陆正来LuZhenglai（铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿，安徽244031）
摘要：针对冬瓜山铜矿千米深井矿床矿体和围岩的力学特性和地质特征，对深部开采光面爆破技术进行了现场试验研究。详细介绍了开拓中光面爆破的参数选择、施工方法及工艺。试验表明，本文的爆破技术能够起到良好的爆破效果，对控制巷道的稳定性和超欠挖能够起到积极的作用。
关键词：深部开拓；光面爆破；参数选择；施工技术
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）02-0205-02
1工程概述
冬瓜山铜矿是我国首次开采千米（+95m～-1025m）、日产万吨的特大型金属矿山。采用竖井斜坡道开拓，堑沟式底部结构，其开拓、采准工程量大，巷道布置在-670m～-875m之间；巷道断面和跨度较大，由于地压大；普通方法爆破，增加巷道轮廊外裂隙区范围，围岩强度减小，巷道的稳定性差；同时，造成巷道开挖面凸凹不平，由于受地压活动或采矿爆破震动影响，频繁发生冒顶片帮现象严重，顶帮板管理困难，并带来了严重的安全隐患。钢筋混凝土（喷、锚、网）支护率达100%。不仅使生产成本大幅提高，还严重滞后了后续采矿作业。
2地质状况
大理岩：为矿体的直接顶板，细粒、薄～中厚层状，岩石f系数平均为6.39，属坚硬岩石，该岩体的主要危害在裂隙发育地段力学强度相对较低、易垮落、片帮。石英闪长岩：主要在矿体的底板沿脉，块状及整块状结构，由闪长岩类和脉岩组成，f系数平均13.0，属坚硬岩石，主要危害是在含水裂隙附近遇水易风化。石英砂岩：为矿体的直接底板，层状结构，岩性为砂岩、石英砂岩、局部为粘土岩，f系数平均15.0，属坚硬岩石，主要危害为局部的层状粘土岩，易形成层间滑脱而造成片帮冒顶。主矿体：上部为含铜磁黄铁矿，f系数15～20，较稳固，下部为含铜蛇纹岩，f系数3～10，因其中所含的蛇纹岩、绿泥石、滑石、石膏等强度低的矿物，造成该地段易风化、垮落、岩体极不稳定，是冬瓜山矿段垮帮冒顶现象最严重地段。
3爆破方案设计
3.1爆破参数的选择
光面爆破参数选择主要与地质条件有关，其次是炸药的品种与性能，巷道开挖断面的形状与尺寸，装药结构与起爆方法。冬瓜山铜矿深部矿床开拓巷道主要为角岩化粉砂岩或石英岩，开拓和采准均采用先进的Rocket281无轨凿岩台车，孔径为42mm，孔深为300mm；全断面法开挖断面的面积为16.507m2，采用火雷管和塑料导爆管孔内秒差雷管起爆。
3.1.1周边眼间距（E）
周边眼间距取值范围应为E=（12～16）d=42×（12～16）=50～67cm之间，通过现场试验和施工经验数据，E=60cm。
3.1.2最小抵抗线（W）
周边眼最小抵抗线与开挖的巷道断面大小有关。在断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落，最小抵抗线可以大些；断面小，光爆眼所受到的夹制作用大，最小抵抗线可以小些。最小抵抗线与岩石的性质和地质构造也有关，坚硬岩石最小抵抗线可小些，松软破碎的岩石最小抵抗线可大些。冬瓜山矿体底部f系数平均15.0，属坚硬岩石。确定最小抵抗线。W=（1～1.25）E=60×（1～1.25）=60～75cm。由于断面较大，通过现场试验和施工经验数据，W=60cm。
3.1.3周边眼装药量
在坚硬岩石施工，满足光面爆破要求，通常炮眼装药集中度应采用0.15～0.25kg/m；q=QEB；式中:q——装药集中度，kg/m；Q——单位体积耗药量，kg/m3；E——周边眼间距，m；W——最小抵抗线，m。
