VCR法爆破成井施工常见问题及预防方法

何晓武，李 明，罗先伟，陈庆发

(1.广西华锡集团股份有限公司铜坑矿， 广西河池市 547207;2.广西大学资源与冶金学院，广西南宁 530004)

铜坑矿是广西华锡集团有限公司的主要矿石生产基地，主要开采对象为细脉带、91#、92#矿体［1］。天井是地下矿山开拓、采准、切割工程的重要组成部分［2］，铜坑矿作为一个年采、出矿量达到200万t/a以上的大型地下矿山，在生产过程中，需要施工不少的直通空区的排废溜井及深度达40 m以上的回风、放矿天井。该类天井不具备普通法、吊罐法等常用施工法所需的施工条件或者施工难度极大，需要采用爆破成井来施工井筒。由于深孔一次成井爆破技术对岩层情况、凿岩施工要求高，实际生产过程中难以保证，铜坑矿采用VCR法进行天井爆破施工。

1 爆破成井施工工艺

1.1 爆破原理

VCR法爆破成井就是利用利文斯顿爆破漏斗理论，进行下向分段爆破形成所需要断面和高度的天井［3］。

铜坑矿主要在上中段联道或空区顶部排废联道内采用100 B钻机向底部联道或底部空区顶板施工一组平行的大直径深孔，利用VCR法分次爆破形成所需井筒工程。

1.2 布孔形式及凿岩参数

设计井筒断面为3 m×3 m，共布置直径为90 mm的下向平行中深孔21个。其中掏槽眼5个，辅助眼8个，周边眼8个。炮孔布置如图1所示。

1.3 爆破施工方法

凿岩施工完成后，先由技术员对各孔进行验收。一般情况下，掏槽眼只对1#中心孔进行装药，2～5#孔不装药，其主要作用是为掏槽爆破提供一定的挤压空间。辅助眼原则上只对 6#、8#、10#、12#孔进行装药。周边8个孔都进行装药。按掏槽眼→辅助眼→周边眼的起爆顺序进行爆破。

图1 爆破成井大孔布置

装药时对需装药的孔用堵孔塞堵好孔底，然后用干燥河沙继续堵孔，孔底堵厚0.5 m。装药高度0.8 ～1.2 m，装药完成后再回填0.5～1 m 高的河砂堵孔口。采用半秒管孔内分段孔口起爆法起爆。

2 爆破效果影响因素及易现问题

由于井筒断面小，爆破夹制性大，对施工的要求高。大直径深孔爆破成井成败的主要影响因素在于装药结构、起爆顺序的控制，其次岩层的可爆性，岩层中结构面的发育程度及炮孔的施工质量对爆破施工及效果也有较大的影响。

2.1 装药结构

大量实践表明［4］，由于天井断面小、爆破夹制性大等特点，在采用VCR法进行爆破成井施工时，装药结构控制不当极易产生以下几种不利情况:

(1)药包埋深控制过高，即药包底部堵塞过长，在爆破后，极易在孔内形成药壶;

(2)上部堵塞长度过长，爆破时，大量的上部堵塞物容易上冲，在上冲过程中容易聚集导致堵孔;

(3)上部堵塞长度过短，在爆破的过程中容易导致爆破能量从上部孔口泄漏，不能达到预期的爆破效果，同时孔口岩层破碎、移位导致堵孔。

(4)单孔装药量过多，上部炸药爆炸能向岩层四周发散，先起爆孔爆破后导致旁边孔孔壁坍塌，影响当次爆破效果及后续爆破工作。

2.2 结构面因素对爆破的影响

当岩体内存在较大的结构面且岩性较软，先爆的孔会对后爆孔周边岩体产生强烈扰动，导致岩体沿断裂面发生较大位移错动。若两相临孔延期时间较大，导致后排柱药包在雷管起爆前被错断而中断了局部药柱传爆，将发生局部拒爆，给后续爆破带来极大困难。

近年铜坑矿主要开采的是92#矿体，92#矿体赋存于硅质岩中。岩石层理发育，岩层单层厚度一般在1～5 m之间，单层纹层厚度在1～5 mm之间。岩层中发育的构造结构面主要为节理和断层。铜坑矿在进行爆破成井施工时，曾出现过由于局部存在断层，导致先爆孔把后爆孔药柱切断，致使整个爆破成井失败的现象。

