光面爆破在黄山铜镍矿的应用

张陪波，李永辉，闫学军

（1.新疆亚克斯资源开发股份有限公司，新疆 哈密 839000；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南长沙 410012）

光面爆破在黄山铜镍矿的应用

张陪波1，李永辉2，闫学军1

（1.新疆亚克斯资源开发股份有限公司，新疆 哈密 839000；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南长沙 410012）

新疆亚克斯黄山铜镍矿采用无底柱分段崩落法开采，巷道采准工程量大，岩石破碎，支护量大，为提高爆破效率，优化巷道成型，减少爆破对岩体的破坏。在巷道掘进过程中引进光面爆破技术，通过现场试验，半孔率超过50%，巷道成型好。目前该技术已在黄山铜镍矿全面推广应用。

光面爆破；楔形掏槽；巷道

黄山铜镍矿32＃矿体赋存黄山基性－超基性岩体西端与围岩的南接触带上。矿体上盘为角闪二辉橄辉岩，矿体为辉长闪长岩，下盘为辉长闪长岩。从现场工程揭露情况来看，矿体节理、片理异常发育，矿体的整体性非常差，崩落的矿石块度小，矿块无结块性、自然性。矿体上盘围岩稳固性好。矿体下盘围岩较差。矿体和围岩界限明显，矿体形态规整，夹石少。

矿体采用无底柱分段崩落法回采，采准工程量较大，在施工过程中由于矿岩破碎，巷道冒顶垮落严重，采用钢拱架 ＋木材进行支护［1～3］。造成掘进速度慢、成本高，同时对后期中深孔爆破造成很大影响。为解决该问题，在掘进中引进光面爆破，同时采用喷锚网联合支护。不仅优化了巷道成型，提高了巷道自身自稳性，给后期喷锚网支护提供了安全稳定的作业时空。并大大降低了后期支护成本，取得了很好的效果。本文主要介绍光面爆破技术在黄山铜镍矿的应用情况。

1 光面爆破原理

光面爆破的原理：通过控制爆破的破坏作用，尽可能减少对于不需要崩落的岩体造成破坏作用，该技术是通过在巷道开挖轮廓面布置加密炮眼（即光面眼），采用不耦合装药结构，促使炸药爆破后不会对孔壁产生明显的压缩破坏，但切向拉应力能使炮孔四周产生径向裂纹，加之孔与孔之间彼此的聚能作用，使孔间连线产生应力集中，孔壁连线上的初始裂纹进一步发展，而滞后的高压气体的准静态作用，使沿裂缝产生气刃劈裂作用，使周边孔间连线上的裂纹全部贯通成缝，从而达到光面爆破效果［4～6］。

2 光面爆破总体方案

保证凿岩巷道施工过程安全、稳定，降低支护成本，在掘进过程中要求尽量减小对岩体的破坏，采用光面爆破的方式进行炮孔布置及不耦合装药爆破。

凿岩设备：采用现有YT－28型钻机，孔径40 mm，孔深2.0 m。

巷道规格为3.2 m×3 m三心拱断面，巷道断面面积 S＝8.88 m2。

2.1 炮孔布置

巷道采取全断面开挖，选用楔形掏槽，中间布置6个掏槽孔。周边孔使用光面爆破。炮孔数目按公式（1）计算：

式中：N为炮孔数目／个，f为岩石硬度系数，S为巷道断面／m2

经计算巷道断面需布置26个炮孔，根据现场岩石条件以及与工人现场经验交流进行了调整，调整之后炮孔数目29个。

其中，掏槽孔数目N1＝6个，辅助孔数目N2＝7个，周边孔数目N3＝16个，炮孔总数N＝29个。掏槽孔倾斜孔，角度80°，孔深均为2.2m，其它孔孔深2m。

炮孔布置图如图1所示，周边孔间距，拱顶部位0.50 m，立墙部位0.63 m，底眼0.75 m，辅助孔间距0.7 m，光爆层厚度为0.5 m。周边孔距开挖轮廓线0.1 m，并向外倾斜3°。

图1 炮孔布置图

2.2 装药结构及药量计算

采用直径32 mm，长度200 mm的2＃岩石乳化炸药，掏槽孔和辅助孔采用连续柱状装药，掏槽孔孔口堵塞500 mm，周边眼采用间隔装药，炸药通过导爆索连接，堵塞长度500 mm。掏槽孔、辅助孔和周边孔的装药结构分别如图2、图3和图4所示。

图2 掏槽孔装药结构

图3 辅助孔装药结构

图4 周边孔装药结构

总钻孔量L总＝6×2.5＋23×2＝61（m）。

每次循环爆破方量 V＝S×L进＝8.88×2＝17.76（m3）。

每立方米钻孔量 ＝L总／V＝61／17.76＝3.4（m／m3）。

取掏槽孔填塞长度为装药长度的0.25倍，辅助孔和周边孔的填塞长度为装药长度的0.3倍，则有：掏槽孔填塞长度 Lt1＝2.5×0.25／（1＋0.25）＝0.5（m），掏槽孔装药长度 Lc1＝2.2－0.5＝1.7（m），辅助孔和周边孔的填塞长度Lt2＝2×0.3／（1＋0.3）＝0.5（m），辅助孔和周边孔的装药长度Lc2＝2－0.5＝1.5（m），掏槽孔和辅助孔都采用 Φ30×300 mm、质量300 g的药卷；掏槽孔装药量为 Q1＝1.7／0.3×0.3×6＝10.2（kg），辅助孔装药量为Q2＝1.5／0.3×0.3×7＝10.5（kg），周边孔装药量为Q3＝1.5／0.4×0.3×16＝18（kg），总装药量 Q＝Q1＋Q2＋Q3＝10.2＋105＋24＝38.7（kg），单位体积炸药消耗量 q＝Q／V＝38.7／17.76＝2.17（kg／m3）。

