蒙库铁矿地下矿溜井一次穿孔分段爆破技术应用与探讨

安秀俊

富蕴蒙库铁矿有限责任公司 新疆维吾尔自治区  阿勒泰地区富蕴县 836100

摘要：溜井对于提高矿山运输及生产效率方面起着至关重要的作用，本文讨论地下矿山井下回采溜井施工工艺，通过一次穿孔分段爆破技术，凿岩大孔径与小孔径孔相结合，经多次分段爆破，最终形成一条完整的溜井，实现本质化安全，极大的降低了溜井施工的安全风险。

关键词：溜井；一次穿孔；分段爆破技术

一、概况:

蒙库铁矿地下矿山884m中段以上围岩以灰黄色变粒岩为主，层状构造，顶板节理、裂隙较发育，层间结合一般，成硐性良好，完整性受分化影响出现掉块和溶蚀腐化。岩石硬度普氏系数f=8-12，矿石硬度普氏系数f=16-18,不具有沼气和矿尘爆炸的危险，整个工作面无大量涌水的风险，采区溜井设计成井高度54m，普通法施工难度大，困难多，周期长，不利于矿山正常生产。通过合理优化布孔参数，采取KQG-150高气压环形潜孔钻机施工Φ90mm、150mm向下钻孔，采用一次穿孔分段爆破工艺实施，经多次分段爆破后形成一条完整的溜井。

二、钻孔工艺

2.1  凿岩设备

采用KQG-150高气压环形潜孔钻机施工，具有高效的潜孔钻孔系统，灵活的履带行走能力，其安全效率高、安全可靠、操作灵活，钻孔深度可达0-100米，凿岩钻孔直径90-254mm，钻臂回转角度0°-360°，钻孔偏斜率≤1，钻机可满足施工54m溜井的需求。

2.2 钻头改进

（1）装药孔钻头

    采用φ90mm的合金钻头钻孔，成孔φ92mm。钻孔质量好，孔壁光滑，断面呈圆形，炮孔直径变化均匀，利于装药。

（2）补偿空间孔

补偿空间孔对爆破时提供自由面，为爆破效果起着至关重要的作用，采用φ150mm的合金钻头施工，钻孔成孔152mm，为了防止孔径偏斜，尽量每个孔一次施工完成。施工前根据设计图纸测量专业到现场进行测量放线，所有装药炮孔或补偿空间孔用不同的油漆进行标识，便于作业人员更好的识别炮孔，提高凿岩炮孔的准确性。

三、爆破参数设计

3.1 炮孔布置方式

    由于受地质条件的影响，布孔采用垂直向下平行桶形布孔，溜井直径为4m，断面积为12.56㎡，1个补偿空间孔（孔径150mm），其余孔径90mm，掏槽孔6个，辅助孔8个、周边孔8个，依次均距离分布在中心孔（补偿空间孔）周围。

3.2 炮孔直径：

炮孔直径:装药孔d=90mm，补偿空间孔d=150mm。                

3.3 最小抵抗线                            

    最小抵抗线直接关系到爆破效果，抵抗线过大爆破能量不足，造成爆破故障或产生大块，抵抗线过小炸药单耗偏高，因此，首次爆破最小抵抗线取小孔与大孔之间垂直距离，W=500mm。

3.4 单孔炸药消耗量

    单孔炸药消耗量Q=πR²hq（R为溜井半径，H为单孔装药长度，q为炸药单耗）。蒙库铁矿直径φ90孔炸药单耗为 13.5kg/m³，由于不同区域矿岩的性质不一样，炸药单耗也随之变化。

3.5  填塞长度

   炮孔填塞能延长炸药对岩石做功的时间，使得炸药充分反应，提高炮孔利用率，增加单炮循环进尺，有利用爆破后有毒有害气体的减小，填塞长度L=(20-30)d,其中d为炮孔直径。

3.6 装药结构

为提高爆破效果，装药采用散装膨化炸药耦合装药，起爆药包采用32乳化炸药，起爆药包位于炮孔中部，炮孔内敷设导爆索，保证引爆孔内全部散装膨化炸药，提高爆破效果，雷管聚能穴超孔口的方向，采用反向自下而上起爆。

3.7起爆网路

 采用数码电子雷管起爆网路，将掏槽孔、辅助孔、周边孔每个孔雷管脚线用快速连接夹卡在主线上，连接雷管的母线采用0.3mm²专用铜芯双绞线（米电阻为0.07Ω）。掏槽孔、辅助孔间延时0-1500ms,辅助孔与周边孔延时2000-3000ms。