3.1.4不耦合系数
不耦合系数与装药集中度成反比关系，根据不耦合装药理论，爆炸压力随着不耦合系数值的减小而增大，而破坏周边岩壁。采用不耦合装药结构，装药与孔壁之间的空隙中一般为空气，由于空气的可压缩性大，炸药爆炸产生的冲击波峰值压力传到孔壁时已发生了很大的衰减，对开挖轮廓处围岩起缓冲作用。根据施工经验数据，坚硬光面爆破不耦合系数应控制1.5～2.5范围内。不耦合系数=炮孔直径/药包直径。
3.2炸药及填塞方式
对光面爆破作用影响的炸药性能参数主要有炸药密度、爆速、锰度、爆轰压力和爆炸压力等，而冬瓜山矿主要使用的炸药有两种，硝铵炸药和乳化炸药，其性能参数有较大差距，对光面爆破效果影响很大；所以在装药量、爆破参数和装药结构上通过现场试验和施工经验数据，不断调整，以确保光面爆破效果。
3.2.1炸药
（1）采用硝铵炸药，周边眼药卷直径25mm，重80g，周边眼采用空气间隔装药；辅助眼药卷直径32mm，重150g，辅助眼采用连续柱状装药；3个直径为89mm的槽孔不装炸药，作为爆破自由面。采用黄泥堵塞，堵塞长度10～20cm。
（2）采用乳化炸药，周边眼药卷直径32mm，重150g，周边眼采用眼底集中空气柱装药；辅助眼药卷直径35mm，重200g，辅助眼采用连续柱状装药；3个直径为89mm的槽孔不装炸药，作为爆破自由面。采用黄泥堵塞，周边眼堵塞长度＞30cm。
全断面开挖断面面积：16.507m2，掘进长度按3.0m考虑。掏槽孔直径：89mm。
3.2.2装药结构与秒差时间
（1）硝铵炸药：起爆顺序由内到外，辅助掏槽眼——辅助眼——周边眼——底板眼；采用多段秒差起爆（由内向外1～10段）；周边眼装药结构，小直径药卷（Φ25）空气间隔装药，每卷一个间隔，捆绑在导爆索上，克服底部炮眼的阻力，在炮眼底部增加药量。
（2）乳化炸药：起爆顺序由内到外，辅助掏槽眼——辅助眼——周边眼——底板眼；采用多段秒差起爆（由内向外1～10段）；周边眼装药结构，直径药卷（Φ32）眼底集中空气柱装。
采用这种装药结构，由于炮眼孔内全长均有空气，孔口用炮泥堵塞，爆炸气体有足够的膨胀空间。
采用乳化炸药的不耦合系数=炮孔直径/药包直径=42/32=1.31；
但对于整体性较好，较坚硬的岩石，光面爆破效果好，半孔率高。
4体会
本次光面爆破的试验与应用，半孔率均达80%以上，超挖量6%，无欠挖现象，取得了良好的光面爆破效果，达到了预期的试验效果，保证了施工质量与进度要求。
可供类似工程参考的主要经验有：
（1）理论上小直径药卷有利于光面爆破，且效果良好；但实践证明使用普通药卷，只要合理地选用炸药品种，选择合理的爆破参数，优化装药结构，就能取得较好的光面爆破效果。
（2）根据不同的岩石的结构构造，坚硬和破碎程度，应选取不同的光爆参数。
（3）严格控制施工精度，将周边眼的外插角控制3～5°范围内，开眼位置误差≤5cm；槽孔深度应超辅助眼20cm。并按炮眼布置图进行检查，力求所有炮眼、眼底在同一平面上。
（4）按炮眼设计图要求的长度进行堵塞，所用黄泥粘性要好。
对于实际工程来说，由于具体条件和影响因素的千差万别，理论、试验和应用一定要与实际情况相结合，掌握各掘进段的地质构造，根据不同地段围岩的性质，随时调整光面爆破的各种设计参数，只有通过现场不断地试验和改进，才能获得比较符合现场条件的光爆参数。最终取得预期的光面爆破效果。
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