额仁陶勒盖银矿中深孔爆破问题分析及建议*

张伟斌，张旭旭，张亚明，王亚军

(1.内蒙古金山矿业有限公司，内蒙古 呼伦贝尔市 021000；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012；3.国家金属采矿工程技术研究中心，湖南 长沙 410012)

0 前言

额仁陶勒盖银矿主采矿体分布在36～31 线之间，矿体呈似层状赋存于硅质碎裂蚀变安山质凝灰角砾岩中。矿体倾角一般在15°～55°之间，局部偏大，达到73°。矿体走向长度超过1000 m，最大斜深超过1400 m，矿体厚度在0.29～26.47 m 之间，主采矿体平均厚度为3.65 m，局部区域可见厚大连续性矿体，厚度变化系数为103.10%，属较稳定型。矿区主采矿体中银平均品位为202.47 g/t，矿体厚大连续区域银平均品位也能达到120 g/t 以上，吨矿价值较大，银品位变化系数为96.95%，属均匀型。

矿山浅部由于矿体厚度较薄，且厚度大多在40°左右，基本采用浅孔留矿法进行回采。当回采到460 m 中段时，矿体厚度急剧变化，且矿体倾角变陡，原有采矿方法难以在这部分区域应用。经研究，针对深部开采区域矿体赋存情况，提出采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法进行开采[1−3]。

1 分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法

额仁陶勒盖银矿460 m 中段中深孔采场主要包括460～500 m 之间的32 线矿体，采场矿体由3 条穿脉工程控制，控制矿体长度接近90 m，矿体平均宽度为38.88 m，采场银品位为103.15 g/t，采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法进行回采（见图1）。

图1 分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法

1.1 采准切割

采场沿矿体厚度方向布置，在矿体走向方向划分第一步骤和第二步骤采场。分两步骤回采，一步骤采场宽为15 m，二步骤采场宽为20 m，采场长度为矿体宽度，中段高度为40 m，顶板留2～3 m厚的护顶矿层。沿矿体走向方向隔一采一，一步骤采场生产完毕后，采用高强度充填体充填，二步骤采场待两侧采场充填完毕且养护一段时间后，再开始采准切割和回采工作，二步骤采场回采完后采用低强度充填体充填。每步骤采用分段凿岩阶段出矿回采，分为460，473.3，486.6 m 三个分段，各分段崩下矿石集中于460 m 中段堑沟底部结构出矿。

采用脉外阶段运输巷道（2.5 m×2.5 m）和穿脉出矿巷道（2.5 m×2.5 m）构成矿块的联合采准工程。矿体下盘布置出矿溜井和废石溜井。相邻的第一步骤和第二步骤采场共一条出矿穿脉。各分段水平施工一条下盘脉外沿脉平巷，从各分段下盘沿脉平巷开始掘进分段凿岩巷道。460 m 水平掘进出矿巷道和装矿进路，装矿进路间距为10 m，与出矿巷道交角为50°。

各分段水平采场在矿体近上盘位置掘进切割横巷和切割天井。在切割横巷内，采用YGZ-90 型中深孔钻机施工平行中深孔，以切割井为自由面和补偿空间分段爆破形成切割槽。

一步骤采场切割槽施工完成后，便在分段凿岩巷道内采用YGZ90 钻机施工上向扇形孔，自上而下逐个分段分次组织装药爆破，通常上部分段回采超前下部分段10 m 左右。

1.2 回采工艺

根据类似矿山矿岩条件，确定采场炮孔孔径为Φ65 mm，排距为1.2～1.6 m，孔底距为2.0～2.4 m。中深孔采场爆破参数还可以结合所采用的炸药类型及其特性、孔径、炮孔布置形式、装药结构、爆破方式等因素，通过系列爆破试验分析确定。

炮孔施工完后，采用BQF-100 装药器向炮孔内装填粉状乳化炸药，连接好爆破网路，向切割槽依次分段爆破崩矿。崩矿时自上分段向下分段依次进行，即上分段崩矿超前下分段，上下分段之间崩矿后形成台阶。每排炮孔之间用普通毫秒导爆管雷管进行分段微差爆破，同一排炮孔间也可以进行分段微差爆破。采用孔底起爆，导爆管雷管的脚线从炮孔中引出，各炮孔的雷管脚线捆绑在孔外主导爆索上，用雷管起爆主导爆索，主导爆索引爆导爆管，导爆管雷管引爆炮孔内的乳化炸药。

