地下采矿大直径深孔爆破研究

地下采矿大直径深孔爆破研究

张映红

云南锡业股份有限公司老厂分公司云南省个旧市661000

摘要：地下开采作业具有多重危险，深孔爆破是开采作业的一部分，有助于地下开采作业的良好开展。深孔爆破技术，具有钻孔大小控制、炸药消耗低等优势，为地下开采提供的作业环境，有利于提升开采生产效率，并且能够与其他爆破技术配合使用。本文对地下采矿大直径深孔爆破进行分析，以供参考。

关键词：地下采矿；大直径；深孔爆破；研究

引言

中国地下矿山最常用的采矿技术是大直径深孔爆破技术，回收效率和安全性高，投资成本低，爆破规模大，爆破震动大，不利于矿区的稳定；炮孔深度过大会导致炮孔偏差，也会对爆破效果产生一定影响。因此，重要的是采取有效措施，通过分析深孔作业设备造成的问题，确保有效和安全的采矿。

1深孔爆破技术的优势分析

1.1能有效提高矿山安全生产水平

深孔爆破技术在矿山的应用可以有效地提高矿山的安全生产。深孔爆破与传统爆破相比，优化了钻孔深度和直径。钻孔深度和直径在精确控制采场或矿房过程中起着重要作用。在保证围岩稳定的条件下，深孔爆破可以有效解决多孔爆破问题，从根本上提高开采安全，爆破震动的作用下产生裂隙，降低了岩体致密性，深孔爆破能有效地解决多孔分步爆破问题，从根本上提高开采安全性。

1.2实现矿产资源高度整合，提高经济效益

深孔爆破技术可以有效优化生产和开采条件，实现矿产资源的高度一体化。提高生产规模，提高矿业公司的总体生产能力，确保经济效率，并在日益激烈的市场竞争中占有更大的优势。采用机械破岩不仅回采效率低、回采难度大，而且增加了机械设备故障率，不利于工作面安全回采。深孔爆破技术对生态环境的影响有限，能够有效地将采矿的经济和社会效益结合起来。由于工作面埋深浅，顶板厚硬，开采过程中顶板易悬顶，悬顶破断后易造成强矿压显现，对安全生产造成不利影响。因此，需通过深孔预裂爆破对坚硬顶板进行强制放顶处理，保证工作面安全回采。

2深孔爆破技术在矿山生产中的应用过程

2.1前置打孔作业

实际钻孔位置应符合孔网参数：孔间距、排间距、最小抵抗线，合理避免岩体破碎。为保证爆破作业的顺利进行，应选择明显延迟的区域和远离钻孔的岩性穿越区域。此时，还应注意阻力线过小引起的小孔距离问题和超标准设置引起的炮孔或炮眼问题。综上所述，应根据安全保护要求、所需有效钻孔数量和工作面条件确定潜在需求。采矿作业时，可选择垂直深孔或倾斜深孔。前者应用广泛，但施工困难，但能有效降低爆破成本。后者的施工成本低，但钻井费时，工作费时。一般情况下，垂直深孔是最佳开采方案。

2.2爆破作业

深孔爆破的是炮孔施工后从装药到爆破作业的整个过程。根据爆破炮孔数计算合理的装药量，以确保单一爆破效果，同时最大限度地减少爆炸安全风险。同时，成本必须在合理的限度内控制，不得超过需求限度。爆破效果是根据矿石稳固程度选择合理的炮孔施工孔网参数来实现。根据基本爆破效果下的装药量上限，进一步控制装药量。但应注意单次爆破的效率，避免重复爆破。

3地下采矿大直径深孔爆破中存在的问题

3.1炮孔打偏及采场稳定性

在实际操作时，或由于人为操作失误，或因为地理情况比较复杂、炸药的质量问题，都会造成炮孔的打偏的现象。而这种现象会严重影响采场的稳定性，以及施工成本。采场的稳定性对施工安全是一项巨大的考验，只有一个稳定的施工采场条件才能保障施工人员的生命安全。而爆破是影响采场稳定性的关键环节，尤其是在岩层不稳定和中等稳定的矿山中。

3.2破顶技术和回采边界不规范

破顶技术的使用时不能很好地依据地质数据对最大单响用药量和爆破规模进行测量，易引起一次性爆破规模过大的现象。在地下大直径深孔采矿中，回采边界的不规范，造成相邻回采矿区之间的回采率增加。

3.3柱状药包全孔侧向崩矿

全孔侧向爆破是沿采场整个高度利用ＶＣＲ法爆破形成竖向切割槽作为自由面,其余炮孔采用柱状药包全孔一次侧向爆破。柱状药包落矿是ＶＣＲ法的变形方案。其特点是：1)药包爆破通常使用低威力乳化炸药,降低了爆破成本；2)采场爆破频率低,装药工艺简单,每个炮孔爆破次数减少,减少爆破作业量；3)爆破能量利用率低,爆破效果差,大块率为6%左右；4)爆破规模大,最大单响药量难以控制,爆破对采场稳定性的破坏严重,且对孔壁破坏作用较大,容易产生堵孔和冲孔现象。由于上述特点,该法单独应用较少。

