孔维宁
中国水利水电第十一工程局有限公司 河南 三门峡 472000
摘要：中深孔爆破一次成井技术主要是利用钻机一次性施工炮孔并至下而上全断面一次爆破成型的施工工艺。相对于其他施工方法具有安全可靠、工期短、费用低、人工劳动力少等优点，是目前比较先进的盲天溜井施工方法。现阶段制约中深孔一次爆破成井技术推广使用的主要因素有:①炮孔施工质量要求高，对于炮孔偏斜率、炮孔位置，所成炮孔的完整性具有高度的要求;②爆破图设计复杂，爆破图设计必须高度重视掏槽孔夹制力，爆破补偿空间、槽腔空间及爆破先后顺序雷管段位;③爆破炸药要求严格，采用硝酸铵油炸药，炸药粘度、装药密度必须符合施工要求，严禁出现炸药结块而导致炸药爆力不足、装药不均匀、返粉率较高的问题。
关键词：中深孔；爆破；一次成井技术；研究
1 中深孔爆破一次成井施工工艺
中深孔爆破一次成井过程主要包含爆破设计、钻孔、装药爆破、出渣4个重要环节，而爆破设计、钻孔及装药爆破质量是中深孔爆破一次成井能否实现的关键性因素。
1.1 钻孔工艺
深孔质量是一次爆破成井技术成功的保障。前苏联某矿山试验表明，全段高爆破一次成井，天井高度可达25 m，钻孔一般选择125 mm及150 mm的钻头，且任何高度的天井采用大型钻孔优于小型钻孔，尤其是高度大于18 m左右的天井，选用不小于108 mm的钻孔效果较好。目前可供选用的主要有90#机、潜孔钻机、1354/1254凿岩台车，这些设备可以在巷道中高效地、全深度地施工成井所需全部炮孔。表1是ZGF-100气动式潜孔钻机参数。
中深孔爆破法对钻孔的要求主要有开孔的准确率、钻孔偏斜率。深孔偏斜会直接导致孔口孔底抵抗线不一致，造成岩体拒爆悬顶、爆破深度不够，爆破提前衰减。为保证深孔偏斜率满足爆破要求，不仅需要钻机具备良好的性能和精度，还需操作人员拥有良好的凿岩操作水平。由于爆孔深度大、直径大，岩体结构复杂很容易造成偏斜。为防止钻孔精度不足，减小炮孔偏斜率，需采取以下措施。
表1 ZGF-100气动式潜孔钻机参数
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（1）开钻前，根据设计要求检查凿岩空间及作业环境，测定天井方位角及倾角，给出中心孔及深孔点位，逐一标定，然后安装调整好钻机位置使之符合施工要求，钻进施工时做到平、直、齐、准。
（2）开孔时，严格控制钻孔速度，当开孔至10～20 cm，对于钻孔采用角度仪等仪器重新进行校核定位，如有必要可在孔口钻杆上安装套管，在钻杆位置安装导向器及导向接头，当钻进至破碎区域时，应当适当降低冲击冲压及转进速度，一般控制在正常钻进参数的1/3～1/2，防止钻孔发生大偏移，造成窜孔及底孔抵抗线过大的现象。
（3）钻孔完成以后，采用坡度规及胶管，或者测孔仪器，对中深孔进行检测，若中深孔角度及深度不符合设计要求，需进行补孔或者其他补偿措施，对于作废的空孔进行充填或者其他阻塞措施处理。
1.2 炮孔布置及爆破工艺
中深孔爆破按照爆破方法可分为掏槽法、漏斗法、分段法;按照掏槽方式的不同又可分为直线掏槽、桶形掏槽、楔形掏槽及螺旋掏槽，其中以桶形掏槽法最为常见。桶形掏槽法以空孔及施工硐室作为爆破自由面及补偿空间，掏槽眼起到扩大自由面、形成槽腔，提供爆破补偿空间的作用，辅助孔及周边孔完成最终成井目标。
（1）炮孔间距确认。
深孔掏槽爆破成腔，是采用一个或者数个不装药的孔作为初始自由面和爆破补偿空间，其容积需容纳爆破松动后的松动岩石。通过计算，空孔及掏槽孔的步孔间距m[2，3，5]为
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式中，d、D分别为空孔及掏槽孔直径，mm;k为补偿系数，1.12+0.01f（岩石硬度），也称碎胀系数。
（2）装药结构。
堵孔目前一般采用现场制作炮泥或特制水泡泥进行堵孔，炮孔锁口采用双楔形木楔及软管，防止炮泥掉落。起爆方式主要采用孔口孔底同时起爆、孔底起爆、孔口起爆、导爆索全长起爆等几种方式。当钻孔发生穿孔、窜孔时一般采用孔中、孔底联合起爆。整体起爆网络采用毫秒延期分段起爆，且所选择的延期时间既要保证能够爆开岩体，又要保证岩体能够实现抛掷。
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式中，U为炸药爆速，m/s;Q为装药量，kg;M为爆破岩体量，kg;h为爆破高度，m;v为抛掷速度，m/s;为岩体下降速度，m/s。
（3）装药密度。
深孔爆破法由于钻孔偏斜、孔径随钻孔深度衰减、爆破补偿空间不足、装药节奏控制困难等，当掏槽孔装药密度过大时，极易造成槽腔挤死、槽腔过度粉碎及临孔带炮等情况;当装药密度不足时也容易造成装药孔爆轰波衰减加剧、爆轰冲量下降，无法崩落孔底矿岩，甚至拒爆悬顶等现象。因此，掏槽孔的每米装药量（q）即装药密度必须满足传爆要求及爆破施工要求。每米装药量的大小主要取决于该孔的最小抵抗线和自由面的宽度、岩石及炸药性能。
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式中，L掏槽孔距离空孔中心距，kg/m;β掏槽孔空心以空孔2个自由面的夹角，（°）。
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2结 论
（1）当掏槽孔直径与空孔直径一定时，两孔之间的孔心距将成为能否形成槽腔的关键性因素，当m越大，两孔之间夹致力越大，可能出现补偿空间不够，炮孔出现挤死或拒爆现象;m越小，施工难度越大，精度要求越高，但是同时形成的槽腔也越小不利于后续成型爆破，所以m的取值至关重要。且岩石爆破破碎时会产生碎胀现象，掏槽爆破过程中，若没有足够的补偿空间，岩渣爆破抛出槽腔过程中与腔壁之间的摩擦阻力增大，会大大提高破碎岩体在槽腔内固结或组拱的可能性，所以在施工条件允许的条件下应当尽量增加空孔数量及增加空孔直径，扩大初始爆破补偿空间。
（2）基于中深孔微差爆破破岩机理、爆破补偿空间机理及装药密度理论，预爆岩体×K≤Sb+Syy，单孔装药密度掏槽孔大于周边孔大于辅助爆破孔，选择的延期时间应当尽量延长。
（3）普朗铜矿通过对中深孔一次爆破成井研究与应用，不断进行试验改进，成功地完成了一次成井爆破研究，摆脱了聚矿槽天井由于受大孔台车故障影响而无法形成763 mm大孔、无法爆破的尴尬局面，同时也为国内实现中深孔爆破一次成井（大于12 m）试验提供了成功借鉴。
参考文献
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