崩下矿石在460 m 中段水平用铲运机出矿，铲运机通过运输巷道、出矿巷道进入装矿进路，铲矿后将矿石倒入出矿溜井。

2 中深孔爆破设计与研究

2.1 起爆方式

2.1.1 孔口起爆方式

孔口起爆方式是炸药装入炮孔后，孔口附近的起爆药包起爆产生的爆轰波从孔口传至孔底，引爆整个炮孔内炸药的一种起爆方法（见图2）。

图2 孔口起爆

由于孔口起爆方式起爆药包位于孔口，起爆时有可能将导爆管雷管炸断引起拒爆，一般在孔口起爆时全程敷设导爆索，并将同段起爆炮孔的导爆索用三角连接。

2.1.2 孔底起爆方式

孔底起爆是把起爆药包（装有炸药和导爆管雷管的孔底起爆器具）放在孔底附近，然后在炮孔中装入炸药，使爆轰波从孔底传至孔口，从而引爆炮孔内炸药的一种起爆方法（见图3）。

图3 孔底起爆

由于雷管在装入孔底时距离较长，为了避免摩擦使得雷管失效而造成拒爆，一般在孔底起爆具中装入双发同段雷管。

2.1.3 起爆方式对比分析

采用孔口起爆方式时，引爆孔口起爆药包后，高能爆轰气体极有可能向孔外做功释放能量，致使传爆效率较低，能量溢散明显。孔底引爆能明显减少爆轰气体能量的溢散损失，大部分能量可作用在对介质的作功上。两种起爆方式爆轰能量实际利用率差别大，导致其爆破效果差别较大，孔底起爆方式实际爆破效果更优。

孔口起爆时，孔底部分容易产生大块，不便于后期铲装，影响铲运机出矿效率，同时增加二次爆破费用。另外，全程敷设导爆索也增加爆破费用，且容易破坏眉线，给后排装药爆破增加困难。

2.2 起爆网路

中深孔的爆破采用同排孔间微差V 型爆破[4-6]，采用这种爆破方法，可避免同排同段起爆高应力叠加导致的爆破挤死情况。同排及相邻炮孔排面采用不同段数雷管起爆，充分利用爆破能量，能有效创造爆破自由面和补偿空间。相邻两排炮孔雷管段位布置如图4 所示。

图4 相邻两排炮孔布置及起爆雷管段位

采用同排孔间微差V 型爆破方法的爆破效果更优，崩下矿石块度更均匀。与同排同段的爆破方式相比，崩下矿石大块率减少，炸药二次损耗更少，采矿出矿效率也明显提升。同排孔间微差V 型爆破方法能更好的保护眉线，为采场后续爆破及采场出矿创造了有利条件。

2.3 合理爆破堵塞长度

装药过程中，炮孔堵塞也是其中一个重要的环节。炮孔堵塞直接影响爆破能量的利用，对爆破效果影响较大。堵塞长度与孔径及抵抗线大小关系密切，也与炮孔孔深、矿岩性质、装药长度等相关联，炮孔堵塞材料和结构会对爆破效果造成影响。

当炮孔孔径、炮孔长度及抵抗线增加时，炮孔堵塞长度也应有一定程度的增长，反之亦然。增加堵塞材料的内摩擦系数等技术参数，优化堵塞结构，堵塞长度可以有一定程度的降低。由此可见，炮孔孔径、炮孔长度及抵抗线等参数确定情况下，为了保证炮孔内炸药充分反应，提高爆破能量的利用率，合理的堵塞结构及堵塞长度也至关重要。

460 m 中段中深孔采场炮孔采用普通编织袋卷起放入炮孔内堵塞即可，堵塞长度一般与排距相当，即1.5 m 左右。

2.4 采场中深孔爆破

2020 年6 月4 日，中深孔采场2 分层采用孔口起爆并全孔敷设导爆索的方式爆破后，整个断面顶部及两侧较前一次爆破有接近2 m 的内缩，且在爆破断面能看到部分残孔保存完好，未爆破完全的炮孔内还能明显看到炸药及导爆索残留，爆破后现场情况如图5 所示。

