深孔一次爆破成井技术在武山铜矿的实践应用

叶 超，黄惟盛

（江西铜业集团有限公司 武山铜矿，江西 瑞昌 332204）

1 引言

武山铜矿区由南北两个矿带组成，南矿带为典型矽卡岩矿床，北矿带属层控矿床。岩石普氏硬度系数f≈8～10，松散系数k＝1.6。井下采矿方法主要以下向水平进路式胶结充填和下向水平进路式水沙充填采矿法为主。

武山铜矿长期以来井下各中段及分段矿层中的天井掘进施工，习惯采用普通法施工。普通法掘进天井存在劳动强度大、作业效率低、安全风险高等缺点。为改变目前天井掘进施工落后局面，在技术及设备允许的情况下，提出采用“深孔一次爆破成井技术”掘进天井并在北矿带层控矿床砂岩中进行了试验。

2 爆破参数设计

2.1 天井岩体的补偿空间

天井规格：2.0m×2.0m、垂深9.5 m，上、下部巷道断面规格：8.367m2。分段爆破后，其碎胀的岩石体积( Vz ) 必须小于天井上、下部巷道可作补偿空间的体积（Vb）。Vz、Vb的按下列公式确定［1-2］:

Vz=S×H×（k-1）

Vb=（S上+S下）×L

式中: S为天井断面积，m2；L为天井边长，m；H为天井垂深，m； S上、S下为上下部巷道断面积；k为岩石碎胀系数，中硬岩取k =1.6。

经计算：Vz=S×H×（k-1）=L2×H×（k-1）

=22×9.5×（1.6-1）=22.8m3

Vb=（S上+S下）×L=（8.367+8.367）×2=33.5m3

Vz＜Vb，满足碎胀要求

2.2 炮眼布置

2.2.1 掏槽孔间距的确定

按空孔的补偿空间计算孔距a，掏槽孔所爆破岩石的碎胀，应能容纳在空孔和原岩原始空隙内，即有

式中：D为空孔直径，D=110mm；d为掏槽孔直径，d=60mm；k为岩石碎胀系数，根据经验中硬岩石取k=1.6。

计算得a=314mm 。

考虑到钻孔的最大偏斜值(100mm)，初步确定其间距为185mm，共布置5个孔，其中：4个空心孔和1个掏槽孔。

2.2.2 辅助眼间距的确定

由于天井的断面较大，在掏槽孔之外布置2圈辅助孔，第1圈辅助孔距离掏槽装药孔0.4m，均匀布置4个，炮孔间距556mm；第2圈辅助孔距离掏槽装药孔0.77m，均匀布置4个，炮孔间距1089mm。

2.2.3 周边眼间距的确定

瑞典兰格福尔斯提出的周边眼间距；E＝（12～16）d＝（12～16）×60＝ 720～960 mm ；考虑该爆破工程及武山北带岩石性质，根据国内外有关超深孔爆破参数确定周边眼间距E=1000mm，炮孔数目共计8个。炮眼布置及尺寸见图1：深孔一次爆破成井布孔示意图。

2.3 炮孔装药量

2.3.1 掏槽孔装药

掏槽孔由4个空孔和1个装药孔组成，装药孔采用φ32mm药卷，捆绑至细竹片上下放，轴向连续柱状装药。装药按两支药卷一簇捆扎在细竹片上，装药高度8.7m。

2.3.2 辅助孔装药

辅助孔由8个装药孔组成，装药孔采用φ32mm药卷，捆绑至细竹片上下放，轴向连续柱状装药。装药按两支药卷一簇捆扎在细竹片上，装药高度8.7m。

图1 深孔一次爆破成井布孔示意图

2.3.3 周边孔装药

周边孔由8个装药孔组成，装药孔采用φ32mm药卷，捆绑至细竹片上下放，轴向连续柱状装药。装药按一支药卷一簇捆扎在细竹片上，装药高度8.5m［3-4］。具体装药爆破参数见表1：深孔一次爆破成井爆破参数表。

2.4 爆破顺序和起爆网路

根据有关公式计算及国内外的经验值，选择非电毫秒导爆管雷管，孔内延期起爆。起爆网路采用非电串并联起爆网路［5-6］。

表1 深孔一次爆破成井爆破参数表

3 爆破成井施工

3.1 炮孔施工

深孔一次爆破成井技术成败关键在钻孔偏斜率，要求钻孔偏斜不大于1%。为保证钻孔质量，矿山选派精干人员进行施工及技术指导，采用KD-150型坑道钻机进行炮孔的施工。如图2所示为：深孔一次爆破成井炮孔施工。

图2 深孔一次爆破成井炮孔施工

3.2 装药施工

装药前先打开所有的临时封堵编织袋，测量炮孔深。如果孔内有碎石等堵住，需用高压风进行清理，直至炮孔疏通。确认所有炮孔合格后，除掏槽孔4个空孔外，其余所有炮孔孔底采用木楔堵孔，再回填细沙0.5m，孔口采用炮泥进行封堵。

掏槽孔及辅助孔装药时，因两支炸药直径之和大于炮孔直径，故均需手工对炸药进行搓制加工，以便于炸药能顺利装入炮孔中。为确保炮孔中炸药顺利起爆，掏槽孔按每孔3发同段位雷管从孔底第2簇炸药处开始均匀间隔安置，辅助孔和周边孔按每孔2发同段位雷管从孔底第2簇炸药处开始均匀间隔安置。

3.3 爆破网路施工

由各孔内引出的导爆管共计35根，将其捆扎成两束，每束捆扎两发1段导爆管雷管，然后将这4根导爆管再捆扎成一束，接入两发1段导爆管雷管，并引至安全地带，最后采用起爆器进行激发引爆。

4 爆破实施效果

在爆破后对相关区域进行通风除尘及有毒气体检测合格后作业人员才能进入现场。经现场检查，本次深孔一次爆破成井技术所形成的天井，轮廓清晰，断面完整，天井上下爆通。现场成井效果如图3所示为：深孔一次爆破成井现场效果。

图3 深孔一次爆破成井现场效果

5 结语

武山铜矿深孔一次爆破成井技术的实践证明：

（1）利用深孔一次爆破成井技术替代普通法进行天井的掘进是可行的。

（2）深孔一次爆破成井技术进行天井的掘进是一种安全、高效、经济的施工方式。

（3）保证深孔一次爆破成井的关键是选择合理的掏槽方式、爆破参数和施工质量。

（4）建议继续进行深孔一次爆破成井技术的试验研究，以求获得最适合武山铜矿爆破成井方案和经济技术指标。