金属矿山井下爆破技术研究

杨昀澍，白朝阳，张 鹏，高亚博

（陕西太白黄金矿业有限责任公司，陕西 宝鸡 721607）

金属和非金属矿山的井下施工已有多年历史，在国内外的井下施工中，最常用的是光面爆破技术，虽已取得较好的效果，但光面技术本身有较多限制，包括爆破参数、装药结构等，浪费材料，增加成本。而本文中提到的钻眼爆破技术和定向断裂爆破技术，能够保护围岩，降低工程成本，加快现在的掘进速度，提高爆破效率。

1 钻眼爆破技术

1.1 爆破技术

爆破技术根据金属矿山井下地质条件，围岩类别为岩巷，岩石硬度8～10，使用YT28风动凿岩机打眼，配合2.5m规格的钻杆和φ38mm合金刚钻头（一字型）。爆破器材选用矿石乳化炸药2#，严格按照爆破设计施工，确保钻眼、装药、联线、放炮等工序的质量，确保炮孔直、平、深度统一，根据岩性设计爆破参数，扩大炮孔利用率。

1.2 具体技术操作

①钻眼。爆破孔钻眼前，第一步是检测围岩，将周围的活矸与浮石进行处理，依据测试情况设计人员给出设计轮廓线，标记炮眼位置，根据爆破表的布置情况进行钻眼，同时依照定眼、定位、定基、定人和爆破说明书进行钻眼，钻眼结束后进行检查，确保钻眼平、直、准、齐[1]。②爆破。采用直言掏槽的方法，将炸药持续填装，疯泥材料我们选用黄泥，使用先掏槽眼、再掏辅助眼、底眼、周边眼、顶眼的这一顺序，爆破方位有中心部位开始向四周起爆，这种方式我们称之为并联方式，使用铜芯塑料放炮母线，电容式起爆器起爆。装药：装药前，切断工作面的一切电源，用压风吹净炮眼中的岩粉和杂物等，掏槽眼使用反向装药，其他炮眼使用正向装药，炸药要到底，药卷间距离紧实，孔口炮泥充填充分，装药时定人，统一指挥，根据爆破图表装填药卷，事先检查所有雷管、炸药，严禁使用过期失效炸药，确定后，联线。联线：运用并联联线的方式，所有雷管脚线需要进行包裹，放炮母线的接头之间要进行紧密联接，角线与母线相互联接前，对工作面的所有联接线进行依次检查，确定没有问题。放炮：放炮前，掩护好工作面机具和工作设备，人员撤离至距工作面100m以上的安全地带，在各个通向放炮工作面的入口布置放炮警戒线后放炮。③爆破材料存放。爆破材料运送到工作地点后，将炸药、导爆管分开存放于爆炸材料箱里，材料箱要安置在顶板和支护完整的地方，勿与机械、电器设备放在一起，避开通风良好的地点，妥善保存。爆炸前将材料箱放置在警戒线以外的安全地带，准备一次爆破所需的引药和炮泥，爆破前检查发爆器和爆破母线[2]。

2 定向断裂爆破技术

2.1 机理

实际上断裂爆破机理是在爆破后形成的，由于切缝导致炸药流量沿切缝方向聚集在一起释放，爆炸产生的作用力会在孔壁周围生成预裂隙，所产生的气体会先沿着切缝的方向驱动裂隙，随即迅速扩展成所预期的断裂面，采用切缝引导爆炸动作与静压作用对爆破孔壁进行定向，同时起到了阻止其它方向力的作用。

2.2 试验研究

定向断裂爆破技术实质是在不更改已有设备装配及矿山巷道掘进工学的基本前提下，采用更改装药结构与周边爆破参数进行周边定向断裂控制[3]。

（1）爆破参数。本次研究使用浅眼光面爆破掘进，周边眼装药使用与聚能管相配的φ32mm2#岩石药卷加工成聚能药包，周边眼孔径约为40mm，孔距约为600mm，孔深为1.5m，周边抵抗线约为520mm,掏槽方式为6孔斜眼掏槽，孔深约为1.6m，辅助眼孔距700mm。若切缝宽度较大，动作用对孔壁的作用范围也会扩大，不仅不能有效控制裂纹的扩展方向，还会沿切缝方向形成多条裂缝，经试验，当切缝宽度为0.3mm时，沿切缝方向产生的裂纹比较长，非切缝主向次裂纹的数量较少，相邻两孔间的裂缝扩展速度较快，贯穿缝较大。

（2）技术准则。①正确加工聚能药包，聚能切缝管和药卷爆破员都按照规定制作成聚能药包，插入雷管。②确保打孔质量符合要求，依据设计要求进行炮眼打孔，严格掌握炮孔的角度与孔距，保证所大的炮孔都能够有效进行利用。③正确置入聚能药包，管缝要按要求沿巷道轮廓线放置，将药包送至孔底。

（3）试验效果。本次试验井下巷道主要经过岩层为白色、黑色闪长岩，岩石松软破碎，发育节理、裂隙，围岩硬度为8～12，稳定性较差，井下巷道掘进断面4mx3.29m，使用定向断裂技术后，巷道成型较为规整，轮廓较清晰，炸药消耗和支护量明显降低[4]。

3 施工安全措施

3.1 爆破作用对金属矿山围岩稳定性的影响

在对金属矿山地下爆破时，在冲击波的作用下会生成大量的高温高压气体，此类气体会通过爆炸传递给矿石，虽然冲击波作用耗时较短，但伴随传播距离延长，冲击波会随着衰减成地震波或应力波，地震波作用影响下地质层会出现松动现象，爆炸源附近的围岩遭到不同程度的损坏，继而影响到矿山的地压和围岩的稳定性和整体工程的进度和质量。

3.2 施工安全措施

（1）钻眼。钻眼时，要坚持湿式钻眼，必须使用干式钻眼时，要采取防尘措施，避免钻眼和装药平行作业或在残眼上钻眼，在钻眼前必须检查当前地点的安全情况，专人监护顶板安全，观察钻井情况，同时，当供水管无水或防尘设施未处理好，工作面据爆、残爆情况未处理干净，工作面出现透水预兆或其他安全隐患尚未完全排除时不得钻眼。

（2）其他安全措施。要严格按照施工规定和爆破说明书规定进行钻眼、打孔等行为，若出现不合格眼位或孔位，必须重新进行，当钻眼或打孔工具出现异常情况时，及时停止处理，大断面巷道施工时，必须搭设可靠牢固的工作台，或使用台阶工作面施工，保证人员和围岩安全。同时也要注意矿体情况，因地制宜，仔细观察围岩情况，确认安全后再行施工爆破。

4 结语

在进行金属矿山井下爆破时，要基于实际，坚持理论与实际相结合，选用最优的爆破技术和掘进技术，根据矿体情况，因地制宜，将生产勘探坑道和裁切巷道相联系，探采结合，严格按照施工要求和相关规定进行爆破、掘进、采矿等，降低成本，提高开采效益。