地下矿山工程井巷掘进爆破技术探讨

地下矿山工程井巷掘进爆破技术探讨

张洪波 李 伟

[ 山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，山东 莱州 261400]

摘要 现阶段，地下矿山爆破施工技术水平有了极大的提升，能够有效地提升采矿强度，更好的推动经济效益的健康发展，具有非常重要的作用。然而，由于不同爆破技术的安全要求是不一样的，做好对爆破技术的研究能够极大的提升井巷掘进工程的施工水平，有效减少开采成本。本文对地下矿山工程的井巷掘进爆破技术进行了分析，并根据焦家金矿部分工程实际应用情况，分享相关参数。

关键词 地下矿山工程；井巷掘进；爆破技术

引言

矿产开采是指从地壳中挖掘矿物并将其送到选矿厂进行加工的过程。通过爆破开挖矿体对周边围岩可以产生良好的效果。

一、地下矿山工程井巷掘进爆破的表征

在地下采矿工程项目中，矿体周边围岩主要具有以下特点：一是具有不同硬度的岩石。二是矿体周边围岩的岩层强度普遍较低，且普遍呈碎片状。三是岩层表现出不同的发育状态和结构层理特性。四是不同岩层之间的黏附程度不同，蚀变及泥化带强度较低。

二、岩石井巷掘进爆破机理

目前，爆破破岩是巷道掘进作业中的一道重要工序。爆破的效果和质量直接影响装岩、支护等其它工序的效果和质量，也直接关系到井巷掘进施工的安全。井巷掘进爆破的目标是在安全条件下确保岩体的高质量爆破。有助于岩石装载机在爆炸后的铲装效率。

为确保井巷掘进爆破的安全性，需要合理的布置爆破孔，合理的设计爆破参数。

地下掘进工程因工作面自由面少，而且狭窄，四周岩体对爆破有夹制作用，在工作面上布置的炮孔按照起爆破顺序分为掏槽孔、辅助孔和周边孔。在开挖工作面上高度1200-1500mm位置设置少量爆破孔（眼）即掏槽孔，爆破后在作业面形成缺口。首先，掏槽孔（眼）布置方式包括两大类，有斜眼掏槽和直眼掏槽。斜眼掏槽有单斜掏槽、锥形掏槽、楔形掏槽、扇形掏槽。直眼掏槽形式有龟裂式（缝隙式）掏槽、角柱状（筒形）掏槽、螺旋掏槽。在地下井巷掘进巷道的爆破工作中，应根据地质条件的适应性、施工技术的可行性，选择合理的掏槽方式，确保技术可行且经济合理。

光面爆破方法是一种新型的地下掘进爆破方法，广泛应用于地下隧道及井巷掘进等工程的超挖控制。光面爆破的特点是工作面平整光滑，光面爆破最终形成最大的轻爆破。关于软爆破的机理有多种学说，炸药爆炸瞬间形成冲击波压力效应和高温高压爆破气体的准静压效应。软爆措施主要包含小爆炸速度以及小炸药密度，对光爆破裂孔进行适当加密，同时起爆，实现相应的爆破效果。

三、爆破施工超挖原因

结合以往爆破经验，详细的分析项目现场的围岩特点，发现爆破施工出现超挖的原因有：首先，由于岩层的拉伸破坏，所造成的过度开挖问题。需要结合施工现场的围岩特点进行详细的分析，每个岩层都具有分层特征，上下岩层的强度以及整体的岩层结构都是不一样的。爆破作业产生一个大的动态载荷循环，加载岩体，导致内部结构出现过度挖掘。其次，如果掘进工程围岩的两个高强度岩层之间存在薄弱的基岩层，弱围岩与强岩层之间的边界会出现崩塌，也会造成严重的超挖问题。在阻抗较高的岩体中传播，在岩体的交界处包含压缩波透射、反射的压缩波。在拉应力的作用下，法向的拉应力弱岩体结构也会沿着平面形成洞穴，形成了超挖情况。最后，如果爆破时岩石出现裂缝，即岩石中存在较大的结构面，当结构面通过爆破孔时，结构面受到半静态影响。当出现压力爆破的过程中，由于爆破产生的应力波的反射和拉伸，结构表面会沿着较弱的表面坍塌。

