ＳｅｒｉａｌＮｏ．６１９Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０２０
现 代 矿 业
ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
总第６１９期
２０２０年１１月第１１期
罗根平（１９８８—），男，工程师，５７１１９９海南省海口市琼山区。
罗根平 黄华桃 陈 林
（云南金诚信矿业管理股份有限公司）
摘 要 目前中深孔爆破一次成井普遍存在断面小、深度低的特点。一般深度都控制在１２ｍ以内，
２０ｍ左右一次爆破成型的盲、天溜井案例较少，且多为失败案例。但随着科技进步，设备更新，开采
分段逐渐严格，天溜井施工工艺要求也逐渐增大。为保证中深孔爆破的安全与高效，试验、研究中深孔爆破一次成井技术，从爆破设计、参数、设备选型等方面，实施了一种高效的中深孔爆破一次成井实例，对一次成井施工技术的研究具有重要意义。
关键词 中深孔爆破 一次成井 爆破设计 爆破实例ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２０．１１．０１１
ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰｒｉｍａｒｙＷｅｌｌＦｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｅｄｉｕｍ ｄｅｅｐＨｏｌｅＢｌａｓｔｉｎｇ
ＬＵＯＧｅｎｐｉｎｇ ＨＵＡＮＧＨｕａｔａｏ ＣＨＥＮＬｉｎ（ＪｉｎｃｈｅｎｇｘｉｎＭｉｎｉｎｇＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｕｎｎａｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｔｔｈｅｔｉｍｅｏｆｍｅｄｉｕｍ ｄｅｅｐｈｏｌｅｂｌａｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｗｅｌｌｉｓｇｅｎｅｒａｌｌｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｍａｌｌｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｄｅｐｔｈ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｐｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｉｎ１２ｍ，ａｎｄｔｈｅｒｅａｒｅｆｅｗｃａｓｅｓｏｆｂｌｉｎｄａｎｄｓｋｙｓｌｉｄｅｗｅｌｌｓｆｏｒｍｅｄｂｙｂｌａｓｔｉｎｇａｒｏｕｎｄ２０ｍ，ａｎｄｍｏｓｔｏｆｔｈｅｍａｒｅｆａｉｌｕｒｅｃａｓｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｉｔｈｔｈｅａｄｖａｎｃｅ
ｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｒｅｎｅｗａｌｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｍｉｎｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｈａｓｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｓｋｙｓｌｉｄｅｗｅｌｌｈａｖｅｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｍｅｄｉｕｍ ｄｅｅｐｈｏｌｅｂｌａｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｅｘａｍｐｌｅｏｆｍｅｄｉｕｍ ｄｅｅｐｈｏｌｅｂｌａｓｔｉｎｇｏｎｃｅｗｅｌｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｏｎｅ ｔｉｍｅｗｅｌｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｍｅｄｉｕｍａｎｄｄｅｅｐｈｏｌｅｂｌａｓｔｉｎｇ，ｐｒｉｍａｒｙｗｅｌｌｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｂｌａｓｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，ｂｌａｓｔｉｎｇｅｘａｍｐｌｅ
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［１］
。
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段位；③爆破要求严格，采用硝酸，粘度、装药密度必须符合施工要求，严禁出现结块而导致爆力不足、装药不均匀、返粉率较高的问题。 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
