìn)爆破中保障斷面形狀、大小以及基本輪廓，為巷道施工提供控制條件；?眼結(jié)構(gòu)：確保巷道掘進(jìn)爆破完成后巷道底部的平整。

在進(jìn)行巷道掘進(jìn)爆破作業(yè)前，一般只存在一個(gè)自由面，因此對(duì)于爆破效果會(huì)造成不利影響，為了形成新的爆破自由面，應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要對(duì)掘進(jìn)位置進(jìn)行選擇，并完成提前起爆。為了進(jìn)一步提高爆破效率，應(yīng)當(dāng)對(duì)掏槽進(jìn)行選擇。一般可采用螺旋式掏槽方式，圍繞中心孔的炮孔，以螺旋式對(duì)槽腔擴(kuò)大，從而形成面積更大的掏槽。在打孔條件允許的情況下，可將炮孔直徑控制在100mm左右，以此避免巖石壓實(shí)的情況產(chǎn)生，達(dá)到更加理想的掏槽效果。

2 應(yīng)用效果分析

通過(guò)上述對(duì)深孔爆破技術(shù)在采礦作業(yè)中的應(yīng)用原理進(jìn)行分析，在這些理論內(nèi)容的基礎(chǔ)上，以某采礦企業(yè)正在開(kāi)采的礦體作為依托，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)采和爆破設(shè)計(jì)，并在現(xiàn)場(chǎng)完成深孔爆破應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。已知該礦體頂板結(jié)構(gòu)大部分為灰?guī)r結(jié)構(gòu)，少量巖石為蝕變閃巖，局部分布少量矽卡巖。其中，后兩種巖性巖石不穩(wěn)定。該礦床當(dāng)中具有礦產(chǎn)資源賦存條件的巖石主要以磁鐵石英巖為主，其內(nèi)部賦存大量鐵礦石資源。在應(yīng)用深孔爆破技術(shù)時(shí)，主要針對(duì)該礦體中#101巷道和上部#105巷道礦體進(jìn)行開(kāi)采，礦體整體傾斜角度為65°～90°，巷道規(guī)格為4.6m×4.3m和4.8m×4.5m。按照?qǐng)D1所示內(nèi)容，對(duì)采礦作業(yè)區(qū)域進(jìn)行掘進(jìn)炮孔布置。

圖1 采礦作業(yè)區(qū)域掘進(jìn)炮孔布置示意圖

按照?qǐng)D1所示內(nèi)容對(duì)掘進(jìn)炮孔布置，除中心空孔以外，其余炮眼均與上部結(jié)構(gòu)之間預(yù)留出0.2m距離，同時(shí)采礦作業(yè)區(qū)天井?dāng)嗝娴囊?guī)格為1.8m×1.8m的正方形結(jié)構(gòu)，炮眼數(shù)為12個(gè)，角度為90°。完成對(duì)炮孔的布置后，按照本文上述巷道掘進(jìn)爆破論述內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)該采礦作業(yè)區(qū)的爆破。在完成爆破后，選擇將每米崩礦量和炸藥單耗作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)爆破效果進(jìn)行分析，并得到如表2所示記錄結(jié)果。

表2 爆破效果記錄表

從表2中得出的相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，五次爆破當(dāng)中平均每米崩礦量為（6.7+8.7+7.2+6.9+7.4）/5=7.38 t/m，平均炸藥單耗為（0.42+0.32+0.37+0.31+0.38）/5=0.36 kg/t。將上述得出數(shù)據(jù)與該采礦區(qū)域以往爆破記錄當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比得出，無(wú)論是每米崩礦量還是炸藥單耗其效果均為最佳結(jié)果。因此，通過(guò)上述應(yīng)用效果分析證明，本文優(yōu)化后的深孔爆破技術(shù)在應(yīng)用到真實(shí)的采礦作業(yè)項(xiàng)目當(dāng)中時(shí)，其爆破效果十分理想，可促進(jìn)采礦作業(yè)效率提高。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文上述論述，以巖石爆破作用理論作為理論基礎(chǔ)，從三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)對(duì)深孔爆破技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明了該技術(shù)的應(yīng)用可行性。在實(shí)際應(yīng)用中，采礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照深孔爆破技術(shù)的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行各項(xiàng)操作，以此在大大提升采礦效率的同時(shí)，解決現(xiàn)有采礦中存在的問(wèn)題。若該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中未能夠得到有效的使用，則對(duì)于周?chē)傻V作業(yè)人員會(huì)造成極為嚴(yán)重的威脅。因此，在后續(xù)的研究當(dāng)中，本文還將從提高采礦作業(yè)安全方面開(kāi)展研究，并重點(diǎn)探討深孔爆破技術(shù)應(yīng)用時(shí)的注意要點(diǎn)，從而進(jìn)一步提高該項(xiàng)技術(shù)的安全性。