孟清喜 盧海波 趙 越

(山東黃金集團西和縣中寶礦業(yè)有限公司，甘肅 隴南 746000)

0 引言

四兒溝門金礦圍巖主要為石英砂巖，夾板巖、粉晶灰?guī)r，穩(wěn)定性一般。由于部分掘進工程爆破參數(shù)選擇不當(dāng)，在多個地段頂板巖石掘進后出現(xiàn)三角形冒落區(qū)域，在兩條垂直巷道的交叉口及周邊小范圍區(qū)域受到爆破振動的影響，巖石冒落或片幫更為頻繁，原有的普通掘進爆破方式不能適應(yīng)目前的圍巖條件[1]，需根據(jù)圍巖性質(zhì)開展巷道光面爆破技術(shù)的研究與探索。

1 試驗巷道條件

四兒溝門金礦床由1-1、1-2、2號礦體組成，采用淺孔留礦法回采，礦體產(chǎn)于破碎帶中，以中厚急傾斜礦體為主，且礦體走向長度和延伸均較大，礦體嚴格受構(gòu)造斷裂帶控制，斷裂帶內(nèi)Ⅳ級結(jié)構(gòu)面無序狀發(fā)育，由斷層角礫及少量斷層泥等組成。近地表氧化呈散體狀，由砂、礫及少量泥質(zhì)組成。地下水富集于軟弱帶及其兩側(cè)巖石節(jié)理中，坑道揭露產(chǎn)生大面積冒頂、坍塌，工程地質(zhì)問題較為突出。斷裂構(gòu)造及地下水的作用使礦體頂、底板巖體穩(wěn)定性較差，開采時應(yīng)采取防范措施。圍巖：板巖、粉晶灰?guī)rf=8～10、石英砂巖f=10～12、千枚巖f=4～6；脈外運輸平巷和穿脈巷道均采用1/4三心拱斷面，凈寬2 500 mm，凈斷面5.93 m2。

2 礦山巷道爆破現(xiàn)狀

大巷橫截面積為2.5 m×2.5 m三心拱，鑿巖設(shè)備采用YT-28手持式鑿巖機進行，鉆鑿炮孔孔徑40 mm，炮孔孔深2.5 m。原有的爆破設(shè)計和爆破效果如圖1、圖2所示。目前主要掘進的巷道中，存在超挖、欠挖現(xiàn)象嚴重，工程質(zhì)量不佳，嚴重影響了光面爆破的效果和安全生產(chǎn)工作。為實現(xiàn)良好的光面爆破效果、保障安全生產(chǎn)，對原有的爆破方案進行了優(yōu)化設(shè)計，在原有設(shè)計(見圖1)的基礎(chǔ)上，增加周邊眼布置，減少輔助眼，并采用十段起爆。

圖1 原有爆破參數(shù)設(shè)計

圖2 巷道超挖欠挖現(xiàn)場圖

3 巷道爆破參數(shù)優(yōu)化總體思路

前文所述的普通爆破掘進法存在諸多缺點：炸藥單耗較高(實際炸藥單耗2.83 kg/m3)、爆破后巷道周邊的平整度差、局部頂板冒落導(dǎo)致的支護量大[2]。尤其是在四兒溝門金礦礦體嚴格受構(gòu)造斷裂帶控制的影響，斷裂帶內(nèi)Ⅳ級結(jié)構(gòu)面無序狀發(fā)育，導(dǎo)致頂板巖石極為破碎，采用普通的鉆爆方法導(dǎo)致巷道受到爆破振動的影響較大，常發(fā)生冒頂問題。原有的普通爆破掘進法已經(jīng)不能夠滿足掘進安全生產(chǎn)。

目前，礦山井下巷道的掘進工作多采用光面爆破技術(shù)施工方案，該方案的優(yōu)勢較為明顯。具備炮孔數(shù)少、火工單耗低、成巷標(biāo)準美觀等優(yōu)勢，并且與普通鉆爆法施工相比較，該爆破方式能夠有效控制巷道的超欠挖問題[3]，巷道成型規(guī)范有利于巷道礦巖運輸和安全管理工作。為了改善四兒溝門金礦巷道掘進的爆破效果，同時提高其它相關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)的作業(yè)效率，光面爆破作為一種十分有效的爆破方式，設(shè)計優(yōu)化在分析研究理論計算數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)該礦的礦巖條件制定光面爆破設(shè)計方案，并選取四兒溝門金礦試驗采場進行現(xiàn)場試驗研究，并進一步進行改進。

4 爆破方案優(yōu)化設(shè)計

4.1 設(shè)計總體方案

設(shè)計方案中主要包括爆破器材的選取、起爆網(wǎng)絡(luò)的選擇、裝藥結(jié)構(gòu)的布置以及具體的施工方法，包括：

1)掏槽布孔方式的選擇：根據(jù)礦巖條件和每一循環(huán)的進尺要求，選用螺旋掏槽方式。

2)爆破器材的選擇：根據(jù)礦山礦巖硬度、破碎條件，選用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管串并聯(lián)起爆方式，設(shè)計采用10段起爆[4]。炸藥選用巖石改性銨油炸藥，采用連續(xù)不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，人工裝藥法。

