陳曉青，王明星

(遼寧科技大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院， 遼寧 鞍山市 114051)

20世紀(jì)70年代后期美國(guó)C.W利文斯頓對(duì)球狀藥包爆破進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，提出了球狀藥包漏斗爆破理論，加拿大工業(yè)有限公司L.C.朗在此基礎(chǔ)上結(jié)合采礦應(yīng)用提出了漏斗爆破新概念，并與國(guó)際鎳業(yè)公司合作實(shí)驗(yàn)成功了VCR法，現(xiàn)已在加拿大、美國(guó)、澳大利亞、西班牙、瑞典及中國(guó)等許多礦山推廣應(yīng)用。

VCR法工藝是在采場(chǎng)的上部水平開(kāi)掘供鑿巖作業(yè)的鑿巖硐室鉆鑿下向大直徑深孔，然后自孔的下端開(kāi)始以自下而上的順序用球狀藥包向下部水平已開(kāi)掘好的拉底空間逐層崩礦，崩落的礦石從出礦巷道運(yùn)出。實(shí)踐證明，VCR法具有礦石破碎質(zhì)量好、效率高、工藝簡(jiǎn)單、作業(yè)條件安全、采準(zhǔn)量小等一系列優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)在20世紀(jì)80年代后引進(jìn)此法，目前有多家礦山試驗(yàn)采用VCR法施工斷面2 m×2 m的采礦通風(fēng)天井獲得良好效果。

1 爆破漏斗實(shí)驗(yàn)

遼寧某大型金礦1997年投產(chǎn)，采用露天開(kāi)采。2002年由露天開(kāi)采轉(zhuǎn)為地下開(kāi)采。金礦露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采后，利用露天坑作為尾礦庫(kù)存放干排尾砂。應(yīng)用有底柱空?qǐng)霾傻V法開(kāi)采露天境界外的礦體。隨著回采工作面的下降，由于頂板圍巖滯后冒落，形成了規(guī)模較大的不連續(xù)的采空區(qū)，其中275 m中段以上形成的采空區(qū)面積達(dá)到11250 m2。

為防止空區(qū)冒落危害，通過(guò)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)空間幾何形態(tài)、圍巖力學(xué)性質(zhì)與監(jiān)測(cè)結(jié)果，礦山?jīng)Q定采用限制采空區(qū)尺寸和充填廢石限制空區(qū)冒落地表的處理方案。鑒于井下空區(qū)面積大，從井下無(wú)法充填，為此擬從地表空區(qū)正上方施工多個(gè)充填井，將廢石由地表充填井填入空區(qū)。

通過(guò)分析空區(qū)形狀和巖體性質(zhì)，決定采用VCR法由下向上逐層爆破形成充填井。

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

爆破漏斗試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在與VCR法爆井地點(diǎn)巖石性質(zhì)相同的地點(diǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察選擇在275 m中段東側(cè)廢棄的主巷道頂板上。為避免爆破漏斗相互疊加影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性，試驗(yàn)孔間距5 m以上。

1.2 試驗(yàn)參數(shù)

本次試驗(yàn)采用單孔同段爆破漏斗試驗(yàn)，設(shè)計(jì)孔深0.4～1.4 m，共6個(gè)孔。試驗(yàn)炮孔直徑為65 mm。炸藥選用乳化防水炸藥，采用等量球狀藥包裝藥，藥卷直徑為60 mm，藥卷長(zhǎng)度為300 mm，藥包質(zhì)量為0.96 kg。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)爆破漏斗體積與藥包埋深的關(guān)系曲線，確定爆破藥包的最佳埋深為0.54 m，爆破漏斗體積為0.0608 m3。

2 VCR爆破成井

2.1 VCR法孔網(wǎng)布置

以IV線充填井為例，爆破位置位于露天坑北幫,427 m標(biāo)高,井深為70 m。充填井共布置11個(gè)平行鉆孔，孔徑150 mm，分大小圓里外布置炮孔(見(jiàn)圖1)，其中2、3孔連線和4、5、7、11、10、8孔連線平行，6、9孔連線垂直于2、3連線平行于平臺(tái)道路走向，且7、8孔在平臺(tái)上邊坡方向(里邊)。

