立井深孔掏槽爆破一次成井的应用研究

立井深孔掏槽爆破一次成井的应用研究
【摘要】在立井掘进中，掏槽孔的爆破效果在很大程度上决定着其它炮孔的爆破效果，深孔爆破一次成井掏槽试验使用双空孔来取代大直径空孔，作为首响掏槽的补偿空间，第一响掏槽眼和空孔之间的垂直间距为0.20m，第二、三响掏槽眼和空腔的间距为0.3m。

使用规格为￠65mm，长20mm的卷药，每卷炸药的重量为0.6kg。

因此线装药密度调整为3kg/m。

选择延时间隔100 ms。

提供了可靠的理论依据。

【关键词】掏槽深孔应用
牛头沟金矿处理矿量3000吨/天的改扩建工程已接近尾声，开拓、采准工程已经到位，采用中深孔阶段空场法采矿，目前切割井还没有施工。

以之前的方法来看，可以采用普通法、吊罐法、天井钻机法和深孔爆破一次成井法进行施工，但是普通法施工天井还需要搭建安全平台等保障措施，吊罐法立井存在着人与机械的不安全因素，天井钻机法成本太高，进度慢，为了确保安全生产，又要节约生产成本，为此，牛头沟金矿决定使用深孔爆破一次成井法进行施工。

1 掏槽型式
在立井掘进中，掏槽孔的爆破效果在很大程度上决定着其它炮孔的爆破效果，直接影响一次爆破成井的爆破效果，因此必须合理的选择掏槽型式和爆破参数。

影响掏槽型式及其爆破参数的因素很多主要有：岩石的物理力学性质，炮孔直径，装药直径，炸药性能和炮孔深度等。

因此，在选择掏槽型式及其爆破参数时，必须根据实际情况，综合考虑影响掏槽爆破的因素，选择爆破可靠的掏槽型式和爆破参数.
矿岩破碎后，由于应力的释放和碎块杂乱无章的组合而形成的空隙，使得其体积膨胀。

如果没有足够的空间来补偿这部分膨胀的体积，则会产生“挤死”的现象；即使没有挤死也会因强大的反作用力使后响邻近炮孔遭到破坏。

大直径中心空孔的布置有利于岩石破碎，对岩石的径向裂隙形成和不断扩展起促进作用；同时布置大直径中心孔可为破碎、膨胀岩石提供充裕的补偿空间，避免或减少破碎岩石在高温高压气体作用下，重新固结和挤压的可能性，有利排渣。

试验要达到足够的补偿空间有三条途径：（1）减少首响炮孔所担负的爆岩面积；（2）增大空孔直径；（3）增多空孔数目。

减少首响炮孔所担负爆岩面积只有通过减少空孔与首响的间距来解决，但由于钻眼设备精度和工人施工水平的限制，其间距不能太小。

增大炮孔直径固然是一种有效的途径，但从施工角度来看，使用两套冲击器往往会带来很多麻烦，况且对于难爆的矿岩所需的空孔面积并不是一个钻孔所能达到的。

因此增多炮孔数目对于增加补偿空孔是一个很好的途径。

首先，可以使空孔和装药孔用同一直径，这对于方便施工提高施工效率有很大的意义；其次，从理论上说，多数目的空孔比单一大空孔掏槽药均匀些。

综合上述，深孔爆破一次成井掏槽试验使用双空孔来取代大直径空孔，作为首响掏槽的补偿空间，两个中心空孔的间距为16cm。

并将首响炮孔布置在两个空孔的中垂线上。

2 掏槽眼取值范围（如表1）
岩石坚固性系数f=10～14，矿石体重3.15—3.35t/m3，松散系数K=1.7，矿石单轴抗压强度为105Mpa，抗剪强度38.1Mpa，抗拉强度δT=10.5Mpa，钻孔R=0.04米，2号岩石硝胺炸药ρ0=1000kg/米3（每个药卷长0.2米，0.065米的直径，重0.6kg），矿岩石ρ=3150千克/米3，爆速D=3200米/秒，v0=20米/秒，C=1801米/秒，药卷r=0.0325米，μ=0.19，λ=μ/（1-μ）=0.23，α=2-λ，
以2号岩石炸药不耦合装药为例。

双空孔菱形掏槽方案（非分段）
掏槽眼取值范围计算
（1）根据爆破应力波破岩理论，裂隙圈半径可知钻孔R=0.04米，2号岩石硝铵炸药药卷r=0.0325米，爆炸后得到Rb=0.62米的裂隙圈，因此掏槽眼的圈径应为：
φ≤2Rb φ=1.24米
（2）根据补偿空间的理论来计算掏槽眼的间距。

矿山的岩石碎胀系数为k=1.7
S预爆破岩体·K≤S补偿空间+S预爆落岩体
根据上述公式计算得到：
S预爆破岩体·K≤S补偿空间+S预爆落岩体
第一响掏槽孔和空孔之间的垂直间距为a1=0.20米，
同理第二响掏槽孔和空孔之间的垂直间距为a2=0.29米
根据爆破应力波理论所计算的结果表明深孔一次掏槽爆破的掏槽眼始终要布置在岩石的裂隙圈之内，即掏槽眼的圈径φ<1.24米。

又根据爆破补偿空间理论第一响掏槽眼和空孔之间的垂直间距为a1=0.20m，第二响掏槽眼和空腔的间距为a2=0.3m。

第三响掏槽眼和空腔的间距为a3=0.3m。

掏槽布孔参数如图1。

3 装药量计算
根据爆破动力学掏槽眼药量计算：
可得q=2.81kg/m。

试验根据矿山施工的具体情况使用规格为φ65mm，长20mm的卷药，每卷炸药的重量为0.6kg。

因此线装药密度调整为3kg/m。

4 微差时间计算
崩落孔间，周边孔与崩落孔间的微差时间：
所选微差时间间隔，应保证在先爆炮孔爆后岩石破裂破碎至脱离原岩体并有足够大的移动距离，为后爆炮孔创造出新自由面后再起爆后爆炮孔，这样才能有效地增强岩石破碎作用。

为确保深孔爆破效果，必须慎重选择雷管的合理延期时间，既保证岩石有充分的移动时间又使孔内药柱不被挫位。

据以往成功经验和现有材料选择延时间隔100ms。

5 装药和堵塞
装药采用上向式装药法。

孔口位置用炮泥堵塞0.5米，为了防止炸药被相邻炮孔的炸药震落用木楔将孔口封死。

6 结语
牛头沟金矿针对不同的掏槽方式对深孔掏槽爆破各方案的布孔参数，装药量，微差延时时间，装药与填塞进行理论计算和设计，其中布孔参数计算分别使用了应力波裂隙圈理论和补偿空间理论，充分考虑掏槽爆破的影响因素，使爆破理论计算能为试验提供较精确的指导。

通过计算得到炮孔布置参数，装药量，微差时间，装药与填塞的数据，并根据试验的具体情况作出相应的调整，这将对牛头沟立井，施工提供可靠的理论依据。

参考文献：
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