2.3 起爆顺序

每个炮孔内装一发导爆管雷管，雷管段别1～7段。具体如图5所示，所标数字为每孔爆破段别。孔外使用瞬发导爆管雷管进行网路连接，采用“大把抓”的方式，将每8～10个左右的导爆管绑扎在1个连接雷管上，再将连接雷管连接在1个总起爆雷管上即可。

图5 炮孔起爆顺序图

3 现场施工

光面爆破在572分段30＃矿体3＃凿岩巷道，该巷道刚好进入30＃破碎矿体，矿石品位较好，但岩石条件非常差，掌子面的矿石能徒手掰落（如图6所示），符合本次试验的现场条件要求。

图6 掌子面岩石条件

在现场各方面完全准备好后：

1.在掌子面将巷道断面轮廓用红漆圈出。

2.根据设计的炮孔布置方式，将各炮孔位置通过用卷尺确定下来，并用红漆标出共标记了29个炮孔。

3.钻孔按照设计施工完后，按照设计的起爆段别标记在炮孔边上，防止工人误装影响爆破效果。

工人按照每个炮孔标记位置和要求进行施工（如图7所示），装药前用高压风管对每个炮孔进行清理（主要是孔内泥浆较多）。清理完后按照设计的起爆顺序进行装药，共计装药36 kg。装药连线完成后起爆。

4 爆破效果

首次采用的楔形掏槽光面爆破技术，极大减少了对巷道岩石的破坏，巷道成型较比原掘进爆破成型好，炮孔残留率达50%以上，如图8所示。

图7 炮孔标记

图8 光面爆破效果图

本次楔形掏槽较比之前采用的直孔掏槽的优势：

1.周边眼增加，总炮孔较少。顶眼增加2个，底板眼增加1个，陶槽眼减少3个，辅助孔减少9个，总体较少9个炮孔。

2.进料成本降低。主要体现在火工材料，雷管减少 9发（5元／发），炸药减少 8～10 kg（10.5元／kg），按项目部给工人单价计算，仅火工材料降低100～150元不等。

3.巷道成型更好。通过增加周边孔，降低了对周边岩石的破坏，更好地保证巷道成型，为后面支护创造有利条件。

5 结 论

针对30＃不稳固岩体，在巷道掘进过程中采用光面爆破，通过现场实践取得了很好的效果。采用的楔形掏槽光面爆破技术，极大减少了对巷道岩石的破坏，巷道成型较比全断面开挖成型好，炮孔残留率达50%以上，每米巷道掘进火攻材料费用降低40～60元，同时为后续锚网＋双筋条＋素喷联合支护创造了很好的条件。

该技术现场试验成功后已在全矿进行推广应用，为公司的降本增效起到了重要作用，同时极大提升了该矿整体技术力量。

［1］ 肖木恩.光面爆破技术在破碎岩体掘进中的应用［J］.矿业研究与开发，2005，（2）：78－79.

［2］ 温玉忠.光面爆破在掘进巷道的应用［J］.煤炭技术，2007，（2）：64－66.

［3］ 宗琦.软岩巷道光面爆破技术的研究与应用［J］.煤炭学报，2002，（1）：45－49.

［4］ 张军.光面爆破在格尔柯金矿的应用［J］.甘肃科技，2006，（6）：2－3.

［5］ 张小康.光面爆破技术在软岩巷道掘进中的应用［J］.山西焦煤科技，2007，（11）：11－14.

［6］ 陈 中，夏红兵.岩巷掘进中光面爆破参数选择［J］.煤矿爆破，2003，（3）：28－30.

Application of Smooth Blasting in Huangshan Cu-Ni M ine

ZHANG Pei-bo1，LIYong-hui2，YAN Xue-jun1
（1.Yakesi Resources Development Co.，Ltd.，Hami839000，China；2.Changsha Institute of Mining Research，Changsha 410012，China）

The non-pillar sublevel caving method is used in Huangshan Cu-Ni ore，the tunnel excavation work is large，the amount of broken rock and the support is also big.In order to improve the blasting efficiency，optimize the tunnel forming，reduce the destruction of rock mass，the smooth blasting technology is introduced in the tunnel driving process.Through the field test，the half hole rate ismore than 50%，the tunnel has good formation.At present，the technology has been widely used in Huangshan copper nickelmine.

smooth blasting；wedge cut；tunnel

TD853.36

A

1003－5540（2017）06－0009－03

张培波（1966－），男，工程师，主要从事矿山开采及安全管理工作。

2017－09－26