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- i a l No． 4 5 2 De c e mb e r ． 2 o 0 6 矿业快报 EXP RES S I NF DRMATI oN 0F M I NI NG I NDUS TRY 总 第4 5 2 期 2 0 0 6 年 1 2月第 1 2期 溜井一次成井爆破工艺 赵华 刘建永 福建省宁德市万旗矿业开发有限公司 山东省冶金设计院 摘要 就某锑矿采场溜井采用深孔爆破成井中的爆破工艺进行了设计， 对该方法的分段爆破 高度、 炮孔直径、 炮孔数 目、 炮孔间距， 拉槽方式等爆破参数进行了讨论与选择。 关键词 采场溜井； 深孔爆破成井； 爆破参数 中图分类号 TD 2 3 5 ． 3 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 5 6 8 3 2 0 0 6 1 2 0 0 3 9 0 3 某锑矿床属中一 低温热液充填交代矿床， 该矿床 由4 0 多个矿体组成。矿体产于灰岩之中， 矿体产状 变化较大， 浅部较陡， 中部变缓， 向深部又变陡， 矿体 倾角为5 5 。 --7 0 。 ， 矿体平均厚度 5 m， 成脉状、 透镜状 或扁豆状产出。矿体上盘为板岩， 下盘为灰岩， 均较 稳固。矿岩界线清楚， 矿体形态复杂， 分枝复合严 重。矿山现采用浅孔留矿法， 漏斗电耙溜井出矿的 底部结构， 下底柱高 9 m， 溜井高 7 m， 断面1 ． 5 m 1 ． 5 m。由于溜井原采用普通法掘进， 费时、 费工、 不 安全， 故改用深孔爆破一次成井技术掘进。沿溜井 全高从下向上 或从上向下 用深孔钻机钻凿一组平 行深孔， 一次装药、 分段爆破， 以形成设计所需高度 和断面。这种方法施工的最大特点是 工人不再进 入溜井内作业， 作业条件得到显著改善； 该方法设计 与施工的关键技术是深孔平行要准确， 炮孔布置要 适当， 爆破参数要合理， 起爆顺序要得当。 1 爆破参数与深孔布置 深孔成井的爆破参数主要包括分段爆破高度 H， 炮孔直径 d ， 炮孔数 目N， 炮孔间距 L和单位炸 药消耗量g等。 1 ． 1 分段爆破高度 H 由于岩石爆破后会产生碎胀， 为保证爆破时所 需要的补偿空间， 因此当天井过高时， 一般需采取分 段爆破。加大分段爆破高度可以节约材料和辅助作 业时间， 提高掘进效率。分段爆破高度主要与岩石 性质， 天井断面尺寸， 补偿空间大小等因素有关。根 据经验， 在天井断面 4 m 左右 ， 补偿系数为0 ． 5 5 ～ 0 ． 7 时， 分段爆破高度可达 5 ～7 m； 若补偿系数小于 0 ． 5 时， 则分段爆破高度取 2 ～4 m较宜。在松软的 岩石中爆破成井， 分段爆破高度一般可达到 1 0 m以 上， 对于中硬以上的岩石， 则宜采用 1 0 m 以下的低 分段爆破。表 1 列出我国部分矿山深孔爆破成井的 爆破参数。 某矿深孔爆破成井最后选择分段爆破高度 H 7 m， 即一次爆破溜井全高。 表 1 国内矿山深孔成井的爆砬参数 1 ． 2 炮孔直径 d 国内外的经验表明， 在深孔爆破成井技术中， 空 孔 补偿孔 是提供爆破 自由面和补偿空间的， 因而 宜采用较大的炮孔直径， 其 目的在于第一段孔爆破 赵华 1 9 6 3 一 ， 男 ， 甘肃会宁人， 工程师， 3 5 5 4 0 1 福建省宁德 市周宁县成村 。 时能有充分的破碎角和补偿空问， 以利岩石的破碎 和碎胀。某矿因受钻机和凿岩工具 的制 约， 故决定 选用 Y G Z - 9 0 型钻机并配以十字形合金针头钻凿深 孔， 炮孔直径 d5 0 m m。 1 ． 3 炮孔数目N 参照类似矿山的经验和根据实际试验确定， 也 3 9 维普资讯 总第 4 5 2期 矿 业快报 2 0 0 6年 1 2月第 1 2期 可采用下列公式进行计算。 N 生 ， 1 1 7 式中， 5 为溜井断面面积， S 2 ． 2 5 m 2 ； g为单位炸装 药量， g 2 ． 9 k g ／ m 3 ； 为每米炮孔药量， 1 ． 