2.3 炮孔施工质量对爆破的影响

炮孔的施工质量对爆破的效果也有一定的影响，主要体现在孔径不合规格、炮孔斜交等，将直接影响爆破时装药结构、爆破抵抗线的控制，如控制不合理将导致拒爆、冲炮等现象产生。

3 爆破事故预防措施及解决方法

针对以上情况，为保证爆破成井施工的成功，从炮孔的施工到爆破装药都必须要做到精心、准确。同时为避免出现以上情况，必须采取必要的预防措施，当问题出现后必须有安全、可靠和有效的处理方法。

3.1 预防措施

(1)保证炮孔施工质量。必须严格按设计的点位施工炮孔，要求凿岩工必须能掌握不同性质岩石的钻凿规律，保证施工的炮孔准、平、直。每个炮孔钻完后，立即将孔口用木塞或塑料塞堵好，孔口岩石要清理干净，防止杂物进入孔内。爆破技术人员要及时向凿岩工了解凿岩施工的情况，通过反渣了解布井区域的岩性，同时了解是否存在大的裂隙区或断层等地质构造。

(2)合理控制装药结构。在装药爆破的过程中，必须合理控制装药结构。每次进行爆破前都应先准确测量出每个孔的数据，再根据实测数据灵活调整每个孔的药包量、埋深及堵塞长度等参数。在确定好每个孔的装药结构后，必须严格按设计的装药结构进行装药。

(3)装药过程中要保证堵塞质量，堵塞料要慢慢放入孔内，同时堵塞料内不得含有碎石和易燃材料，堵塞过程中要防止导线、导爆管被砸断、砸破。装药时必须采用测绳准确测量，控制好装药位置及装药量。装药速度不宜过快，特别是水孔的装药速度一定要慢，要保证乳化炸药沉入孔底。放置起爆药包时，雷管脚线要顺直，轻轻拉紧并贴在孔壁一侧，以避免脚线产生弯死而造成芯线折断、导爆管折断，同时可减少炮棍捣坏脚线的机会。

3.2 堵孔处理方法

通过分析，爆破成井施工过程中主要出现的问题是堵孔现象。当施工过程中出现堵孔情况时，必须先分析堵孔的原因。

(1)孔口坍塌引起堵孔。当堵孔是因为孔口坍塌引起，在确定孔内前次爆破炸药已引爆完的情况下，可采用钢材质钎杆捅开孔口。

(2)爆破堵塞物聚集引起堵孔。当由于前次爆破堵塞长度控制不好引起堵孔时，可通过爆破法疏通堵孔。及于堵孔堵塞物上仅安装起爆药包，不做充填覆盖。通过爆破冲击波及爆破震动疏通炮孔。

(3)岩层错位、爆破切割引起堵孔。通过对堵孔周边孔进行详细测量，分析堵孔位置、堵塞长度后，可暂时不对堵孔进行爆破，通过对周边孔采用VCR法进行爆破，整体切割掉堵孔隔层。

4 结论

(1)地下矿山生产过程中，一些直通空区的排废溜井及深度达40 m以上的回风、放矿天井，采用常规天井施工方法施工困难，采用VCR法爆破成井技术是一种比较可行的方法。

(2)VCR法炮孔的施工质量是爆破成井的基本前提，而爆破技术则是天井爆破成败的关键。通过采取有效的预防措施及合理的装药结构及安全的处理方法，可确保爆破成井施工成功。

［1］韦方景，黄道钦，毛建华.铜坑矿厚大矿体安全开采与大范围地压监测［J］.采矿技术，2009，9(3):34-36.

［2］解世俊.金属矿山地下开采［M］.北京:冶金工业出版社，1990.

［3］中国工程爆破协会.爆破设计与施工［M］.北京.冶金工业出版社，2011.

［4］李 政，卫 明.大直径深孔爆破成井技术在安庆铜矿的应用［J］.世界采矿快报，1998，14(8):24-25.