CS－165E型潜孔钻机在预裂爆破中的应用

税承慧，雷慧华

（1.四川机电职业技术学院， 四川攀枝花市 617000；2.攀钢集团公司矿业公司兰尖铁矿，四川攀枝花市 617063）

CS－165E型潜孔钻机在预裂爆破中的应用

税承慧1，雷慧华2

（1.四川机电职业技术学院， 四川攀枝花市 617000；2.攀钢集团公司矿业公司兰尖铁矿，四川攀枝花市 617063）

兰尖铁矿根据具体条件，应用CS－165E型潜孔钻机钻凿Φ150mm的炮孔进行预裂爆破，并取得较好效果。从爆破参数、装药结构、爆破效果、应用前景等几个方面详细介绍了Φ150mm孔径的CS－165E型潜孔钻机在兰尖铁矿预裂爆破中的应用。

CS－165E型潜孔钻机；预裂爆破；爆破参数；爆破效果

0 前 言

随着露天矿山进入深部开采，作业空间越来越狭窄，边坡靠帮速度越来越快，为保证采场的正常推进，钻孔爆破工作的效率和质量将直接影响到后续工艺的正常进行。为提高边坡靠帮速度和改善边坡预裂质量，已进入深部开采的兰尖铁矿于2006年3月在边坡预裂爆破中引进了穿孔效率较高的CS－165E型（孔径Φ150mm）潜孔钻机替代效率较低，设备状况较差的KQ－200型（孔径Φ200mm）潜孔钻机，进行了Φ150mm孔径预裂爆破试验，经过几年的试验和实践，取得了一套较为合理的爆破参数，证明了CS－165E型潜孔钻机在保证边坡靠帮任务的完成和提高边坡预裂爆破质量方面发挥了重要作用，具有较大的应用推广价值。

1 兰尖铁矿矿岩物理力学性质

兰尖铁矿的矿岩物理性质和力学性质见表1和表2。

2 预裂爆破参数的确定

露天边坡预裂爆破效果在很大程度上取决于预裂孔的参数选择和装药量、装药结构的合理性。兰尖铁矿CS－165E型潜孔钻机（孔径Φ150mm）预裂爆破参数及选取方法如下。

2.1 不耦合系数K

根据国内外资料K值一般以2～5为宜，当岩石抗压强度大时，应选取较小的K值。在允许的线装药密度下，K值可随孔距的减少而增大。兰尖铁矿采用马鞍山研究院爆破组根据现场试验推导出公式：

式中：［σ］——岩石的极限抗压强度。

由式（1）计算出兰尖铁矿各种矿岩适合的不偶合系数K，见表2。

表1 兰尖铁矿矿岩物理性质

表2 兰尖铁矿边坡岩、矿力学性质及相应K值

2.2 线装药密度

通常情况下硬岩的q线值的选择范围较广且值较大，软岩的q线值的选择范围较窄且值较小。节理和裂隙发育，岩体破碎程度大的坚硬岩石q线值的选取与完整岩体q线值的选取有很大的不同。兰尖铁矿通常用下式计算q线。

式中：D——炮孔直径，cm；

ρ——炸药密度，g／cm3。

根据预裂爆破设计经验，类比KQ－200型潜孔钻机预裂爆破的线装药密度，CS－165型潜孔钻机穿凿的预裂孔线装药密度确定为0.8kg／m。

2.3 装药结构及药卷间隔距离

原则上讲，预裂爆破时，药包均匀连续地布置于钻孔中央时，爆破效果最理想，但兰尖铁矿使用的药卷直径为50mm，长1000mm，线装药密度ρ＝0.9～1.0kg／m，每个药卷净重1kg。由于药卷的线密度超过了所要求的线装药密度，只能采用间隔装药。根据计算的线装药密度，将药卷按30～50 cm的间距绑扎在导爆索上，形成一个炸药串。

2.4 预裂孔孔网参数

兰尖铁矿台阶高15m，设计的安全平台宽度有4，4.5，6，8m几种，清扫平台宽度有9，12m两种。从现场实际来看，台阶坡底总有一些小根底和浮渣存留。所以对于预裂孔倾角的选择应因地制宜，根据作业现场和钻机作业条件，能布置倾斜孔的就采用75°斜孔，孔口在警戒线前1～2m处；不能布置倾斜孔的就采用垂直孔，孔口在警戒线前5～6m处，炮孔均采用CS－165型潜孔钻机穿凿，孔网布置见图1和图2。孔网参数见表3。

