一次成井技术在VCR采矿法中的研究与应用

高圣棋

摘 要 VCR采矿法在底部拉底爆破中必须施工切割天井提供爆破补偿空间，为保证一次成井爆破成功率，解决爆破补偿空间不足的问题，针对VCR采矿法上部及底部均布置凿岩硐室（巷道）的特点，提出了上部深孔与底部中深孔相辅的布孔施工方案。由大直径深孔提供补偿空间，经中深孔装药爆破，使用该方案增加了一次成井爆破成功率，值得在使用该采矿方法的矿山推广。

关健词 中深孔爆破 切割天井 一次成井 爆破设计 VCR采矿法

1前言

近年来，越来越多的矿山企业开始使用中深孔一次爆破成井技术，该方法相较于普通法等其他方法具有安全性好、工期短、人工少等优点，目前现有的一次成井爆破施工，通常使用上向中深孔，布孔数量较多，对布孔、凿岩精度要求较大。如若受操作人员或现场环境等因素影响，在炮孔定位、钻凿施工时出现误差，易造成炮孔偏斜、穿孔等问题，影响爆破效果，导致天井净深度不满足设计要求，爆破后难以返工补孔，这样必然会延误工期、增加人工、材料成本。而对于使用VCR采矿法的矿山，拉底爆破使用的切割天井一般为小断面、净深小于12m的短盲天井，为解决各类问题，增加一次成井爆破成功率，设计了一种适用于VCR采矿法的一次成井爆破施工方案。

2施工工艺

该方案一次成井工艺主要包含爆破设计、炮孔敷设、凿岩、装药爆破等环节，而爆破设计、钻孔及装药爆破质量是中深孔爆破一次成井能否实现的关键性因素。该方案施工工艺主要是基于VCR采矿法上部及底部均布置凿岩硐室（巷道）的特点，进而采用上向中深孔（Φ70mm）与下向深孔（Φ165mm）相结合的方式进行布孔。

2.1爆破设计

爆破炮孔由上部凿岩硐室钻凿的下向深孔（Φ165mm）及下部凿岩巷道钻凿的上向中深孔（Φ70mm）两部分组成，其中上向中深孔18个、下向深孔9个（含4个扩井孔），拉底高度为12m，需切割井净深达到8.4m。为保证爆破补偿空间，掏槽孔布孔采用“直孔桶型掏槽”的方案，按照圆形的方式间隔布置若干个装药孔以及不装药的补偿孔，以1个炮孔（Φ165mm）为中心，掏槽孔内圈周边环绕4个炮孔，外圈孔6个炮孔，内圈孔距中心孔250mm，外圈孔距中心孔450mm，见图1所示，爆破时，首爆孔（a b c d）均以其中心的空孔为自由面进行爆破，其余装药炮孔（e f g）各自附近的空孔和首爆孔爆破出的空间以及辅助空孔为自由面进行掏槽爆破，见图1所示。这种掏槽方式所需炮孔数量相对较多，但这种掏槽方式对炮孔直径大小及位置精度要求较低，施工最为方便。

周边孔、辅助孔为上向孔与下向孔联合布置，其中上向中深孔（Φ70mm）与下向深孔（Φ165mm）各设置8个（含4个下向扩井孔），最终切割井成型为2m*2m矩形天井。详细见图2。

2.2钻孔凿岩

深孔凿岩采用T-150钻机钻凿下向深孔，炮孔直径165mm，钻透至底部受矿巷道。布孔参数及切割井参数参照爆破炮孔设计。中深孔凿岩使用YGZ90导轨回转凿岩钻机钻凿上向φ70mm竖直炮孔，孔深10m，掏槽孔超深1m。根据测量给出排位线和中心点摆放钻机。施工前首先对现场进行强制通风、洒水降尘、浮石检撬，然后对底板进行平整。钻机定位应准确无误，钻孔角度严格按设计要求施工，以保证施工质量。中深孔及深孔施工质量要求见表1。

2.3装药爆破

切割天井爆破采用颗粒状铵油炸药，由采场底部使用BQF-100装药器配套装药器专用半导体防静电输药胶管压气装药。采用非电毫秒导爆管雷管配备特制起爆弹孔底反向孔底起爆。起爆药采用聚乙烯塑料起爆弹壳填塞粘性颗粒炸药，配两发同段别非电毫秒微差导爆管雷管，放入导爆管槽内，用炮棍送入孔底，采用BQF-100型装药器连续装药，确保装药密实。装药后用炮泥堵塞，堵塞长度不得少于25公分。爆破装药结构见表2。

爆破采用非电毫秒微差导爆管雷管复式起爆，起爆顺序：1段、2段、3段…依次起爆，导爆管连结必须采用正向连结。主线联结完毕后，作好爆破工作面材料的回收，在技术人员检查联线并确认无误后，将起爆主线由爆破工作面经下盘沿脉引至预先设置的起爆箱位置。起爆前首先与井口取得联系，检查起爆线路是否畅通。待检查完成并切断电源后连接起爆器至起爆线路。引爆地点设置在井口，由专门爆破人员负责起爆。

一次成井爆破设计药量为颗粒状铵油炸药587kg，最高单响药量为148kg。

2.4深孔扩井

中深孔一次成井爆破后查验切割井净深，若高度不满足拉底需求，则利用上部深孔炮孔对切割井进行扩井爆破。装药均采用人工装药，将导爆索绑扎在起爆药包中上部，通过挂钩挂于吊绳上吊装至孔内，其余药包依次吊装。采用普通乳化油球状药包爆破，装药结构采用耦合连续装药。单孔装药量为30～45kg，药包长径比≤6：1的方式，药包下部采用河砂或岩粉堵塞，堵塞长度0.4m～0.7m，药包上部采用细粒岩粉、河砂联合堵塞，堵塞长度0.5m～0.8m。进行数次爆破直至切割井深度满足拉底高度设计要求为止。

3工程成果

经多次实践，切割井爆破效果均良好。实测成井净高9.2m～9.7m，天井高度及断面均满足设计要求，爆破矿石块度适中，所成天井见图3所示。爆破采用微差爆破，合理的延期时间和起爆顺序，减少了单响药量，同时也充分利用了每段爆破冲击波的功效。围岩爆破震动及爆轰波破坏较小，保证了天井附近其他中深孔的完整性。

本方法在施工中采用双向布孔的方法，既降低了一次成井爆破对于炮孔钻凿精度的要求，也保证了天井爆破质量，为天井一次成井爆破上了双重保险，增加了爆破成功率。适用于地下矿山VCR法采矿拉底爆破切割天井的爆破施工。

参考文献

[1] 王运敏.现代采矿手册：上册[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[2] 汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[3] 罗根平，黄华桃，陈林 . 中深孔爆破一次成井技术研究与应用[J]. 现代矿业，NO619.2020.

[4] 陳国辉，曾慧明，刘奇 . 平行“直孔桶形”掏槽爆破一次成井技术[J]. 采矿技术，Vol.19，NO6.2019.