四、地下矿山工程井巷掘进爆破技术的应用方式

1、提高施工精度

通过对理论和施工实践进行分析可以发现，提高施工精度能够极大的提升井巷掘进光面爆破的施工质量。在进行掘进的过程中，需要通过运用爆破方法，对井巷掘进的精度进行控制。在施工的过程中，需要把钻孔的偏差控制在要求的范围内，巷道轮廓形状的误差控制在5-15cm范围内。

2、爆破技术控制开挖

根据工程的岩体特性分析，通过对炮孔直径的合理设计，能够极大的减少炮孔壁在非粘结方向所收到的冲击波，减少爆炸的能量损失，同时会在爆破的作用下让裂纹进行快速的扩展。此外，为了从爆破技术的角度控制轮廓，应根据周围围岩的密度系数，合理选择和控制炮孔与周围岩层之间的距离，以确保形成相对规则的轮廓。

3、参数控制

第一，炮孔直径。炮孔直径对爆破效果有着直接的影响。如果爆破孔的直径非常大，则荷载的直径也会有相应的增加，这也让爆破更加的集中，爆破的整体进度以及稳定性也会随之提高。如果炮孔直径过大，则会降低凿岩速度，炮孔数量会减少。根据凿岩设备、炸药的特点和开挖的实际情况，进行充分的分析和试验，选择合适的炮孔直径。

第二，炮孔深度。炮孔深度是指从孔底到作业面的垂直距离，从岩石开挖爆破的一般施工来看，炮孔深度是爆破中非常重要的参数，因为直接影响到爆破的各个环节。开挖深度也会对施工进度、爆炸效应以及所用材料造成极大的影响。合理的炮孔深度应控制在巷道规格中最大尺寸的0.7-0.8倍。

第三，孔间距。在明确岩层特性以及巷道断面尺寸的过程中，需要选择合适的爆破孔直径和深度、炸药用量、每排爆破孔数量以及荷载量。调整孔数、孔间距以及相应的荷载参数，根据岩石性质而定，一般辅助孔间距为400-800mm，周边孔间距为500-900mm，周边孔与巷道轮廓的距离需要控制在100-150mm范围内，底孔孔口高于巷道底板100-200mm，孔底低于底板100-200mm。对于软岩，周边孔之间的距离需要为200-300mm，但该数据不是一直不变的，但需要结合具体情况做好调整。

第四，炮孔装药量。掏槽孔装药量为孔深的0.8-0.9倍，辅助孔为孔深的0.5-0.7倍，底孔为孔深的0.5-0.7倍，抛渣爆破时，每孔增加1-2个药卷。帮孔和顶板孔为孔深0.2-0.3倍，光面爆破应采用空气间隔装药。实际施工过程需要结合岩体结构和试爆参数情况进行调整。

第五，填塞长度。填塞的炮泥是用沙、黏土、水的混合物，配比为4:5:1。一般情况下，充填长度与炮孔直径之间需要保持相应的比例，填塞长度为炮孔直径的12-20倍左右，充填长度至少500mm。

第六、起爆顺序及网路

平巷掘进一般采用孔内延期雷管实现顺序起爆。工作面上的炮眼应按掏槽眼、辅助眼、帮眼、顶眼、底眼的先后顺序起爆，以使先爆炮眼所形成的槽腔可作为后爆炮眼的自由面。起爆顺序的间隔时间可采用秒延期或毫秒延期。实践证明，毫秒延期爆破可获得良好的爆破效果，比秒延期爆破有明显优势。

结语

为了防止在地下采矿施工的过程中出现掘进爆破巷道轮廓破裂的情况，需要结合工程的具体特点，对破裂原因进行分析，并采取相应的改进措施。爆破施工主要是运用软爆破法，通过运用不耦合装药法，极大的减少炸药对孔壁所造成的破坏，有效提升爆破效果。此外，井巷掘进的施工质量主要是对提升施工精度、有效地减少周围的软岩荷载、合理设置炮孔的直径、对荷载结构进行选择、有效地调整光面爆破参数等措施，从而提升整体的安全性。

参考文献

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