图1 75°斜孔预裂爆破示意

图2 垂直孔预裂爆破示意

表3 预裂爆破参数（台阶高度H＝15m）

根据马鞍山矿山研究院推荐的预裂孔孔距经验公式：a＝19.4D（K－1）－0.523计算出a＝173～174 cm，根据实际岩体构造和施工条件，兰尖铁矿设计为1.5～1.8m，严格控制使其不超过2m。预裂孔的下部，通常距孔底1m左右仍有裂缝出现，为保护底部，预裂孔不能过深，严格控制在16m左右，连续两个预裂孔的深度不够则必须补透。预裂孔与缓冲孔的排距b预应大于预裂孔距a，兰尖铁矿选取a为10～15倍孔径，设计为1.7～2m。

装药量设计为每孔13～15kg，孔底一般集中装药2kg，然后用双股导爆索间隔捆绑药卷于其上（捆绑线为回收的废电线），使装药高为10～12m，孔口充填2～3m。装药时，将药卷外用两层牛皮纸涂蜡，对水孔尚需外加塑料进行密封以防水。

为防止爆破地震波从预裂线端部绕向边帮，对边帮安全造成影响，预裂线应比主爆孔区域延长60～100倍预裂孔孔径。即比主爆孔区延长4～6m。

2.5 缓冲孔孔网参数

用CS－165型潜孔钻机穿凿75°～90°炮孔，缓冲孔与正常孔间的排距为3～3.5m，孔网面积和每孔装药量为主爆孔的50%～60%，采用孔内分段装药方式，装药量为60＋20kg或80＋20kg，具体孔网参数见表3。

2.6 主爆孔孔网参数

通过实践，得出了一套对于正常爆区的爆破比较经济和适用的爆破孔网参数，预裂爆区中主爆孔也按此参数进行布孔（见表4）。

表4 兰尖铁矿CS－165型潜孔钻机爆破孔网参数

2.7 起爆方式和顺序

在兰尖铁矿的预裂爆破施工中，预裂孔每孔装2根导爆索，地表采用导爆索连接，一次起爆，为了达到预裂的目的，预裂孔一定要超前主爆孔起爆，其超前主爆孔的时差至少应有100ms。其方式有两种，一种是随主爆孔一起爆破；另一种是单独爆破预裂孔，主爆孔、缓冲孔延后一段时间爆破，起爆顺序是预裂孔－主爆孔－缓冲孔。

3 施工注意事项

（1）钻孔注意事项。要获得较整齐的预裂面，必须确保钻孔精度。对沿预裂面方向的偏差可以放宽一些，但对垂直预裂面方向的偏差要严格控制，孔底的钻孔偏差不应超过15～20cm。

（2）预裂孔填塞注意事项。不装药段的长度与所处的地层状况、预裂孔的孔径以及装药量有关。在松软、破碎岩石中预裂孔孔口以下3m段不装药，在坚硬和完整性较好岩石中的预裂孔孔口以下2m段不装药，用破布或塑料包装袋下至孔口2～3 m处，上部用岩粉堵塞。

（3）孔底装药。炮孔的底部受到夹制作用，必须加大装药量，才能达到预期的爆破效果。炮孔愈深，岩石愈坚硬，夹制作用愈明显。在实际工作中，底部装药的增量以该孔线装药密度的倍数来衡量，当孔深超过10m时，增加3～5倍，坚硬岩石取大值，松软、破碎岩石取小值。底部增加装药量的范围，自孔底起约0.5～1.5m内。

4 爆破效果

起爆后爆堆下塌2～3m，前冲16～25m，边坡线整齐，在预裂面上形成贯通裂缝，地表裂缝宽度在2.5cm左右；块度均匀，表面无大块。铲挖后无根底挡墙，预裂面较平整，壁面不平整度小于20cm，半壁孔孔痕在硬岩中大于95%，在断层处大于40%；爆破时实测爆破震动震感不强，降低爆破地震效应36%。

兰尖铁矿实践证明，孔径为150mm的CS－165E型潜孔钻机所穿凿的预裂爆区的边坡预裂质量明显好于孔径为200mm的KQ－200潜孔钻机，自CS－165型潜孔钻机在兰尖铁矿投入使用以来，由于其穿孔效率较高、设备状况较好、炮孔直径适合矿山预裂爆破的要求等优点，在完成每年的边坡靠帮任务和提高兰尖铁矿的边坡预裂爆破效果方面发挥了较大的作用，有较好的推广价值。

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［2］高文远，何 强.边坡预裂爆破机理的探讨［J］.矿业快报，2001（20）.

［3］罗明荣.浅析矿山开采中的预裂爆破技术应用［EB／OL］.http：／／www.safehoo.com／essay／mine／201008／46910.shtml.

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［5］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，1992.

2011－12－05）

税承慧（1969－），女，四川乐山人，副教授，主要从事金属矿床开采的研究。