149aa
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２
５ｍ［２］
，钻孔一般选择１２５ｍｍ及１５０ｍｍ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１８ｍ左右的天井，选用不小于１０８ｍｍ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Ｚ
ＧＦ 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
表１ ＺＧＦ １００气动式潜孔钻机参数
型号钻孔直径／ｍｍ钻孔深度／ｍ适用岩石硬度冲击器型号／ｍｍ气压／ＭＰａ耗气量／（ｍ３
／ｍｉｎ）转速／
（ｒ／ｍｉｎ）一次推进长度／ｍＺＧＦ １００全气动
８３～１３０≤２５ｆ＝６～２０８０～１１００．５～０．７９～１２１１０～１６０１
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。
（
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１０～２０ｃｍ，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［３］
，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［４］
。
（
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
ｍ＝０．７８５（ｋ＋１）Ｄ２＋（ｋ－１）ｄ
２
（ｋ－１）（Ｄ＋ｄ）
，
（１）
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、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［１ ２］
。
ｔ＝
数据加密存储ｈ
ｖ，ｖ＝Ｕ／２Ｑ２槡
Ｍ
，（２）
式中，Ｕ为爆速，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、岩石及性
能［
６］
。ｑ＝１．６（Ｌ－Ｄ２）（ｓｉｎβ２
）
３
２，（３）
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，
（°）。ｑ＝０．６Ｌ（ｓｉｎβ
）－３
２
．（４）
２ 中深孔一次爆破成井方案实例
２．１ 工程条件
云南迪庆有普朗铜矿是年生产量达１２５０万ｔ／ａ的特大型矿山，采用自然崩落法进行开采，平均崩落高度２００ｍ，最高崩落高度３７０ｍ。目前矿山已经基本进入达产阶段，但由于西南部岩体极度破碎，断层交错，采准爆破工程难度大，尤其是聚矿槽天井爆破。为摆脱聚矿槽天井爆破受大孔台车故障影响而无法形成７６３ｍｍ大孔，特选用潜孔钻机进行深孔凿岩，进行一次爆破成井试验研究，进而降低大孔台车故障对聚矿槽爆破进度的制约，使施工进度满足达产要求。聚矿槽间距３０ｍ×３０ｍ，梅花形布置，聚矿槽切割井规格为２ｍ×２ｍ×１７．５ｍ，主应力为东西走向，岩石普氏系数ｆ＝８～１２，西南部位主要属于Ⅲ—Ⅳ岩体，
岩体节理发育，可崩性良好。２．２ 爆破方案设计
中深孔爆破一次成井即全深度一次钻孔、装药、微差爆破，进而一次性形成完整的盲深天溜井的施工工艺。
（１）钻孔设备。根据现场岩石地质条件，岩体基
总第６１９期现代矿业
２０２０年１１月第１１期
本属于Ⅲ—Ⅳ岩体，矿体内断层及软弱夹层相互交错，为保证深孔质量，确保的钻孔偏斜率、钻机性
能满足施工要求，选择ＺＧＦ １００气动式潜孔作为凿岩施工机械。
（２）炮孔布置。为能一次爆破形成高深度的聚矿槽天井，为聚矿槽爆破提供足够的补偿空间及槽腔面积，根据聚矿槽现场实际情况，采用中间孔率先起爆，多孔辅助掏槽的桶形掏槽方式［７］。图１初始设计爆破孔布置，图２
实际爆破孔布置。
图１ 初始设计爆破孔布置
掏槽孔与空间间距分别为２００ｍｍ、４００ｍｍ，空孔及掏槽孔孔径皆为 １００ｍｍ，
辅助孔距槽腔的间
tzd图２ 实际爆破孔布置
○
—空孔；●—装药孔
距为４５０ｍｍ，周边孔与辅助孔间距为９０５ｍｍ，周边孔距槽腔距离５２０ｍｍ。根据掏槽爆破理论，当掏槽孔爆破时会造成挤压、预裂及破碎抛掷过程，所以掏槽孔爆破后，爆破冲击向空孔内方向运动，造成空孔范围内岩体破坏，形成槽腔。据补偿空间理论：
Ｓ
ｙｙ
Ｋ≤Ｓ
ｂ
＋Ｓ
ｙｙ
，（５）
式中，Ｓ水翼
ｙｙ
为预爆岩体体积，ｍ３；Ｓ
ｂ
为补偿空间体积，ｍ３；Ｋ为碎胀系数。由于空孔及装药孔直径均为１００ｍｍ，结合补偿空间理论，图２中，空孔环形区域内为预爆岩体。
Ｓ
ｙｙ
＝（空孔环形区域内面积－空孔面积及装药孔面积）×Ｈ，（６）
Ｓｂ＝１２×Ｓ
空孔
