花岗闪长岩体中的掘进爆破设计方案优化

2019-12-24王振乾芮新志

有色金属（矿山部分） 2019年6期

王振乾，芮新志

(铜陵有色股份凤凰山矿业有限公司，安徽铜陵 244000)

金属地下矿山在进行巷道掘进时，不同作业点往往都会使用同一种爆破设计方案，这在大多数情况下效果较好，但当遇到矿岩性质变化很大的区域时，效果将明显变差。凤凰山铜矿矿体下盘为大理岩，上盘为闪长岩，沿脉巷道布置在矿体下盘[1]。矿山在施工-440 m以下深部中段开拓时，遇到一段花岗闪长岩体，此时使用了矿山常用的爆破设计方案，效果很差，爆破的进尺小，尤其是工作面四周爆破不彻底，往往需要二次爆破，浪费炸药的同时，严重影响工程进展。为求最佳爆破设计方案，矿山多次通过现场试验研究，对掘进面掏槽孔布置进行优化改进，增设了炮孔，并改变炮孔装药量，大大提高了爆破效率，解决了爆破不彻底的问题，节约了爆破成本，为工程进展争取了时间。优化后的掘进爆破设计方案多次应用于花岗闪长岩体中的施工，效果极好，并在本地区矿山中得到了推广。

1 矿山常用掘进爆破设计方案

1.1 掏槽方法

掏槽孔布置采用垂直桶型掏槽，如图1所示。

图1 桶形掏槽炮孔布置示意图Fig.1 Sketch map of barreled type slotted hole arrangement

掏槽孔布置在开挖断面的中部偏下位置，所有掏槽孔垂直于工作面且相互平行，孔距40 mm，其中两个孔装药，其余孔不装药，这样爆破时装药的两个孔互相挤压碰撞，并将矸石抛出槽外，形成槽腔，为后续爆破的炮孔创造良好的自由面条件。

1.2 爆破参数

1.2.1 炮孔孔径

巷道掘进时采用YT-24型风动浅孔凿岩机，球齿钎头直径38 mm，钻孔施工后直径在40 mm左右。

1.2.2 炮孔孔深

巷道掘进时采用YT-24型风动浅孔凿岩机，2.5 m长的钎杆进行凿岩作业。掏槽孔深2.2 m，其它孔深2.0 m。

1.2.3 炮孔数目及炮孔布置

炮孔数目及炮孔布置(见图2)，掘进工作面的炮孔分为掏槽孔、辅助孔及周边孔，其中掏槽孔6个，辅助孔16个，周边孔10个，炮孔总数为32个。实际施工时，先布置掏槽孔，再根据地质情况及断面大小均匀布置辅助孔和周边孔[2]。一般可根据上稀下密、周边适当加孔、中部均匀分布的原则布置各类炮孔，其中周边孔按巷道断面轮廓线布置并距离开挖轮廓线10 cm[3]。

1.2.4 炮孔装药结构及装药量

炮孔装药采用连续耦合装药，反向起爆[4]。其中掏槽孔装药长度为炮孔深度的90%，辅助孔为80%，周边孔为85%。采用2号岩石乳化炸药进行装药，每条药卷直径32 mm，长300 mm，质量300 g。炮孔装药如图3所示，掏槽炮孔先放两条药卷打底，用炮棍捣实，再装起爆药包，最后装4条药卷并捣实；辅助孔先放2条药卷打底，用炮棍捣实，再装起爆药包，最后装2条药卷并捣实；周边孔先放2条药卷打底，用炮棍捣实，再装起爆药包，最后装3条药卷并捣实。

根据炮孔布置图对每个钻孔药量进行统计，如表1。

图2 掘进各部位炮孔布置及名称Fig.2 The blast hole arrangement and names in all parts of driving

图3 炮孔装药结构示意图Fig.3 Sketch map of charge configuration in blast holes

表1 掘进爆破的参数表

Table 1 Parameters table of tunneling blasting

炮孔孔深/m夹角段位眼数装药量单个炮孔小计药卷/个药卷/个质量/kg空眼2.2904掏槽2.290127144.2辅助孔2.090245206.02.090445206.02.090525103.02.090665309.0周边2.090846247.22.090926123.62.0901046247.2合计3215446.2

由表1可知：每个掘进循环总装药量Q=46.2 kg；由知每个循环工作面炮孔平均深度为2.0 m，炮孔利用率为80%，掘进断面积为8.36 m2，则每个掘进循环爆破的岩石体积V=2.0×80%×8.36=13.376 m3；则每个循环的炸药单耗K=Q/V=46.2/13.376=3.45 kg/m3。

