无切井扇形中深孔爆破拉槽技术在五龙沟金矿的应用

汪虎福

摘要：五龙沟金矿井下工程地质条件较差，特别是矿岩接触带矿岩稳固性极差，采用传统切井为自由空间的拉槽法存在安全隐患、采切比较大、支护成本较高等问题。为降低安全风险、减小采矿成本，进行无切井扇形中深孔爆破拉槽法的设计、优化及试验。试验过程中由于炮孔孔径较小，装药时孔口无药段不易控制，产生了拒爆现象。通过增大孔径、切槽宽度、排距及由1个机中改为2个机中等参数的优化，无切井扇形中深孔爆破拉槽法得到了成功应用。无切井扇形中深孔爆破拉槽法避开了生产上的不安全因素，工程质量得到了保证，同时降低了采矿损失贫化，实现了无切井作业，节省了采准、支护等费用，具有较好的推广和应用价值。

关键词：稳固性;自由空间;无切井;采切比;中深孔;拉槽

中图分类号：TD853.36文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）08-0053-03doi：10.11792/hj20210811

引 言

切巷、切割天井在无底柱崩落采矿法中是常用的一种拉槽方式，拉槽质量的好坏对采场矿石及间柱的回采至关重要。目前，无底柱采矿大多采用垂直切割天井与切割平巷并配以中深孔爆破联合拉槽的切割方法[1]，但该方法在矿岩稳固性较差的采场施工安全性极差，而且矿体上盘回采过程中采矿损失贫化较大。

都兰县五龙沟金矿有限责任公司（下称“五龙沟金矿”）矿体较破碎，质量差;矿体顶底板岩石质量差—中等，采用常规的依靠切井为自由空间的拉槽方法在施工切井及在切巷、中深孔施工时存在较大的安全隐患，且采切比较大、支护成本较高，鉴于规避安全风险及降低采矿成本的考虑，设计、试验了无切井扇形中深孔爆破拉槽技术[2]。现场工程实践表明：该技术是一种安全、简便、可靠的拉槽方法，取得了良好的经济效益，具有较好的推广应用价值。

1 工程背景

五龙沟金矿处于柴达木盆地南缘，昆仑山中段北坡。矿体倾向25°，倾角59°～86°。矿体顶底板均为薄层状结构坚硬—半坚硬片状变质岩岩组，岩体质量系数为0.014～0.210，岩石质量差—中等，围岩稳固—中等稳固。矿体由糜棱岩、碎裂岩等组成，呈破碎结构，岩体质量系数<0.010，质量差，呈散体结构，遇水易软化，易发生坍塌、掉块，巷道经过时应长期支护。

目前采矿区共分为3 675，3 635，3 595，3 555，3 505，3 450 m中段，3 675，3 635，3 595 m中段采用空场采矿法回采结束，后因最上部支撑顶板与地表塌通，3 555 m中段采用阶段崩落采矿法回采，3 450，3 505 m中段采用分段崩落采矿法开采。本文试验应用的无切井扇形中深孔爆破拉槽技术位于3 505 m中段，即在分段崩落采矿法的条件下进行。

3 505 m中段各采场，在采用分段崩落采矿法的条件下实施切井拉槽时不仅采切比大，而且扩井完成后，上部采场废石落入补偿空间内，致使爆破后面排位时必须采用挤压爆破，由于切槽较窄，夹持性较强，采用挤压爆破[3]进行拉槽时极易造成悬顶等质量问题，严重影响后续矿房的回采。而且，采用吊罐法掘进切井[4]，由于矿岩稳固性较差，作业面浮石冒落是影響天井安全作业的一大因素。

2 无切井扇形中深孔爆破拉槽技术

2.1 工作原理

无切井扇形中深孔爆破拉槽是采用中深孔逐次爆破形成正常回采爆破所需的槽型空间（见图1）。该爆破切槽法所需初始爆破自由面是拉底空间（切割平巷）和下部分段的已爆空间[5]，因此该技术施工的安全性较切井法有很大提高。施工时先在最下面分段按照切槽宽度拉底至设计边界，形成拉底空间[6]，然后利用拉底空间为自由面各排逐步抬高炮孔起爆，根据实际出运部分矿石后，上一分段再以下一分段形成的空间为自由面由下至上完成切槽爆破。

