上向扇形中深孔爆破工艺优化

孟 航，刘文清

上向扇形中深孔爆破工艺优化

孟 航，刘文清

(平泉小寺沟矿业有限公司，河北 承德市 067500)

平泉小寺沟矿业有限公司原爆破工艺爆破振动大、眉线破坏严重、大块率较高，时常出现“悬顶”和“贴墙”等现象，给矿山稳定生产带来了一定困扰。针对以上情况，通过优化爆破微差分段、改善炮孔堵塞长度和合理布置炮孔等技术手段，改善了矿山爆破效果，消除了“悬顶”和“贴墙”等现象，保证了矿山持续稳定的生产。

中深孔;挤压爆破;微差爆破;堵塞长度

小寺沟铜矿是1970年代初开始建设的全国第一座地下内燃无轨试验矿山，2012年9月由河北省国控矿业开发投资有限公司收购控股。

矿山采用上向扇形中深孔排间分段挤压爆破工艺进行落矿，此工艺爆破振动大，影响附近村民生活，村民曾多次干扰矿山正常生产，与此同时，此爆破工艺眉线破坏严重，大块率较高，并时常出现“贴墙”“悬顶”等现象，造成无法装药、铲装效率低、出矿贫化高等不利因素，严重影响工程进度，因此优化爆破工艺，调整爆破参数势在必行。

1 矿山原爆破工艺

小寺沟铜矿的矿体呈狭长条带状，局部呈现为脉状和小扁豆体状，走向西北，倾向西南，局部有反倾，倾角46°~86°，多集中65°左右，属于急倾斜中厚矿体。矿石主要为蛇纹石大理岩化铜矿石，蛇纹石化铜矿石，矿石硬度系数=8~10。矿体下盘围岩主要为蓟县系迷雾山组灰岩，上盘主要为花岗斑岩，其次为白云质灰岩。

矿山采用平硐−斜坡道联合开拓、无底柱分段崩落法采矿、上向扇形中深孔排间分段挤压爆破落矿、内燃无轨设备运输的方式开采矿石。

小寺沟铜矿矿区南部有村庄，村庄距设计圈定岩石移动范围最近点为216 m，距最近开采矿体水平距离为460 m，垂直距离为105 m，直线距离为472 m。

矿山爆破采用2号岩石管状乳化炸药，其直径为70 mm，长度为45 cm，并以径向不耦合连续装药结构进行孔内微差爆破，每次爆破两排，每一排为一段，排间间隔一段，为典型的无底柱分段崩落爆破工艺。

矿山回采进路为宽4 m，高3.5 m的1/3三心拱巷道，进路间距为12.5 m，分段高度有15，20 m两种，排距为2.8 m，排面倾角为90°，孔底距为2.5 ~3.2 m，边孔角为45°或50°，炮孔直径为80 mm，炮孔填塞长度以3，5 m交错布置，一次爆破炸药量为1.2~2 t，每段爆破炸药量为0.6~1 t。

爆破采用导爆管—导爆索复式孔口起爆方式起爆，炮孔均匀布置，前后两排各个炮孔在垂直回采进路巷道方向上投影重合。

2 优化内容及优化后参数

2.1 优化内容

（1）优化爆破分段。将原每排一段，每次爆破两排，优化为每排三段，一次爆破两排的爆破方式，增加爆破段数降低每段最大爆破药量，从本质上降低爆破振动源头，达到降振目的，同时爆破段数增加有利于降低大块率[1]。

（2）优化炮孔布置，降低排距。将原每排炮孔中间孔对称均匀布置，改进为中间对称双孔、孔底距（2.7~2.2 m）逐渐变小的布孔方式，将均匀布孔变为均匀布置爆破能量[2]；将前后两排孔边孔角以第一排45°和第二排45°~50°进行交错布置（可5°范围内调整，以不产生憋炮为原则），目的是错开前后排炮孔，增强爆破的剪切作用，降低大块率；将原来的2.8 m排距降为2.4 m，增加爆破能量，降低阻力，防止空间击穿现象，同时也减少“贴墙”与“悬顶”事故[3−4]。