穿孔設(shè)備為XY—2B型地質(zhì)鉆機(jī)，百米偏心率不超過(guò)0.5 m。

2.2 裝藥結(jié)構(gòu)

圖1 VCR炮孔布置

圖2 VCR法裝藥結(jié)構(gòu)

如圖2所示，先在孔底部用鐵絲吊環(huán)裝封堵環(huán)(水泥塞)，其上倒入干沙，裝沙高度為0.7 m，再用導(dǎo)爆索捆綁一袋乳化炸藥作為起爆藥包放在沙面上，然后裝入所需的乳化炸藥，上面最后覆蓋1 m干沙作為充填堵塞材料。導(dǎo)爆索出露孔口1～2 m，用導(dǎo)爆雷管與導(dǎo)爆索連接，用電子激發(fā)器起爆。

2.3 起爆網(wǎng)絡(luò)及注意事項(xiàng)

(1) 本爆破采用導(dǎo)爆索起爆和導(dǎo)爆管傳爆網(wǎng)絡(luò)，孔外分段(見(jiàn)圖3)。

(2) 每個(gè)孔內(nèi)用2根導(dǎo)爆索；每孔孔外用兩個(gè)18 m微差導(dǎo)爆管與孔內(nèi)導(dǎo)爆索連接，共用20發(fā)(雙發(fā)連接)；最后用反射四通及導(dǎo)爆管腳線將所有孔外導(dǎo)爆管連接成雙閉合環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，另有一條導(dǎo)爆管腳線與起爆電纜相接，用電子起爆器在炸藥庫(kù)值班室起爆。

(3) 每段導(dǎo)爆管雷管捆綁導(dǎo)爆索時(shí)，導(dǎo)爆管聚能穴方向應(yīng)與傳爆方向相同，連結(jié)處用黑膠布纏緊。

(4) 使用瞬發(fā)電雷管，注意防止手機(jī)的輻射影響，在施工導(dǎo)爆時(shí)應(yīng)將手機(jī)關(guān)機(jī)或禁帶手機(jī)入場(chǎng)。

(5) 禁止攜帶易燃易爆物品入場(chǎng)，禁止在爆破范圍內(nèi)抽煙。

2.4 爆破過(guò)程及效果

IV線充填井井深70 m，共經(jīng)歷25次爆破，歷時(shí)30 d，平均每循環(huán)進(jìn)尺2.8 m，爆破成井規(guī)格、質(zhì)量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié) 論

(1) VCR法爆破成井在井下天井掘進(jìn)中已經(jīng)有成功的案例，但天井施工都小于50 m，本次作業(yè)成功實(shí)現(xiàn)高70 m的充填井掘進(jìn)，施工效率高，作業(yè)安全，成本低廉。

(2) VCR法施工天井高度的關(guān)鍵取決于施工鉆孔的精確度，該礦通過(guò)選用XY-2B型地質(zhì)鉆機(jī)，改進(jìn)鉆進(jìn)工藝，使鉆孔偏差小于0.5 m，達(dá)到了VCR法施工要求。

(3) 施工時(shí),藥包上方細(xì)沙的充填高度要嚴(yán)格控制，要保證爆破后既不堵孔又能起保護(hù)孔口的作用。

(4) 多孔爆破過(guò)程中一旦出現(xiàn)孔底高差大于0.5m時(shí)，要先處理超深孔，然后再進(jìn)行后面的作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳 何.金屬礦山地下大量采礦爆破技術(shù)及應(yīng)用培訓(xùn)材料[R].北京：北京礦冶研究總院，2010.

[2]戴獻(xiàn)瑞,沈 鋼.我國(guó)大直徑深孔采礦技術(shù)評(píng)述[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),1992,12(S1)：109-115.

[3]張向上.礦業(yè)工程師實(shí)務(wù)全書(shū)[M].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，2004.

[4]孫忠銘，陳 何，王湖鑫.束狀孔等效直徑當(dāng)量球狀藥包大量落礦采礦技術(shù)[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2006，26(S2):4-6.

[5]林德余.礦山爆破工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1993.