VCR法在紫金山金铜矿2号溜井贯通中的应用

黄逢春，刘云峰

(1.安徽省地质矿产勘查局三一三地质队，安徽 六安 237010; 2.黑龙江省齐齐哈尔矿产勘查开发总院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

1 工程概况

紫金山金铜矿地处福建省龙岩市上杭县，有中国第一大金矿的美称，黄金储量约300 t，铜矿保有储量约500万t，属“上金下铜”特大型金铜共生矿床[1]。目前正处于由金转铜的开采过程，铜矿出露逐渐增多，铜矿石处理量日趋增长。为降低运输成本，增加铜矿石处理量，考虑开通新的垂直运输溜井。鉴于原2号溜井(前期主要为矿山内排水用)周围矿石岩性主要为铜矿石，设计将原2号溜井改造成垂直运输下矿溜井。

紫金山金铜矿2号溜井周围矿石岩性主要为花岗岩型硫化铜矿石，其次为隐爆碎屑岩型硫化铜矿石。

现设计改造成用于铜矿石垂直下矿运输的溜井，为直径4 m的圆柱形溜井，位于11～15号勘探线间。前期矿井建设时已施工至标高676 m处，现2号溜井顶面平台标高为688 m，存在12 m的贯通高度。

2 施工方案的选择

该矿山实际生产情况为，既有铜矿石溜井生产下矿能力无法满足现铜矿选矿厂生产需求，需及时启用2号溜井下矿，以保证铜矿选矿厂的正常生产。而由于2号溜井井口位置距平台推进直线距离尚有60 m左右，如按照正常的平台推进速度至少要花费2个月时间才能将2号溜井爆破揭露出来，施工中耽误时间较长，无法完成铜矿全年生产计划，且按照常规露天中深孔爆破会对溜井井壁造成损坏。鉴于紫金山金铜矿地采矿建井过程中有过VCR法爆破的先例与经验，综合分析，针对2号溜井的特殊情况，决定采用VCR法进行贯通爆破，以保证完成生产任务。

3 爆破施工

3.1 钻孔机具的选择

紫金山金铜矿露采场现有的潜孔钻机类型有宣化KQG-150型和宣化CM351型钻机，穿孔直径分别为150和120 mm。考虑KQG-150型钻机移动、水平、垂直度较难控制，而CM351型钻机则相对简单，决定采用CM351型钻机进行穿孔。

3.2 布孔及穿孔

穿孔分为束状孔和周边孔两部分。束状孔布置在以井筒中心为圆心、直径为1 m的圆周上，穿孔数量共计6个，其中装药孔3个，非装药孔3个，装药孔与非装药孔间隔布置；周边孔布置在以井筒中心为圆心、直径为3.8 m的圆周上，穿孔数量共计6个，保证所穿孔能穿透到2号溜井井筒内，具体穿孔布置如图1所示。

图1 穿孔平面布置图

穿孔前先由测量人员准确放样出2号溜井井筒中心位于688平台位置，将井筒位置及周边场地整平，以井筒中心为中心点，按照直径1 m在平台上画圆，将该圆等分成6份并做好标记，然后用CM351型钻机穿孔。穿孔时配备好水平尺、量角器和垂球，水平尺用于调整钻机机身的水平度，量角器和垂球用于控制钻杆的垂直度。待直径为1 m的圆上6个孔均穿完时，再以井筒中心为中心点，按照直径3.8 m在平台上画圆，然后将该圆等分成6份并做好标记，再按上述方法穿孔。

3.3 护孔

待孔穿完后将空压机的风管伸入孔内进行吹孔，目的是为了将孔壁上附着的炮灰碎渣吹落，再用Ø110 mm的PVC管套入孔内，原则上将PVC管套至孔壁完好处，由于施工困难，此处PVC管套入深度以能套入孔内最大深度来施工，以保护爆破后剩余部分炮孔的完整性。

3.4 堵塞长度

对于VCR法爆破来说，上、下堵塞长度是一个极为重要的参数，若下堵塞长度过小，易使爆声气体侧向逸出导致爆破失效，若下堵塞长度过大，使球状药包仅在炮孔内炸出一个药壶而不能爆出向下的爆破漏斗，而导致爆破失败。本工程取下堵塞长度L下为0.7～0.9 m，上堵塞L上为0.8～1.0 m[2-3]。

3.5 装药爆破

由于溜井贯通深度为12 m，溜井直径为4 m，借鉴理论数据，在岩性稳定、岩石系数f=6～8的情况下，最佳埋深h为0.75 m，在此埋深下爆破作业指数n=0.65，再结合单次周边眼柱状药包爆炸高度为：H周=(1+n2)W，即H周=4.26 m，所以2号溜井贯通需要进行爆破的次数为：12/4.26=2.8次，取整数为3次，考虑露采爆破的时间限制因素，综合考虑后分3次装药，两次爆破的方法进行施工，先将下层4 m位置爆破完，然后再将上层4 m和中层4 m进行分层装药，联网时中间用一发65 ms雷管延期进行爆破。