（3）优化堵塞长度。在原3 m和5 m堵塞长度的基础上调整爆破堵塞长度，以孔口爆破能量的角度来确定堵塞长度，防止孔口部位出现3倍及以上的装药密度，并将边孔堵塞/2长度[3]。将用炸药袋、炸药箱片堵塞，强制更换为炮泥堵塞，以增强爆破后高压爆破气体的作用，促使矿石裂隙进一步扩展，增强爆生气体的破碎作用，同时降低爆破对孔口的直接作用。

布孔与堵塞情况如图1所示。

图1 炮孔布置与孔口堵塞

（4）优化装药结构。利用2号岩石管状乳化炸药做起爆药，改性粉状铵油炸药做主爆药，主爆药用装药器进行装药，更换炸药不仅增加装药效率，而且炸药价格优惠，节省了成本；利用双导爆管雷管进行孔底起爆，导爆管雷管布置于2号岩石管状乳化炸药内，并用胶带将导爆管固定在管药上，再送入孔底后用装药器进行主爆破药装药。装药结构如图2所示。

图2 装药结构

2.2 优化后参数

（1）炮孔参数。前排边孔角45°，炮孔最长为17.8 m，最短为6.6 m，炮孔最长装药长度14.8 m，最短为5.4 m，两排排距为2.4 m。

（2）爆破分段。前排中间孔为2段，左侧炮孔为4段，右侧炮孔为6段，后排中间孔为8段，左侧炮孔为10段，右侧炮号孔为12段。第一排总装药量为1272 kg，第二排总装药量为1088 kg，最大一段装药量为561 kg。

（3）前后排炮孔。前后排炮孔的投影不重合，前后排炮孔垂直投影的孔底距在0.7~1.7 m范围变动。每排炮孔堵塞长度最长为6.1 m，最短为1.2 m。

（4）根据矿体具体情况，可视情况调整爆破参数，使优化参数能适应不同采场回采要求，增强其实用性。

3 爆破效果

（1）爆破振动情况。是否达到降振效果，应看两个主要指标，一是不对村民建筑物造成破坏。二是村民的舒适性（不感到显著振动）。根据《爆破安全规程》规定，将村民房屋以土坯房进行界定，房屋安全的质点振动速度应降至0.45~0.9 cm/s范围[5]。根据PLAYLE研究成果可知，人可显著感知的震动速度为0.5~0.95 cm/s[6]，即质点振动速度在0.5 cm/s以下即可满足需求。根据爆破振动安全距离公式，以最小距离457 m和最大一段药量561 kg计算最近点的质点振动速度为0.36 cm/s，可知降振成功。

（2）眉线破坏、大块率等情况。小寺沟铜矿615水平7#和10#采场采用此工艺进行爆破，采场眉线保护较好，未出现因眉线破坏导致炮孔堵塞无法装药的情况。以选矿颚式破碎机入料口80 cm×80 cm大块计算，采场大块率已降至5%以内，大块减少同时也降低了二次爆破作业量，提高了装岩作业效率。两个采场均未出现“贴墙”、“悬顶”和孔间击穿的现象，采场回采比计划时间提前完成，取得了令人满意的结果，保证了矿山安全、持续、稳定生产。

[1] 杨 宁,尹贤刚.中深孔回采试验参数优化研究[J].矿业研究与开发,2018,38(12):21-24.

[2] 胡 华.对扇形中深孔爆破能量分布规律的再认识[J].金属矿山, 1998(7):19-21.

[3] 刘全阳.北洺河铁矿眉线保护综合措施[J].现代矿业,2012(07): 65-66+94.

[4] 李洪源.扇形中深孔装药结构及爆破参数的确定[J].有色矿山, 1991(4):30-33.

[5] GB6722-2014.爆破安全规程[S].

[6] 姚 强,杨兴国,李洪涛.爆破振动舒适性评价方法研究现状及展望[J].振动与冲击,2016,25(22):152-159.

(2019-08-01)

孟 航(1990—)，男，河北石家庄人，助理工程师，主要从事采矿工程和安全工程技术管理工作。