1.3 起爆方法和起爆顺序

巷道掘进采用导爆管起爆法(主传导爆管由起爆器激发高能脉冲引爆)[5]，起爆顺序如图2所示，依次为掏槽孔、辅助孔、周边孔，钻孔附近的数字代表雷管的段位，1代表瞬发，2代表延期25 ms，4代表延期75 ms，5代表延期110 ms，6代表延期150 ms，8代表延期250 ms，9代表延期310 ms，10代表延期380 ms。

1.4 效果评价

这种爆破设计布置是矿山常用的一种方式，也是历年来积累下的经验，适用于采场中以及大理岩体掘进。掘进爆破后矸石的粒度直径平均为30 mm，较细，且飞石多，粉尘大，爆破断面参差不齐，支护量较大。

2 优化后的掘进爆破设计布置

2.1 掏槽方法

掏槽孔布置采用垂直桶型掏槽，如图4所示，掏槽孔布置在开挖断面的中部偏下位置，所有掏槽孔垂直于工作面且相互平行，孔距40 mm，其中中间的孔装药，其余孔不装药，这样爆破时中间装药的孔向外扩展与四周6个孔贯通，同时将矸石抛出槽外，形成较大的槽腔，为后续爆破的炮孔创造更好的自由面条件。

2.2 爆破参数

2.2.1 炮孔孔径

巷道掘进时采用YT-24型风动浅孔凿岩机，球齿钎头直径38 mm，钻孔施工后直径在40 mm左右[6]。

图4 桶性掏槽炮孔布置示意图Fig.4 Sketch map of barreled type slotted hole arrangement

2.2.2 炮孔孔深

巷道掘进时采用YT-24型风动浅孔凿岩机，2.5 m长的钎杆进行凿岩作业。掏槽孔深2.2 m，其它孔深2.0 m[7]。

2.2.3 炮孔数目及炮孔布置

炮孔数目及炮孔布置(见图5)，掘进工作面的炮孔分为掏槽孔、辅助孔和周边孔，其中掏槽孔7个，辅助孔16个，周边孔12个，炮孔总数为35个。实际施工时，先布置掏槽孔，再根据地质情况及断面大小均匀布置辅助孔和周边孔。一般可根据上稀下密、周边适当加孔、中部均匀分布的原则布置各类炮孔，其中周边孔按巷道断面轮廓线布置并距离开挖轮廓线10 cm。

图5 掘进各部位炮孔布置及名称Fig.5 The blast hole arrangement and names in all parts of driving

2.2.4 炮孔装药结构及装药量

炮孔装药采用连续耦合装药，其中掏槽孔装药长度为炮孔深度的70%，辅助孔为60%，周边孔为65%。采用2号岩石乳化炸药进行装药，每条药卷直径32 mm，长300 mm，质量300 g。炮孔装药时如图6所示，掏槽孔装药先放1条药卷打底，用炮棍捣实，再装起爆药包，最后装3条药卷并捣实；辅助孔及周边孔装药时，先放1条药卷，用炮棍捣实，再装起爆药包，最后装2条药卷并捣实。

根据炮孔布置图对每个钻孔药量进行统计，如表2所示。

图6 炮孔装药结构示意图Fig.6 Sketch map of charge configuration in blast holes

表2 掘进爆破的参数表

Table 2 Parameters table of tunneling blasting

炮孔孔深/m夹角段位眼数装药量单个炮孔小计药卷/个药卷/个质量/kg空眼2.2906掏槽2.29011551.5辅助孔2.090244164.82.090444164.82.090544164.82.090644164.8周边2.090825103.02.090984329.62.090102482.4合计3511935.7

由表2可知：每个掘进循环总装药量Q=35.7 kg；每个循环工作面炮孔平均深度为2.0 m，炮孔利用率为90%，掘进断面积为8.36 m2，则每个掘进循环爆破的岩石体积V=2.0×90%×8.36=15.05 m3；则每个循环的炸药单耗K=Q/V=35.7/15.05=2.37 kg/m3。

2.3 起爆方法和起爆顺序

巷道掘进采用导爆管起爆法(主传导爆管由起爆器激发高能脉冲引爆)，起爆顺序如图5所示，依次为掏槽孔、辅助孔、周边孔，钻孔附近的数字代表雷管的段位，1代表瞬发，2代表延期25 ms，4代表延期75 ms，5代表延期110 ms，6代表延期150 ms，8代表延期250 ms，9代表延期310 ms，10代表延期380 ms。