图5 孔口起爆爆破照片

对于此次该爆破，可能存在的原因分析如下：

（1）炮孔内导爆索与起爆用的导爆索未进行三角连接，导致导爆索无法正常传爆。三角连接如图6 所示。

图6 导爆索的三角形连接

（2）孔口起爆且全孔敷设导爆索一般采用同排同段雷管起爆，本次爆破对同排炮孔进行了分段处理，可能导致先爆破的碎石切断了相邻炮孔的导爆索，导致导爆索无法传爆，从现场部分炮孔底部内炸药未引爆且有导爆索露出可以看出，残留的未起爆导爆索是被炸药炸断的。

（3）现场装药过程中，炮孔内装药密度达不到爆破要求，装药不到位，以至于无法正常传爆，这就是部分炮孔孔底残留炸药的原因。按照爆破标准与规范要求，装药时拔管速度应均匀，并控制在0.5 m/s 以内。

2020 年6 月20 日，对上一次排面爆破出现的问题进行分析且对采场进行处理后，继续进行中深孔爆破。本次爆破设计采用孔底起爆方式，整体爆破效果良好，眉线留存较好，爆破块度适中。但装药前清理炮孔过程中由于矿岩条件较破碎，部分炮孔中存在较多碎石块难以清理干净，致使孔底起爆具无法装入到孔底位置，同时炸药也难以装满，这部分炮孔在爆破后可以明显看到残孔，从而导致悬顶现象产生，两侧低角度炮孔也产生了采场边界内缩的情况。爆破现场情况如图7 所示。

图7 孔底起爆爆破现场照片

由于矿岩条件复杂，存在孔底起爆具和炸药难以装到预定位置的情况，对爆破效果产生了一定的影响。建议矿山施工炮孔时采用更大直径且质量好的钻头，调整爆破参数，适当增大孔底距和排距，降低爆破作业时通孔的难度，提高通孔及装药的效率，减少工人在现场作业的时间，提升爆破效果，从而有效提升采场生产能力。

2.5 存在的问题

根据现场情况，初步分析中深孔采场爆破存在如下主要问题：

（1）由于井下矿岩条件较破碎，部分炮孔中存在较多碎石块难以清理干净，致使无法装药，部分炮孔在装药过程中仍有碎石掉落，卡住装药管和孔底起爆具，致使部分炮孔装药未能装到孔底，影响爆破效果；

（2）中深孔采场部分区域节理裂隙较发育，在装药过程中部分散装药进入节理裂隙，造成炮孔内装药密度不足，在没有全程敷设导爆索的情况下可能使部分炮孔内有拒爆现象，造成大块较多，部分矿石未爆破下来，影响后续爆破；

（3）炮孔在施工后没有进行全面验孔，炮孔施工质量不清，爆破设计只能按照前期炮孔设计参数，与实际情况存在偏差；

（4）中深孔设计时角度为6°的边孔在爆破后前方堆满矿石，在爆破时缺少自由面，影响爆破效果。

3 中深孔爆破的改进建议

为改善矿山中深孔爆破效果，主要建议如下：

（1）针对破碎矿岩条件下中深孔的施工，借鉴其他矿山采用PVC 塑料管保护炮孔，防止在前排炮孔爆破时碎石掉落堵塞炮孔；

（2）增加孔径至70 mm 左右，减少碎石卡住炮孔的风险，同时根据炮孔直径调整相应的爆破参数；

（3）中深孔炮孔施工完成后需进行验孔，对达不到设计要求的炮孔进行补孔，再根据实测进行爆破设计；

（4）在中深孔设计时，调整边孔角度，同时采用同排孔间微差V 型爆破，保证边孔爆破时有充分的自由面，改善爆破效果；

（5）建议采用孔底起爆，降低大块率，便于后期铲装，提高铲运机出矿效率，同时减少二次爆破费用和保护眉线；

（6）建议对一步骤采场采空区进行扫描，准确计算出二步骤采场的矿体边界，在二步骤采场炮孔设计时，可控制炮孔因而降低损失贫化率。