3)施工方法：采用YT28氣腿式鑿巖機鉆孔(孔徑40 mm)，機械挖裝出碴。

4)施工流程圖：根據(jù)迎頭的礦巖條件制定詳細的施工爆破方案設(shè)計→根據(jù)設(shè)計進行炮孔布孔→專業(yè)技術(shù)人員對成孔炮孔進行檢查→爆破員按照設(shè)計進行裝藥、堵塞、敷設(shè)起爆網(wǎng)路→起爆→爆破后效果分析[5]。

4.2 爆破參數(shù)選取

根據(jù)該巷巖石堅固系數(shù)，采用螺旋掏槽，炮孔總計設(shè)計36個，空孔8個，掏槽孔6個，輔助孔5個，周邊孔12個，底孔5個。掏槽眼宜盡量采取小間距，間距需滿足≤15 cm，周邊眼間距50～55 cm[6]。炮眼布置如圖3所示。具體包括：

1)炮孔直徑需根據(jù)YT28鉆孔釬頭進行確定，炮孔直徑為40 mm。

2)炮孔深度在考慮YT28鉆機最大打孔深度的基礎(chǔ)上，綜合考慮炮孔利用率為85%，炮孔深度取值為2.5 m。

3)掏槽眼：共布置14個掏槽眼，其中8個眼為空眼，采用螺旋式掏槽。設(shè)計掏槽眼間距150 mm，排距150 mm，均向中部炮眼傾斜，保證孔底距不少于20 mm。

4)輔助眼：共布置5個輔助眼，輔助眼均垂直于工作面。

5)周邊眼：共布置17個周邊眼，其中頂孔、底孔、幫孔分別為5、5、7個，孔眼口位于輪廓線內(nèi)側(cè)且與輪廓線間距須≤10 cm并向外傾斜5°，孔底超出輪廓線的距離10 cm左右；底孔高出底板標(biāo)高15 cm并向下傾斜5°，孔底超出底部輪廓線10 cm。

(a)炮孔平面圖 (b)炮孔剖面圖圖3 炮孔布置圖

4.3 施工工藝

1)施工準備：現(xiàn)場安設(shè)掘進中腰線，并標(biāo)明在規(guī)定位置[7]。

2)布孔：布孔應(yīng)由專門的工程技術(shù)人員根據(jù)炮孔設(shè)計圖進行嚴格備注，參照巷道斷面的中線與腰線，先布掏槽眼和空眼(見圖3所示1～14號)，再布設(shè)周邊孔(見圖3所示20～36號)，最后布設(shè)輔助眼(見圖3所示15～19號)。

3)鉆眼：按照設(shè)計要求的孔深、角度進行鉆鑿炮孔，掏槽眼與周邊眼鉆孔時一定要按照設(shè)計的角度進行施工，確保施工的準確性[8]。

4)炮孔驗收后嚴格按照設(shè)計藥量進行裝藥。設(shè)計采用反向不耦合裝藥。裝藥過程中，1號掏槽眼為防止啞火，布置兩個導(dǎo)爆管與藥卷連接；21、24、26、29號周邊眼主要為提供自由面，布置藥卷時在孔內(nèi)只裝一半藥卷(一般為4卷藥卷)[9]。具體裝藥結(jié)構(gòu)見圖4。

(a)炮孔裝藥結(jié)構(gòu)(b)21、24、26、29號周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)(c)1號掏槽眼裝藥結(jié)構(gòu)圖4 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

5)堵塞：堵塞長度須大于最小抵抗線長度，堵塞材料應(yīng)選用黃泥。

5 應(yīng)用效果

每一循環(huán)工程量的爆破工程量為14.54 m3，具體使用參數(shù)見表1。耗用炸藥34.80 kg，實際單耗34.80/14.54=2.39 kg/m3，耗用導(dǎo)爆管雷管36發(fā)。實際爆破效果表明，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)爆破單耗的降低，并有效改善爆破效果。

表1 炮孔裝藥參數(shù)

6 結(jié)語

四兒溝門金礦通過采取了增加周邊眼布置、減少輔助眼、采用十段起爆等優(yōu)化方式，解決巷道超挖、欠挖問題，光面爆破效果取得較大進步。并且實現(xiàn)單循環(huán)循環(huán)工程量14.54 m3，耗用炸藥34.80 kg，實際單耗34.80/14.54=2.39 kg/m3，耗用導(dǎo)爆管雷管36發(fā)，有效降低了火工材料單耗問題，取得了較好的經(jīng)濟效益。