＋Ｓ
中心孔
，（７）
式中，Ｈ为钻孔高度，ｍ；Ｓ
空孔为空孔体积，ｍ３；Ｓ
中心孔
为
装药孔体积，ｍ３。
经计算：预爆岩体×Ｋ≤Ｓ
ｂ＋Ｓ
ｙｙ
，Ｋ取１．６９，因此
满足补偿空间理论，符合掏槽孔爆破要求。
（３）起爆顺序及起爆网络。采用由中间孔、辅助孔再到边孔起爆的爆破先后顺序。共分为５个段，１号孔１个段，２、３号孔１个段，４、５号孔１个段，６、８号孔１个段，７、９号孔一个段。为保证炮孔起爆的准确性，采用孔口孔底联合起爆的爆破网络。孔口孔底都设置特制的包，由非电毫秒导爆管引爆包，孔与孔之间及相同孔内同一段别采用大并联的形式连接，并统一连接至瞬发，串联至爆破母线位置，进行统一爆破起爆。表２起爆网路毫秒延期非电导爆管炮孔段别。
电容噪声表２ 起爆网路毫秒延期非电导爆管炮孔段别
孔号段位延期时间／ｍｓ
１Ｍｓ１０
２、３Ｍｓ３５０
４、５Ｍｓ５１１０
６、８Ｍｓ７２００
７、９Ｍｓ９３１０
（４）单位消耗量。根据修正的兰格弗斯公式及多孔粒状硝酸的性能，确认，的装药密度控制在０．８５～１．０５ｇ／ｃｍ３，掏槽孔及辅助孔每米装药量６．６７ｋｇ／ｍ，周边孔每米装药量为７．８５ｋｇ／ｍ，装药除包外，皆采用连续耦合装药［８］。２．３ 工程成果
（１）爆破后聚矿槽所成天井成型较好、爆破空间（２ｍ×２ｍ）及深度（１７．５ｍ）满足施工要
求，爆破渣石块度适中。原因在于合理的空孔补偿空间、微差计算及消耗量，既保证了先爆孔为后爆孔提供了足够的自由面及补偿空间，又保证了炮孔爆破的稳定性，在某种程度上也削弱了孔底岩体的夹致力，为深天井爆破提供了理论依据。
（２）围岩爆破震动及爆轰波破坏较小，保证了天井附近其他中深孔的完整性。主要原因在于爆破采用微差爆破，合理的延期时间和起爆顺序，减少了单段量，同时也充分利用了每段爆破冲击波的功效。效果图如图３
。
图３ 中深孔一次爆破成型天井现场
３ 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（下转第４９页）
罗根平 黄华桃等：中深孔爆破一次成井技术研究与应用 ２０２０年１１月第１１期
表４ 西昌太和铁矿岩质边坡稳定性评估结果
边坡序号
多维云模型
ⅠⅡⅢⅣⅤ
评价结果一维云模型模糊评判法ＣＳＭＲ法实际情况
１０．０８５０．１５４０．２３１０．３７８０．２２７ⅣⅣⅣⅣ失稳２０．０７３０．１１５０．３２１０．１３５０．０８９ⅢⅢⅢⅢ稳定３０．０３５０．１３４０．１６３０．２８９０．１４５ⅣⅣⅣⅣ失稳４０．０２８０．０３６０．１６４０．２３５０．３６５ⅤⅣⅤⅤ局部失稳５０．０５３０．１５６０．２２３０．３１６０．１８９ⅣⅣⅣⅣ局部失稳６０．０４５０．０８２０．１１２０．１６６０．２７６ⅤⅤⅤⅤ失稳７０．０５６０．０９３０．１３４０．１７８０．２６６ⅤⅤⅤⅤ局部失稳８０．０９５０．０８２０．１３６０．１８９０．２８８ⅤⅣⅣⅤ失稳
（２）虽然多维云模型与一维云模型相比建立过程更加简便。但该模型的影响因素指标的选取不够全面细致，若更加精细的选取指标标准，其边坡稳定性等级的评估将更加准确。将多维云模型理论应用于边坡稳定性等级评估只是一种新的尝试，且由于多维云模型数字特征的选取为指标近似法，有一定的主观经验。若采用逆向云算法，在大量数据的基础上选取多维云模型数字特征会有利于提高边坡稳定性等级评估的准确性。
临界反应
参 考 文 献
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（收稿日期２０２０ ０９ １２
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
）
（上接第４３页）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［３］。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≤Ｓ
ｂ＋Ｓ
ｙｙ
，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７６３ｍｍ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１２ｍ）试验提供了成功借鉴。
参 考 文 献
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［５］ 张建威．深孔爆破法掘进天井在天（溜）井施工中的应用［Ｊ］．中国高新企业，２０１５，３３７（２２）：５２ ５３３．
［６］ 施发伍，刘晓辉，王贻明，等．深孔爆破成井在谦比希铜矿中的应用［Ｊ］．现代矿业，２０１４（２）：５ ７．
［７］ 苏卫宏．深孔爆破掘天井在冬瓜山铜矿的应用［Ｊ］．矿山天地，２００９（３１）：２０３．
［８］ 马维清，张生良．深孔分段爆破天井、溜井施工方法［Ｊ］．现代矿业，２００９（１２）：７６ ７８．
（收稿日期２０２０ ０９ １２）
张 青 陈 娟等：岩质边坡稳定性评估的多维云模型 ２０２０年１１月第１１期
