大空孔螺旋掏槽爆破成井技术在铜坑矿的应用

杨岳阳，莫苏鹏

(1.广西华锡集团股份有限公司铜坑矿， 广西南丹县 547204；2.湖南有色冶金劳动保护研究院， 湖南长沙 410014)

大空孔螺旋掏槽爆破成井技术在铜坑矿的应用

杨岳阳1，莫苏鹏2

(1.广西华锡集团股份有限公司铜坑矿， 广西南丹县 547204；2.湖南有色冶金劳动保护研究院， 湖南长沙 410014)

铜坑矿井下存在采场空区，为了避免空区顶板垮落对上部中段水平采场进路的破坏，采用爆破成井法在空区上部施工充填井。因此，提出了大空孔螺旋掏槽爆破成井技术掘进充填天井，并对爆破参数、装药结构及施工进行了研究。结果表明大空孔螺旋掏槽爆破成井掘进天井具有安全性好、劳动强度低、成井成本低、工效高等特点。

大空孔螺旋掏槽；爆破成井；爆破参数

0 引 言

深孔分段爆破成井法的实质，即用深孔钻机在上下两个中段之间沿天井全高钻凿一组平行深孔，由下而上分段爆破成井，爆破后的矿岩落到下部中段运走。在深孔爆破成井技术中，掏槽形式和掏槽参数是影响成井效果的关键因素。本文研究采用大空孔螺旋掏槽爆破成井技术，在地下采空区上部施工充填天井贯通空区，然后通过天井向空区内充填次品矿石，以达到支撑围岩，避免大规模塌陷，消除地压活动的目的。

1 工程现状

铜坑矿405 m水平的一个采场空区(见图1)，在上部455 m水平的两条运输巷在405 m水平回采完后依然要作为455 m水平采场进路，并长期使用；采空区顶板离455 m水平运输巷有15～17 m，为避免采空区顶板垮落对455 m水平采场进路的破坏，同时结合了铜坑矿实际生产需要，采用爆破成井法在采空区上部充填联道施工一个充填井，及时回填采空区，确保455 m水平采场进路安全。

2 常用爆破成井方式

铜坑矿井下455 m水平运输方式为无轨运输，通过汽车或铲运车拉运废石倒入充填井来实现采空区充填，根据铜坑矿井下实际情况，充填井规格一般为3 m×3 m。铜坑矿常用爆破成井炮孔布置方式见图2，直径为90 mm的下向平行中深孔共布置21个，其中掏槽眼5个，辅助眼8个，周边眼8个，按掏槽眼—辅助眼—周边眼的起爆顺序进行爆破，每次爆破深度为2～3 m。这种爆破成井方法爆破夹制性大，对炮孔施工、装药结构、起爆顺序等因素的控制要求高，这几种因素稍微控制不好就会影响爆破成井质量。

图1 405 m水平采空区

图2 常用爆破成井炮孔布置

3 大空孔螺旋掏槽爆破成井技术

目前国内深孔爆破成井以大空孔作为平行炮孔掏槽的自由面，作自由面的空孔采用较大直径为宜。在天井断面的中心布置一较大直径的空孔，垂直钻进，钻穿整个天井，既是深孔分段爆破时掏槽眼爆破的自由面和补偿空间。大空孔增大了空孔面积，改善了爆破条件，使装药槽孔允许偏差增大，提高了爆破的可靠性。

本次试验采用大空孔螺旋掏槽爆破成井方式(见图3)，即在铜坑矿常用爆破成井方式的基础上加以改进，共布置下向平行中深孔12个，其中中心空孔1个，掏槽眼3个，周边眼8个，中心空孔直径均为300 mm，掏槽眼及周边眼孔径均为90 mm。

图3 大空孔螺旋掏槽爆破成井炮孔布置

3.1 爆破参数的确定

根据铜坑矿使用的凿岩设备，1＃孔先用直径为165 mm的钻头凿岩，完成后再更换直径为300 mm的钻头进行扩孔。

第一响炮孔到空孔的距离根据以下公式计算:

式中:D——空孔直径，mm；

d——槽孔直径，mm；

n——补偿系数；

L——第一响炮孔到槽孔的距离，mm；

计算后，取L＝500 mm。

掏槽孔的排列。根据岩石的性质和考虑到以前的工程经验，2＃掏槽孔距离中心空孔中心距离为500 mm，3＃掏槽孔距离中心空孔中心距离为 600 mm，4＃掏槽孔距离中心空孔的中心距离为650 mm。2＃、3＃、4＃掏槽孔中心与空孔圆心的连线形成的夹角为120°。

周边孔的排列。为保证充填井的设计断面规格，周边孔为8个，均匀排列在天井设计断面四周。

3.2 装药结构及爆破施工

装药结构:本次设计天井高度为16 m，分二次爆破，每次分段高度为8 m。以平行空孔作自由面时，掏槽孔的最小抵抗线不可过大，为避免掏槽孔崩落时过大的横向冲击动压将空孔堵死，应正确确定掏槽孔的装药密度。采用间隔装药的方法来减少每米掏槽孔的装药量。掏槽孔采用分段装药，间隔用竹筒，根据抵抗线和自由面大小，每个药包间隔400 mm，并在装药全长敷设导爆索，周边孔采用连续柱状装药，装药方式均由上往下装药。装药时下部填塞高度以不超过该孔最小抵抗线为宜，下部填塞高度一般为0.8～1 m，周边孔为0.4～0.5 m。上部填塞高度为1～1.2 m，填塞材料采用河砂。掏槽孔的装药结构见图4，周边孔装药结构见图5，炮孔装药参数见表1。

图5 周边孔装药结构

表1 炮孔装药及参数

起爆网络:起爆顺序见图3，掏槽孔采用逐孔起爆技术，周边孔分两个段数进行起爆，雷管为半秒管，段别间隔为500 ms，雷管在孔口连接导爆索，且为双发连接。采用簇并联起爆，所有的导爆管雷管抓在一起，再用两发起爆雷管起爆。

4 结束语

采用大空孔螺旋掏槽爆破成井的方式掘进充填井，每次爆破高度为8 m，分两次进行爆破。第一次爆破后平均来炮深度为7.5 m，且各炮孔均为通孔，孔底较整齐，爆破效果良好。第二次爆破后，充填井成功贯通破顶，井口周边抛坊较少，井口规整。而无中心大孔的深孔爆破成井，布孔较多且密，一次爆破来炮为1～2 m，且爆破后容易发生堵孔，施工周期较长。相比之下，大空孔螺旋掏槽爆破成井方式具有布孔减少，爆破后不容易发生堵孔，炮眼利用率高，一次爆破深度提高，施工周期短，施工成本降低的优点。

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2016-02-26)