2.2 现场试验

2.2.1 拉槽的布设与施工

试验采场401采场位于3 505 m中段，切槽共分4个分层，分别为3 505，3 521，3 532，3 543 m分层。401采场上部为303采场，该采场已回采完毕且已被上部的岩石充填，并与上部地表贯通。401采场切槽宽度5 m，平均长度25 m，中段高度44 m，分段高度11 m。

2021年第8期/第42卷  采矿工程采矿工程  黄 金

2.2.2 施工机械及爆破参数

钻孔施工机械采用YGZ-90导轨式气动凿岩机，装药采用QD-100型装药器。炮孔直径65 mm，孔底距1.3～1.7 m。切槽宽度5 m，排距1.25 m，共施工5排炮孔，各排角度、孔深、所用段别、孔口充填一致，具体数值见表1。爆破采用2#岩石硝铵炸药，炸药单耗0.7 kg/t。401采场切槽炮孔布设见图2。

2.2.3 爆破技术要求

采场爆破采用装药器连续装药结构。起爆为非电毫秒延时导爆管雷管加导爆索一次起爆方式[7]，孔内导爆管同时与炸药和导爆索连接。为保证爆破可靠，孔内设置2发非电毫秒延时导爆管雷管，将每排每孔的雷管脚线各1根组成两发导爆管雷管，孔口填塞采用炮泥和木楔，充填长度一般不小于0.15 m，要求充填密实以免冲炮。

2.2.4 爆破效果

切槽1～3号孔对应爆破区域达到了设计要求，而4～14号孔内雷管已爆，但炸药及导爆索依然在孔内未爆，结果造成切槽4～14号孔对应区域悬顶。

根据爆破现场情况，由于1～3号孔爆破后产生的爆破动压压缩4～14号孔内炸药，造成炸药密度改变，从而导致上面炮孔拒爆。拒爆的具体过程：由于炮孔孔径较小，装药时孔口无药段不易控制，装药完成后大部分炮孔炸药装至孔口，而雷管放置在孔口位置，导致下面3个炮孔爆破完成后，直接把上面孔孔口位置的炸药压实，从而造成了爆破中断。

2.3 拉槽工艺优化

2.3.1 技术调整

为了避免爆破拒爆现象，进行了以下几点调整，并在403采场3 505 m中段进行了爆破试验：①施工机械由YGZ-90导轨式气动凿岩机改为K1121型大孔钻机。②钻孔孔径由65 mm改为90 mm，切槽宽度由5 m改为6 m，排距由1.25 m改为2.00 m，孔底距改为2.5～3.0 m，由1个机中改为2个机中，机中高度分别为1.0 m、1.7 m。③在装药过程中按照图纸进行装药，严格控制孔口无药段。④在孔口正向起爆的基础上再在孔底增加1发导爆管雷管完成反向起爆[8]。⑤对孔内导爆管雷管段别做出调整，见表2。

2.3.2 爆后检查及相应调整

炮孔内的炸药全部完成爆破，爆破断面达到了设计断面要求，但发现与切槽连接的凿岩巷位置发生了破坏，造成凿岩巷内加强排炮孔的破坏。其原因主要是由于切槽与凿岩巷连接处的抵抗线较小，当距离凿岩巷较近的炮孔爆破时，爆破能量沿着凿岩巷的方向推动，从而导致凿岩巷与加强排破坏。

针对存在的问题，调整方案，加大加强排的抵抗线[9]，由原设计的1.8 m改为2.1 m，采用分段装药结构，即对距离凿岩巷比较近的炮孔隔开一段不进行装药。采用调整后的技术方案在403采场的3 521 m水平切槽完成了爆破，结果显示切槽断面整齐，且凿岩巷与加强排的炮孔未发生破坏。

