高峰矿井巷工程光面爆破技术改进与应用

2018-10-23周立

中国矿山工程 2018年5期

周立

(广西高峰矿业股份有限责任公司，广西河池 547205)

1 前言

广西高峰矿位于广西南丹县大厂镇，是我国少有的锡多金属特富矿床，矿体水文地质条件属复杂类型。矿体围岩主要为生物礁灰岩，饱和抗压强度为58～90.1MPa，岩石坚固性系数f为6～10，为硬质岩石；岩体结构主要为块状结构，岩石质量中等—好，结构面仅有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级；完整性好的地段井巷不需要支护，局部为碎裂结构，岩体较破碎，巷道须支护。目前广西高峰公司井下巷道采用传统的爆破方法，造成巷道超挖、欠挖严重，在矿山围岩破碎不稳定的条件下，需要大量锚网，甚至混凝土支护，造成材料的严重消耗和采矿成本的增加。为提高矿山掘进效率和降低成本，须对巷道掘进爆破进行优化设计。

2 光面爆破参数优化设计

矿山目前运输巷道规格为3.2m×2.9m，其断面积约为8.749m2。为有效组织井下主运输巷道掘进施工，在保证安全的条件下，选用一种最有效的方案高速度、高质量地将岩石按规定断面爆破运搬，并尽可能不损坏巷道围岩，并最大限度地保持岩石原有的强度和稳定性，以利于爆破后围岩长期稳定，并降低爆破地震效应、空气冲击波及飞石距离，使爆破对周围物体损伤最小。确定巷道爆破设计的基本原则：①巷道断面符合设计要求，不欠挖、少超挖，巷道的方向和坡度符合设计要求；②炮眼利用率高，炸药和雷管等爆破材料消耗低；③爆下的岩石块度适中，爆堆集中，便于装岩；④对围岩的破坏小，以利于巷道的支护和稳定。

2.1 光面爆破参数的优化确定

(1)炮眼直径。炮眼直径应和药卷直径相适应，本设计所用药卷直径为32mm，选择巷道掘进的钎头直径38mm，钎杆长度为2.2～2.5m。

(2)炮眼深度。选择气腿式凿岩机凿岩时，炮眼深度控制为2～2.1m。

(4)炮眼数目与单位炸药消耗量。其值取决于岩石性质、巷道断面规格、炮眼直径和深度等因素，一般按经验公式或《矿山井巷工程预算定额》选取。

(1)

Q总=qV=qslη=30.044kg

(2)

式中：N——炮眼数目，个;

f——岩石坚固系数，f=10;

s——巷道掘进断面积，8.749m2;

Q总——每循环所需炸药量，kg;

增强这一技术专业人才的工作能力。建筑施工在开展的过程中，一定要注重人才培养，只有在具备充分人才的基础上才可以充分发挥注浆施工技术的作用。

q——单位炸药消耗量，取q=2.02kg/m3;

V——爆破岩石体积，m3;

l——工作面炮眼平均深度，m；(掏槽眼2.1m，辅助眼、帮眼、顶眼2.0m);

η——炮眼利用率，取85%。

根据经验先选取炮眼数目为31个，再按照岩石和作业条件优化取舍炮眼数目实际布置41个，掏槽眼为混合掏槽(桶形与锥形)11个，其中中间掏槽孔为空眼。其炮眼布置见图1。

图1 巷道优化后的光面爆破孔网布置图(单位：mm)

(3)

(4)

(5)

Q总=24Q单+4Q单桶装+12Q边=45.6kg

(6)

式中：Q单——单孔炸药消耗量，kg;

Q单桶掏槽——桶形掏槽孔单孔炸药消耗量，kg;

Q边——周边孔单孔炸药消耗量，kg;

L——工作面炮眼平均深度，(掏槽眼2.1m，辅助眼、帮眼、顶眼2.0m)m;

L桶装——桶形掏槽眼装药长度，m;

L药长——乳化炸药药卷长，m;

L空气——间隔装药空气间隔距离，m;

m——乳化炸药每卷重，kg。

炮眼参数见表1。

表1 炮眼参数明细表

2.2 装药结构与起爆顺序优化

装药结构上改变原有的连续装药为间隔装药，采用连续反向装药(孔底)，周边孔为间隔装药，空气间隔为0.2m，利用竹竿枝条进行预装药，直接填入炮孔并堵塞。装药结构及现场装药效果见图2。

图2 装药结构及现场装药效果图

起爆网络采用导爆管和毫秒延期雷管起爆。采用反向起爆方式，即起爆药包置于临近孔底，掏槽孔中心孔不装药、其他孔装药，2#～5#掏槽孔装一半的药量即3卷炸药卷，掏槽眼最先爆破，爆出一个锥形槽子穴，以造成第二个自由面，接着爆破辅助眼，它可崩落大量岩石，为周边眼的爆破加大自由面，接着爆破周边眼，其作用是控制巷道轮廓，最后爆破底眼，目的是对巷道内岩石起到抛掷和松散的效果。爆破网络起爆顺序见表2。