四、爆破作业流程及注意事项

4.1、进入工作面前，检查顶板围岩情况，清撬顶板浮石，清理炮孔口杂物、碎石；爆破物品进厂后，爆破技术负责人确定爆破警戒位置，设置明显的警戒标识并派专人看守。

4.2、准备材料（测绳、木块、铁锹、岩粉），并用测绳验孔。

4.3、复测孔底与孔口高度，确认无误后开始堵塞孔底，爆破高度控制在5-6米间，如果爆破高度过高或药量大会造成掏槽孔周边围岩粉碎后无法靠自重瞬间掉落，导致中间部位岩石挤死或者冲击波破坏井筒上口围岩，需重新钻孔补孔。

4.4测每个孔第一次装药后的药顶高度，在装药前，技术人员首先用测绳测出每个孔的孔底位置，根据各孔底位置确定每孔装药量。每次分段爆破应测孔3次，第一次测完孔数据后进行详细记录，掌握所有孔孔内情况，合理优化装药结构、孔网参数；第二次在下部炮孔堵塞完毕之后进行测孔，检查填塞高度，保证底部高度在同一水平上；第三次所有炮孔装药填塞后进行测孔高度，与其他炮孔高度进行对比、分析，确保所有装药孔高度在同一水平上。三次测孔为同一个人，减少操作时误差。

4.5、装药过程中需将导爆索捆绑在起爆药包上和雷管一起缓慢放入，起爆药包位置在孔底上1m位置，爆破后利于掉渣，起爆药包药卷与孔口成90°，避免碰到孔口使药卷变形，然后将散装炸药慢慢倒入孔中，并进行炮孔填塞。

4.6、计算爆破高度，以保证第二次装药时装药高度一致。

4.7、将所有孔内雷管脚线上快速连接夹依次布控在起爆主线上，起爆主线采用铜芯双绞线，起爆主线不得折叠、扭曲，避免发生断路不能起爆。雷管传爆方向与导爆索传爆方向保持一直，避免发生拒爆。

4.8、敷设起爆网路至安全地带。主起爆网络为：所有孔内雷管脚线卡在主起爆线上，主起爆线引至安全地点。起爆网路连接完毕后逐一进行雷管二维码扫描识别，判断连接是否可靠，设定起爆顺序和孔间延时间隔，所有过程运行正确无误后进行一次网路起爆。

4.9、炮后检查。爆破结束后等待现场空气质量合格后进入现场检查，检查有无盲炮，检查完毕，确认安全后撤离现场。

五、应用效果：

5.1  安全效益

5.1.1 实现机械化换人，人员安全风险降低：一次穿孔分段爆破技术作业人员在巷道内摆放钻机向下施工垂直炮孔，爆破装药也在巷道内实施，作业空间相对井筒内施工较大，顶板风险可控，施工效率高、施工简单、机械化作业、安全风险降低。

5.1.2 优化施工工序，减少现场危险源：解决了传统法施工工序繁琐问题，避免作业人员进入天井内施工，杜绝了人员在井筒内高空、临边、有限空间作业，极大降低溜井施工的安全风险，改善作业条件，实现了本质化安全。

5.1.3  提高作业效率，降低高危作业频次：相对传统法施工减少危险作业次数，有效降低人员与爆破物品、有限空间、爆破危险等安全风险接触的频次，根本上降低了安全隐患。

5.2  经济效益

5.2.1 采用150型潜孔钻机自上而下施工垂直钻孔与底部巷道联通，之后直接进行分段爆破技术，最后一次成井，实现溜井机械化；

5.2.2 以50m天溜井为例，采用反井钻导洞+吊罐法扩刷工艺施工，每条溜井施工工期约60天。采用深孔分段爆破成井技术，整体工期约30天，工期缩短50%。

六、结论:

     随着矿产资源的深部开采利用，溜井是原矿生产稳定高效的瓶颈，但溜井施工过程中仍然存在较大的安全风险，通过不断优化施工工艺，实现施工本质化安全至关重要。此次溜井一次穿孔分段爆破技术的成果应用，解决了传统法施工工序繁琐问题，极大降低溜井施工的安全风险，改善作业条件，实现了本质化安全，施工效率高、安全系数大。

参考文献：

[1]刘猛.地下采场中深孔爆破参数设计与应用.中国矿山工程2017.8

[2]汪旭光.爆破设计与施工.中国工程爆破协会.冶金工业出版社

[3]爆破安全规程.GB6722-2014

作者简介：安秀俊 男 1987年7月 甘肃、积石山县 本科 助理工程师

研究方向：井巷掘进与采场爆破