3.5.1 底层装药爆破

对于中间束状孔采用间隔孔装药法，中间1、3、5号孔装药，2、4、6号孔不装药，周边7～12号孔均装药；炸药采用多孔粒状铵油炸药，雷管采用澳瑞凯高精度导爆管雷管，孔内400 ms延期雷管，孔外65 ms延期雷管，采用3节Ø32 mm乳化炸药作起爆药包；装药时先将1、3、5、7～12号孔用间隔器吊入孔底，再装入约20 cm炮泥，然后在1、3、5号孔内各装入1 m高多孔粒状铵油炸药、起爆药包及雷管，1、3、5号孔内共装入铵油炸药25 kg，Ø32 mm乳化炸药1.8 kg，再在7～12号孔内装入2 m高的铵油炸药、起爆药包及雷管，7～12号孔内共装入铵油炸药100 kg，Ø32 mm乳化炸药3.6 kg。具体装药结构如图2所示。

图2 底层装药结构示意图

3.5.2 网络连接

底层装药完成后进行网络连接，周边7～12号孔采用对角逐孔连接起爆，束状孔1、3、5号孔连在一起同时起爆；爆破顺序为：1、3、5—7—10—8—11—9—12，各孔之间延期65 ms。

3.5.3 中、上层装药爆破

待底层爆破完成后，爆破后孔深检查约为8 m左右，孔壁均完好，进行中、上层装药爆破。

同样中间束状孔采用间隔孔装药法，中间1、3、5号孔装药，2、4、6号孔不装药，周边7～12号孔均装药；炸药采用多孔粒状铵油炸药，雷管采用澳瑞凯高精度导爆管雷管，孔内400 ms延期雷管，孔外65 ms延期雷管，采用3节Ø32 mm乳化炸药作起爆药包；中层装药时先将1、3、5、7～12号孔用间隔器吊入孔底，再装入约20 cm炮泥，然后在1、3、5号孔内各装入1 m高多孔粒状铵油炸药、起爆药包及雷管，每层1、3、5孔内共装入铵油炸药25 kg，Ø32 mm乳化炸药1.8 kg，再在7～12号孔内装入2 m高的铵油炸药、起爆药包及雷管，每层7～12号孔内共装入铵油炸药100 kg，Ø32 mm乳化炸药3.6 kg；其中中层周边孔装药2 m高，堵塞1.5 m，上层装药约2.5 m高(装药量同中层，由于上部存在护筒改变孔径导致装药高度不一样)，上部堵塞约1.1 m；中层束状孔装药1 m高，堵塞2.5 m，上层装药约1.5 m高(装药量同中层，由于上部存在护筒改变孔径导致装药高度不一样)，上部堵塞约2.1 m，具体装药结构如图3所示。

图3 中层及上层装药结构示意图

3.5.4 中、上层网络连接

装药完成后进行网络连接，先对中层周边7～12号孔采用对角逐孔连接起爆，束状孔1、3、5号孔连在一起同时起爆；连接好中层网络再进行上层网络连接，连接方式同中层，中层与上层之间采用65 ms孔外延期雷管延期，中层束状孔最先起爆，爆破顺序为：1、3、5中—7中—10中—8中—11中—9中—12中—1、3、5上—7上—10上—8上—11上—9上—12上，各孔之间延期65 ms。

4 爆破后效果

底层爆破后经检查，底层部分全部爆落至溜井底部，爆落高度约4 m，中层和上层一次性爆破后井筒内剩余部分矿石未爆落至溜井底，平台上方有少量矿石，但是岩石有明显松散迹象，原因分析可能是由于中层与上层间隔时间太短，导致岩石挤压在井筒内，之后采用长臂挖机进行清理，部分矿石清理出溜井，部分矿石落至溜井底，井壁较平顺，无大的碎裂现象。

5 总结

5.1 炸药单耗

由沃奥班的爆破体积法则[4-5]，在一定炸药和矿石条件下，爆破的矿石体积同所用的炸药量成正比，即：

Q=KV

式中：Q——装药量,kg；K——炸药单耗,kg/m3;V——爆破体积,m3。

本文中爆破体积为：

V=3.14×22×12=150.72 m3

Q=(100+25+1.8+3.6)×3=391.2 kg

溜井贯通爆破时炸药单耗为：

K=Q/V=391.2/150.72=2.6 kg/m3

5.2 注意事项

(1)穿孔过程中要严格控制钻机的水平，钻杆的垂直度。

(2)穿孔完成后要对孔壁进行护孔，否则岩性不好的孔壁位置可能会由于底层爆破而破裂。

(3)周边孔须采用对角起爆，否则可能会出现爆死现象。

(4)中层与上层一次起爆时须对中层与上层的雷管做好区分标志，防止网络连接错误导致爆破失败，同时中层与上层的爆破延期可适当加大，防止出现岩石挤压在井壁内而不爆落的现象。

(5)地表延期雷管要做好防护措施，防止地表雷管起爆时切断孔内管。

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