6 k g ／ m； 17 为炮孔装药系数， 17 O ． 4 5 ； 为补偿孔数， 取 2 个； k为断面系数； 可按表 2 选取， k 1 ． 2 。 表 2 断面系数表 设计采用乳化油炸药， 补偿孔与装药孔的直径 均为 5 0 m m， 将各参数值代入式 1 ， 则得到 N 1 2 ． 8 7 5 ， 考虑到炮孔直径较小， 为获得好的爆破效 果， 取装药孔孔数为 1 2个， 各深孔的凿岩爆破参数 列于表 3 。 表 3 深子 L 凿岩爆破参数表 补偿孔 宅 1 7 0 0 0 掏槽孔 辅 助 孔 周边孔 ①在导爆管段数一栏中， 3 、 5 、 7 、 9为毫秒差导爆管， 5 、 7 为半 秒差导爆管。 1 ． 4 炮孔间距 L 合适的炮孔间距 L可以使爆炸能在介质中均 匀分布， 以使介质能获得充分的龟裂和破碎， 并为后 响炮孔的爆破留有挤压爆破的补偿空间。第一响掏 槽孔至补偿孔的距离是炮孔间距参数中最为关键 的， 如果爆破发生“ 挤死” 现象， 则后续掏槽孔的爆破 作用就会产生无效， 甚至会发生冲炮。1 、 2 掏槽 孔是以空 1 、 空2 炮孔孔壁为自由面， 其爆破条件劣 于后续掏槽孔， 故 1 、 2 掏槽孔至空 1 、 空 2 孔的距 离应较小， 后续掏槽孔因有前一响掏槽孔爆出的槽 腔作为自由面和补偿空间， 故炮孔间距可逐个增大。 如果用 表示初始补偿系数， 则 K S 。 ／ Sl ， 式中， S n 为空 l 孔的横截面积， 舢n 2 ； S l 为 1 掏槽 孔爆破岩石的实体横截面积， 舢n 2 。 4 n 从理论上讲 ， 如果矿石碎胀系数为1 ． 5 ， 当补偿 系数为0 ． 5 时， 则空 1 孔的体积就可容纳 1 掏槽孔 爆破的碎裂岩石。由于考虑到深孔施工偏斜所导致 的炮孔间距误差等影响因素， 故取补偿系数 K k 0 ． 7 较为合适。 第一响掏槽孔至空 1 孔的距离 L， ， 可按下式计 算 L1 -- 丌 2 D 十K k D。 d 。 4 K Dd ’ 2 式中， L ， 为 1 掏槽孔至空 1 孔的距离， m m； D为空 l 孔直径， ra m； d装药孔直径， IT ln l 。 式 2 中各参量的取值为 D5 0 m m， K O ． 7 ， d5 0 m m， 结果 L l 9 5 m m。由于考虑到炮孔 直径较小， 故设计取 L 7 5 m m。其余掏槽孔应在 确保补偿空间和自由面宽度的前提下， 尽量增大槽 腔面积， 同时还要考虑炮孔钻凿时产生孔偏的影响。 根据矿山实际和类似矿山的经验， 掏槽孔距离分别 为 L1 1 ． 5 D7 5 mm， L 2 2 ． 5 D1 2 5 mm， L3 4 D 2 0 0 mm ， L4 5 D 2 5 0 mm。 在设计时， 因考虑采用乳化油炸药， 且炮孔直径 只有 5 0 mm一种规格 ， 因而在布置周边孔的同时还 增加了辅助孔， 最后形成了双补偿孔的十四孔布置 形式， 参见图 1 。周边孔的数 目和距离应保证溜井 规格， 辅助孔的数 目和距离应保证溜井爆破成井的 岩石破碎质量 。 图 1 溜 井深子 L 布置 图 1 ． 5 单位炸药消耗量 g 根据矿山的实际经验， 确定单位炸药消耗量 g 2 ． 9 k g ／ m3 。 2 掏槽方式的选择 1 平行深孔掏槽法。以空孔为自由面的平行 深孔爆破掏槽的方法， 采用大直径空孔作为自由面 和补偿空间 ， 可以减 少辅助孑 L 数 目， 降低炸药消耗 ， 允许炮孔偏斜的范围加大， 减少邻孔破坏， 增加分段 维普资讯 赵华刘建永 溜井一次成井爆破工艺 2 0 0 6年 1 2月第1 2 期 爆破高度， 改善爆破效果。国内外在使用该方法时， 大直径空孔的施工不外乎采用机械方法扩孔， 套孔 和爆破法扩孔。 2 漏斗掏槽深孔法。是以工作面为自由面的 球状药包爆破， 形成倒爆破漏斗的掏槽方法。①该 方法不需要大直径空孔， 且所需炮孔数目较少， 因而 钻凿炮孔时间缩短， 爆破成本相应较低； ②由于实行 球状药包爆破， 因而相对平行深孔掏槽法 ， 其对深孔 施工精度的要求相对可降低； ③漏斗掏槽需要使用 高密度， 高威力的乳化油炸药， 浆状炸药或甘油炸 药； ④采用漏斗掏槽所需天井的断面较大。