3.4大直径深孔爆破存在的主要问题

地下采矿大直径深孔爆破技术在我国取得了较大的发展,不过在推广应用中爆破施工也暴露出不少问题,主要如下：1)采矿效率与采场生产能力偏低,爆破炸药单耗与采矿成本偏高；2)不能通过合理的爆破设计协调好提高大直径深孔采矿采场回采阶段高度和平面尺寸,实现采矿作业高度集中和控制最大单响药量和爆破规模的关系；3)大直径深孔凿岩设备短缺,凿岩效率低、钻孔精度差,从而导致爆破参数紊乱,特别容易造成炮孔底部间距过大或过小,难以取得预期的爆破效果；4)在大直径深孔采矿中,一步骤矿房回采边界不规整,造成相邻矿体回采贫化损失率增加甚至难以开采；5)对采场稳定性监测缺乏有效的手段,随着地下金属矿向深部开采发展,有效的稳定性监测手段将更为重要。铜绿山铜铁矿多年一直采用大直径深孔采矿法,其爆破工艺也存在上述问题,严重影响了大直径深孔采矿法的开采效果和推广应用。为此,提出了以下改进方案。

4解决措施

4.1装药结构及起爆技术优化

在采矿过程中，采用定期的空气加载和精确的起爆技术，逐层降低了直径较大的深孔的破碎率，并提高了射击质量。空间期负荷可降低反应波的峰值压力，减少岩石破碎和损伤所消耗的爆炸能量，促进岩石破碎，同时减少孔隙药物的数量和爆炸的振动。精确的起爆技术，逐孔逐层，主要依靠导爆管雷管的精度。对炮管内每一层炸药的爆炸时间和空间进行分类，以确保每一层炸药的自由表面足够。为了进一步降低爆破震动以及提升爆破质量，还需要增加炮孔中爆炸能量的使用，这与延长时间(孔之间和孔内的连续延长时间)和由此增加的动态自由曲面有关，因此可以使用载荷方法。

4.2爆破施工组织优化

在爆破前，主要目的是确保爆炸区和空中提取区的安全和保护，使其免受冲击波的危害。根据药品表面负荷较高，如果出现装药过程中无法装药辊的问题，应联系有关技术人员解决；技术人员收到并填写货物后，负责货物的人员可以撤离。根据相关设计要求和安全规定连接启动网络，让技术组长全面检查、发现问题并及时解决。爆炸后检查爆炸效果、通风系统和井下安全。

4.3控制炮孔打偏概率

为实现孔、炮孔直径和精度、炸药质量等进行验收和测量。严格控制炮孔在实际操作中的偏差概率。购买大口径钻井设备的能力不仅有助于提高钻井效率，而且有助于提高钻井精度，最终实现控制整个火炮孔质量和确保射击产生预期效果的目标。同样数量的炸药大大增加了采矿产量，增加了采矿产量，增加了炸药数量，降低了投资者的开采成本，提高了生产效率。

4.4改进采场破顶技术

大口径深孔爆破技术通常使用大功率可模拟炸药，以增加爆炸的碎裂效果，延长气体膨胀时间，从而不可避免地增加采矿场顶板碎裂的可能性。为了避免因破战场爆炸规模过大而造成炮孔倒塌，必须注意控制爆炸规模和药品数量。上板连接区域分为多个区域，每个区域均采用分段侧拉方法。这样，在不降低实际拍摄效果的情况下，采集现场的破损屋顶作业不会受到影响。

结束语

目前，中国地下矿山大口径爆炸研究尚处于起步阶段，许多法规仍不完善。最常见的方法是将球囊与分段侧射相结合，需要进一步研究其他改进的方法。只有这样，才能提高生产能力，降低开采成本，确保采矿生产的长期稳定和可持续发展。

参考文献

[1]王成吉.近空区露天矿安全开采技术分析[J].矿业装备,2019(06):60-61.

[2]张纯锋.中深孔孔底装药微差起爆处理悬顶[J].中国金属通报,2018(12):81-82+85.

[3]罗佳,柳小胜,宋嘉栋,林卫星,詹进,欧任泽.地下采矿切割槽形成技术研究[J].有色金属(矿山部分),2018,67(06):14-19.

[4]肖文涛.地下金属矿山采场溜井堵塞处理及预防措施[J].现代矿业,2017,31(06):27-28+31.

[5]胡龙飞,方杨,王义顺,王龙.某破碎厚大铀矿体探采中的问题及改进方案[J].铀矿冶,2017,33(03):126-129.