VCR法在深孔爆破成井中的应用

陈晓青，王明星

(辽宁科技大学 资源与土木工程学院， 辽宁 鞍山市 114051)

20世纪70年代后期美国C.W利文斯顿对球状药包爆破进行了长期的研究，提出了球状药包漏斗爆破理论，加拿大工业有限公司L.C.朗在此基础上结合采矿应用提出了漏斗爆破新概念，并与国际镍业公司合作实验成功了VCR法，现已在加拿大、美国、澳大利亚、西班牙、瑞典及中国等许多矿山推广应用。

VCR法工艺是在采场的上部水平开掘供凿岩作业的凿岩硐室钻凿下向大直径深孔，然后自孔的下端开始以自下而上的顺序用球状药包向下部水平已开掘好的拉底空间逐层崩矿，崩落的矿石从出矿巷道运出。实践证明，VCR法具有矿石破碎质量好、效率高、工艺简单、作业条件安全、采准量小等一系列优点。中国在20世纪80年代后引进此法，目前有多家矿山试验采用VCR法施工断面2 m×2 m的采矿通风天井获得良好效果。

1 爆破漏斗实验

辽宁某大型金矿1997年投产，采用露天开采。2002年由露天开采转为地下开采。金矿露天转地下开采后，利用露天坑作为尾矿库存放干排尾砂。应用有底柱空场采矿法开采露天境界外的矿体。随着回采工作面的下降，由于顶板围岩滞后冒落，形成了规模较大的不连续的采空区，其中275 m中段以上形成的采空区面积达到11250 m2。

为防止空区冒落危害，通过长期的监测工作，根据空间几何形态、围岩力学性质与监测结果，矿山决定采用限制采空区尺寸和充填废石限制空区冒落地表的处理方案。鉴于井下空区面积大，从井下无法充填，为此拟从地表空区正上方施工多个充填井，将废石由地表充填井填入空区。

通过分析空区形状和岩体性质，决定采用VCR法由下向上逐层爆破形成充填井。

1.1 试验地点

爆破漏斗试验地点选择在与VCR法爆井地点岩石性质相同的地点。经现场勘察选择在275 m中段东侧废弃的主巷道顶板上。为避免爆破漏斗相互叠加影响试验准确性，试验孔间距5 m以上。

1.2 试验参数

本次试验采用单孔同段爆破漏斗试验，设计孔深0.4～1.4 m，共6个孔。试验炮孔直径为65 mm。炸药选用乳化防水炸药，采用等量球状药包装药，药卷直径为60 mm，药卷长度为300 mm，药包质量为0.96 kg。

1.3 试验结果

根据爆破漏斗体积与药包埋深的关系曲线，确定爆破药包的最佳埋深为0.54 m，爆破漏斗体积为0.0608 m3。

2 VCR爆破成井

2.1 VCR法孔网布置

以IV线充填井为例，爆破位置位于露天坑北帮,427 m标高,井深为70 m。充填井共布置11个平行钻孔，孔径150 mm，分大小圆里外布置炮孔(见图1)，其中2、3孔连线和4、5、7、11、10、8孔连线平行，6、9孔连线垂直于2、3连线平行于平台道路走向，且7、8孔在平台上边坡方向(里边)。

穿孔设备为XY—2B型地质钻机，百米偏心率不超过0.5 m。

2.2 装药结构

图1 VCR炮孔布置

图2 VCR法装药结构

如图2所示，先在孔底部用铁丝吊环装封堵环(水泥塞)，其上倒入干沙，装沙高度为0.7 m，再用导爆索捆绑一袋乳化炸药作为起爆药包放在沙面上，然后装入所需的乳化炸药，上面最后覆盖1 m干沙作为充填堵塞材料。导爆索出露孔口1～2 m，用导爆雷管与导爆索连接，用电子激发器起爆。

2.3 起爆网络及注意事项

(1) 本爆破采用导爆索起爆和导爆管传爆网络，孔外分段(见图3)。

(2) 每个孔内用2根导爆索；每孔孔外用两个18 m微差导爆管与孔内导爆索连接，共用20发(双发连接)；最后用反射四通及导爆管脚线将所有孔外导爆管连接成双闭合环形网络，另有一条导爆管脚线与起爆电缆相接，用电子起爆器在炸药库值班室起爆。

(3) 每段导爆管雷管捆绑导爆索时，导爆管聚能穴方向应与传爆方向相同，连结处用黑胶布缠紧。

(4) 使用瞬发电雷管，注意防止手机的辐射影响，在施工导爆时应将手机关机或禁带手机入场。

(5) 禁止携带易燃易爆物品入场，禁止在爆破范围内抽烟。

2.4 爆破过程及效果

IV线充填井井深70 m，共经历25次爆破，历时30 d，平均每循环进尺2.8 m，爆破成井规格、质量均达到设计要求。

3 结 论

(1) VCR法爆破成井在井下天井掘进中已经有成功的案例，但天井施工都小于50 m，本次作业成功实现高70 m的充填井掘进，施工效率高，作业安全，成本低廉。

(2) VCR法施工天井高度的关键取决于施工钻孔的精确度，该矿通过选用XY-2B型地质钻机，改进钻进工艺，使钻孔偏差小于0.5 m，达到了VCR法施工要求。

(3) 施工时,药包上方细沙的充填高度要严格控制，要保证爆破后既不堵孔又能起保护孔口的作用。

(4) 多孔爆破过程中一旦出现孔底高差大于0.5m时，要先处理超深孔，然后再进行后面的作业。

参考文献：

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