中深孔爆破在天井掘进中的应用

刘道仁（安徽淮北濉溪徐楼矿业有限公司，安徽 淮北 235100）

1 前言

徐楼矿区位于淮北市濉溪县，根据徐楼铁矿矿床赋存条件，确定采矿规模为前期40万t/a，后期100万t/a。徐楼铁矿床均为盲矿体，上覆有第四系岩层，顶底板主要为大理岩和闪长岩。矿体埋藏于侵蚀基准面及地下水位之下，矿床以充水岩层、孔隙岩层为主。矿区水文地质条件为复杂，工程地质条件为中等。矿区地面多为旱地，原则上不宜崩落。

2 采矿方法简述

根据徐楼铁矿床的赋存条件以及矿体开采技术条件，并考虑到矿区地表不允许塌陷的因素，较厚矿体设计采用“上向水平分层胶结充填采矿与嗣后充填分段空场 采矿”的联合采矿法，缓倾斜单层或多层叠加的薄矿体以及厚大矿体边缘的小矿体设计选用“嗣后充填的房柱法”开采。

采矿方法应用上向分层充填法和嗣后充填法，其中主要在嗣后充填法过程中应用阶段中深孔爆破崩落矿体，在阶段与阶段联络巷道多应用天井联络，在切割槽开始时也应用切割天井。因此天井施工在阶段联络上是必不可少的，而且使用相当频繁，主要在采准时用作人员和设备及材料上下联络。切割时用天井做切割槽自由面，上下阶段高度12m。在前期用传统的浅眼爆破法施工，在施工过程中有很多不利因素，施工进度慢，一般一次爆破进尺1.8～2.0m。爆破后人员要排险，重新搭建施工平台，才能进行下一阶段的施工。因爆破后工作平台被破坏，浪费施工材料，人员是在危险的工作面直接施工，存在较大安全隐患。为提高效率，确保施工安全，结合公司的人员技术特点，从打钻、装药、起爆等工艺都比较熟练，确定了如下施工方案。

3 施工方案

在淮北濉溪徐楼铁矿，大多天井在24m（两个阶段）以内，因此以24m作为设计基础。预计掘进横断面2.8m×2.8m，掘进高度24m。因此采用中深孔爆破，一次凿岩，分多次爆破，爆破完成后一次排险。确保施工进度加快，保证施工安全。

（1）施工采用ZQS100B型潜孔钻机，炸药为岩石粉状乳化卷状炸药，起爆雷管用毫秒延时导爆管，由电激发引爆。

凿岩前上下各有联络巷道和凿岩硐室，凿岩巷道规格2.5m×2.8m，凿岩硐室规格3.5m×3.5m×3.0m硐室。

（2）打孔采用ZQS100B型潜孔钻机垂直下向打孔，炮孔布置见图1。

装药炮孔全部垂直下向，孔径ϕ75mm，深度凿穿台阶。其中1、2、3为掏槽孔，在1掏槽孔下方间隔25cm打1个ϕ110mm掏槽辅助孔。炮孔参数：垂直下向，深度凿穿台阶，作为1掏槽炮孔的自由面;2、3掏槽孔与1掏槽孔成正三角形布置，边距55cm；4为辅助孔；5、6、7为光爆孔，孔间距为0.80m。

图1 炮孔布置图

打孔注意事项：炮孔垂直向下，角度偏差允许±0.5°，孔径ϕ75±3mm，掏槽自由面孔为ϕ110±3mm。

（3）装药采用2#岩石乳化炸药卷装炸药，装药采用手工下向装药，底部用机械膨胀螺栓炮泥填塞30cm。严格按照各分段装药量进行装药。分段爆破装药量见表1，各分段孔装药量见表2。在装起爆顺序为1、2、3的炮孔时，采用单卷和双卷交替连续装药；其余炮孔采取双卷连续装药。装药结构见图2。

表1 分段爆破装药量

图2 装药结构示意图

（4）起爆采用安全电雷管激发毫秒微差导爆管引爆2#岩石乳化炸药，起爆顺序见图3。

1、2、3、4、5、6、7为起爆顺序和起爆分段。起爆器材消耗见表3。

图3 起爆顺序图

因本次爆破初期没有补偿空间，因此分四分段起爆，第一分段起爆长度从凿岩顶板起3.5m;第二分段起爆5m;第三、四次起爆均为6.25m。

（5）采用井下电铲运机出渣，出渣时人员不得进入天井底部。整个装岩过程中人员严禁进入天井底部区域。

表2 各分段孔装药量

（6）整个施工过程人员不得进入天井底部危险区域，因此在爆破完成后，在顶部吊罐进行排险和梯子安装。

表3 起爆器材消耗

4 使用该方法掘进天井的优缺点

（1）优点：①安全性好。施工从打钻、装药、爆破、出渣、排险等整个过程不需任何人员进入危险的施工区域，所有工艺人员都在安全的工作平台施工。②效率高，成本低。在传统浅眼爆破时，24m高掘进需要拆卸12次工作平台，花费很多的时间在工作平台的搭建和拆卸，同时浪费了很多材料费用。采用该方案后不需搭建施工平台，增加掘进效率。

（2）缺点：①因该方案在施工时对打钻、装药的技术要求增加，施工难度加大，需要有相当技术熟练程度的工人进行施工。打钻时保证钻孔的垂直度，对爆破成功非常重要。装药时需用自锁螺丝固定底部。②对控制爆破技术要求较高，主要在掏槽眼药量控制和周边眼的光面爆破。

在装药时要求掏槽眼药量控制合适，不可过大也不可过小。过大会破坏其他炮孔的药包，过小又达不到掏槽的目的。周边成形的孔需要做光面爆破，一旦光面爆破不成功，无法修整。因此在满足施工技术要求和爆破技术较高情况下使用成功率较高。

5 结语

本方法在淮北徐楼铁矿已应用一年多，在打孔施工质量的保证下，大大提高天井的掘进进度。在整个施工过程中，一次性打钻，分段装药，无人员和设备进入危险工作面，保证了施工的安全性，取得较好的效果，为公司创造了一定的经济效率。在打钻技术水平较高，爆破技术水平较高的矿山使用能确保成功，值得广大金属矿山天井施工推广应用。