2.4 应用效果

采用无切井扇形中深孔爆破拉槽法在3 505 m中段的403采場进行施工，403采场所施工的拉底空间、硐室及硐室联巷相对于切井拉槽法节约切井及很大一部分平巷工程，中深孔施工硐室及联巷施工在脉外岩石较好的位置，基本不需支护或仅需简易支护，从而降低了支护费用。无切井拉槽将工作面限制在矿体边界外岩石较好的中深孔施工硐室内，从而降低了安全风险。由于切槽在爆破最后一个分层之前采场上部废石一直未落下，因此减小了废石混入率，并且在下部具有足够补偿空间的条件下爆破，提高了回采效率。403采场采用无切井扇形中深孔爆破拉槽法和切井拉槽法施工过程中的主要技术经济指标对比见表3。

3 结 论

1）经过不断地研究改进无切井扇形中深孔爆破拉槽技术方案，目前已成功对五龙沟金矿3 505 m中段403采场进行采场的切槽爆破。实践表明，该方法工艺简单，施工方法灵活方便。试验失败及后期改进、调整的过程一方面有助于技术人员自身爆破技术的提高，另一方面是在进行课题研究经验的积累，同时也避免了其他矿山在应用无切井拉槽时造成不必要的损失。

2）通过无切井扇形中深孔爆破拉槽技术的应用研究，将工作面限制在矿体边界外岩石较好的中深孔施工硐室内，降低了安全风险。采用无切井扇形中深孔爆破拉槽技术，减小了废石混入率，提高了回采效率。

[参 考 文 献]

[1] 金开玥.中深孔爆破一次成井技术在锦丰金矿的应用[J].黄金，2018，39（3）：36-39.

[2] 陈胜云，张鏖，吴华杰，等.深孔一次爆破成井技术研究及应用[J].矿业研究与开发，2017，37（10）：5-10.

[3] 马志慧.矾山磷矿切割井中深孔一次成井爆破技术[J].中国矿山工程，2019，48（2）：23-25.

[4] 刘殿中，杨仕春.工程爆破实用手册[M].北京：冶金工业出版社，2002：6.

[5] 李启月，李夕兵，范作鹏，等.深孔爆破一次成井技术与应用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2013，32（4）：664-670.

[6] 解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[7] 蒋跃飞.盲天井深孔爆破一次成井掏槽方式试验研究[D].昆明：昆明理工大学，2006.

[8] 雒昆利，张奇，王小林.空孔直眼掏槽微差起爆时间的力学模型及分析[J].矿冶工程，2001，21（2）：15-17.

[9] 寇岗，吴会明，石先进.深孔爆破一次成井技术在侯庄矿的应用实践[J].现代矿业，2017，33（3）：124-125.

Application of sector-shaped medium-long hole blasting

slot-drawing technology without shaft cutting in Wulonggou Gold Mine

Wang Hufu1，2

（1.Qinghai Sixth Institute of Geology and Mineral Resources Exploration;

2.Research Center of Gold Resources Development of Qinghai Province）

Abstract：The underground engineering geological conditions in Wulonggou Gold Mine are poor，especially in the ore rock contact zone where the stability of the ore rock is extremely poor.The conventional method of slot-drawing using shaft cutting as free space has potential hazards，relatively big mining and cutting ratio，and higher support costs.In order to reduce safety risks and reduce mining costs，the design，optimization and testing of the sector-shaped medium-long hole blasting slot-drawing technology without shaft cutting are carried out.During the experiment，due to the small diameter of the blast hole，it is not easy to control the non-charged section of the hole when charging，so the phenomenon of misfire takes place.Sector-shaped medium-long hole blasting slot-drawing technology without shaft cutting is successfully applied by parameters optimization including increasing the hole diameter，cut slot width，row spacing，and shifting from one machine to two machines.The sector-shaped medium-long hole blasting slot-drawing technology without shaft cutting avoids the risky factors in production，guarantees the quality of the project，reduces the dilution and loss，realizes the operation without shaft cutting，and saves the cost of mining preparation and support，and has good promotion and application value.

Keywords：stability;free space;without shaft cutting;mining and cutting ratio;medium-long hole;slot-drawing