基于此， 漏斗掏槽深孔法在国内外矿山中应用尚少。 3 某锑矿采场溜井采用深孔爆破成井技术， 在 选择掏槽方式上主要考虑了以下几个因素 ①采场 溜井的高度约 7 r n 左右， 断面为2 ． 2 5 m 2 ， 上、 下分别 与已开掘的电耙道和中段运输巷相通， 形成溜井上、 下的爆破自由面； ②矿山只具备一种规格的中深孔 钻头， 为在经济合理的前提下尽量加大穿孑 L 断面， 故 考虑采用双空孑 L 掏槽； ③矿山现只有 2 岩石炸药， 建议能购进高密度， 高威力的乳化油炸药。因此， 某 矿采场溜井在实行深孑 L 爆破成井中基本上可选用了 平行深孔掏槽法。 3 装药联线与起爆 3 ． 1 装药方法与装药结构 设计采用乳化油炸药 ， 药包直径为 4 5 ra m， 药包 长度 3 3 c m， 每个药包药量为0 ． 6 2 k g ， 每米炮孑 L 装药 量仍按1 ． 6 k g 进行装药。采用组合炮棍， 从下 向上 人工装药。由于溜井深孔 已与电耙道穿透， 故在装 药前可先用木棍、 稻草将孑 L 底堵塞1 ． 5 m长。周边孔 和辅助孔采用连续集中装药， 以克服溜井中部夹制 性大 的不利因素。向孑 L 内装填 的第一个药包 俗称 “ 炮头” 是将导爆索与药包用胶布紧紧缠绕在一起 做成的， 将“ 炮头” 送至孔底堵塞处， 导爆索的长度应 考虑露出孔13 0 ． 5 ～1 ． O m。用导爆管引爆的起爆药 包置于从孔口数起的第二个药包处。同样用木棍， 稻草堵塞1 ． 5 m 长。由于掏槽孔的抵抗线小， 为避免 掏槽孔爆破时过大的横向冲击动压， 要将空孔两头 堵死， 并根据所设计的掏槽孔装药量将药包送入孔 内， 并用长2 0 0 ra m的木棍将药包间隔开来， 以减少 每米掏槽孔的装药量。 3 ． 2 起爆方法及起爆顺序 采用非电导爆管和导爆索复式起爆。掏槽孔分 别用 3 、 5 、 7 、 9 段毫秒导爆管微差起爆； 辅助孔、 周边 孔用 5 、 7 段半秒导爆管秒差起爆。炮孔装药堵 塞工序完成后 ， 便可按设计的爆破顺序联线。应使 距补偿孔距最近的 1 号、 2号掏槽孔先爆， 依次爆空 腔边的炮孔， 逐次扩展到辅助孔， 最后爆破周边孔。 3 ． 3 装药联线施工要点 1 爆破前 ， 必须对爆破器材进行严格检验， 要 对入库的爆破材料做各项测试， 并在地表进行爆破 网路模拟试验。 2 导爆管要按设计的段别备齐， 并逐一对号核 实， 排序； 导爆索与药包要用胶布捆紧； 加工起爆药 包要用木锥 ， 导爆管用胶布将其 固定在起爆药包上； 导爆索的段别标记要留在孔外， 以备联线时检查。 3 装药时要用手捏住导爆索， 将“ 炮头” 送至孔 底堵塞处， 并防止装药过程中将导爆索挤断； 凡同段 起爆的炮孔， 其导爆索都要以三角联接法连在一起， 其搭接长度不小于 2 0 0 ram。 4 各炮孑 L 的装药长度 、 堵塞长度、 导爆管段数 应严格按装药卡片进行工艺操作。 4 结语 1 深孔爆破一次成井技术应用 在采场溜井施 工中是可行的。该方法掘进溜井， 施工安全可靠， 作 业条件好， 劳动强度低 ， 节省材料， 工效高， 对钻孑 L 质 量和爆破技术要求精确、 严格。 2 深孔爆破参数的选择和深孔施工质量是深 孑 L 爆破成井的技术关键 ， 炮孑 L 要力求平行， 孔距按设 计要求施工。 3 炮孔实测资料应力求准确。有了准确的实 测资料 ， 才可以据此调整爆破设计， 保证爆破效果。 4 采用双空孔补偿代替大孔补偿在技术上是 可行 的。在分段 爆破 高度为 7 m 的情况 下， 实行平 行孔深孔掏槽， 周边孔、 辅助孔实行连续装药半秒差 起爆， 掏槽孔实行间断装药微差爆破等爆破技术， 可 以有力地保证优质施工效果的取得。 参考文献 [ 1 ] 中国力学学会工程爆破专业委员会 ． 爆破工程[ M] ． 北京 冶 金 工业 出版社 ． 1 9 9 2 ． 4 ； 9 4 - 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