VCR法爆破成井在周油坊铁矿的应用

雷晶　黄泽石

摘要 地下矿山生产过程中，对于一些深度达60m以上的回风、放矿天井的施工，由于客观工程条件的限制，采用常规天井施工方法则施工困难，安全性低、且难以达到工程质量要求，而采用VCR法爆破成井技术施工则是一种比较可行的方法。本文详细介绍了周油坊铁矿利用爆破成井的施工工艺，并就VCR法爆破成井的应用范围及特征进行总结。

关键词 爆破成井；VCR法；施工工艺；应用范围

1、概述

周油坊铁矿是一座大型地下采选铁矿山。矿山从2008年开始基建，设计年采选能力为450万吨，采用地下开采，主、副井开拓的现代化矿山，目前开拓中段已下降到-560m中段。地表标高+40m左右，矿体为南北走向，倾向为东西。矿体平均厚度30-100m。矿山主要采用高阶段大直径深孔法开采。

天井是地下矿山开拓、采准、切割的重要通道[1]。周油坊铁矿矿废石溜井、风井、切割井，高度均为60m左右。应用传统的普通法、吊罐法施工，施工进度慢，难度大，安全性较差，并且对岩层的稳固性要求较高。鉴于本矿主要采用VCR采矿工艺，为利用现有矿山凿岩设备，提高矿山中段天掘进效率和提高安全保障，因此，周油坊铁矿采用VCR法进行天井爆破施工。

2、VCR法爆破成井施工工艺

2.1 爆破原理

VCR法爆破成井就是利用利文斯顿爆破漏斗理论，进行下向分段爆破形成所需要断面和高度的天井[2]。周油坊铁矿主要在上中段凿岩硐室或联络道使用T150钻机向下一中段施工大直径垂直深孔，利用VCR法分次爆破形成所需天井。

2.2 布孔形式及凿岩参数

周油坊铁矿采用大直径深孔爆破技术形成的天井.断面规格为4m×4m，成井深度一般为55m。用T150型潜孔钻机钻凿直径165mm的下向深孔。天井布孔的关键在于中间的拉槽孔，拉槽方式有单孔拉槽、一字型拉槽、三角拉槽和菱形拉槽。由于周油坊矿井下天井断面较大、并且岩石可爆性较差，因此拉槽孔采用菱形拉槽布置。考虑到天井爆破夹制性较大，应适当减小孔间距。天井大孔平面图如图1所示，共布置12个孔。

2.3 装药结构

VCR工艺主要包括：铁丝下放封堵环、填砂、测量填砂量、导爆索下放药包、测量药包高度、填砂、测量填砂量、联线起爆。施工过程中，用测绳准确测量砂面高度和药包深度，考虑到孔数少、断面小、爆破夹制性大等特点，适当降低药包埋置深度，一般为1.5-1.7 m，分层药量25kg，下部填砂高度依照底部炮孔及爆破效果进行调整，一般可控制在0.5m-1m左右，上部填砂控制在1m。最后一次爆破层应控制好爆破效果及安全，在孔口6.5m-7m范围内一个连续装药起爆。据每次爆破后观察，采用水封堵塞爆破，爆后硐室頂板岩石未有掉块松 动现象，完全避免了爆破后炮孔堵孔的故障，孔口岩石反冲率与岩渣堵塞相比降低约80 %。（装药结构见图2）； 图2 装药结构图

2.4 爆破过程及效果

VCR法天井爆破时中心孔首响，掏槽炮孔所爆岩体破碎并在即将抛出时起爆后响炮孔，中心掏槽孔与边孔合理间隔时间为75-100ms，边孔间微差间隔时 间为25 -50ms。在井下两次55m深通风天井爆破中，共经历22次爆破，平均每循环进尺2.5 m，爆破成井规格、质量均达到设计要求。

3 爆破效果影响因素及易现问题

3.1 装药结构对爆破效果的影响

在采用天井爆破时，如对装药结构控制不当，极易造成以下几种影响：（1）药包埋深控制过高，在爆破后，极易在孔内形成药壶，给下次孔内装药造成不便；（2） 上部填砂过多，在爆破时上冲的河沙在孔内聚集容易导致堵孔；（3） 上部堵塞长度过短，在爆破的过程中容易导致爆破能量从上部孔口泄漏，不能达到预期的爆破效果；因此，在装药过程中，应配备有专门人员对爆破前孔深、底部填充深度、装药高度、上部填充高度进行测量并做好详细记录。

3.2 结构面因素对爆破的影响

在天井爆破过程中，如遇到结构面，先爆的孔会导致后爆孔周边岩体沿结构面发生较大位移错动。使后爆孔内药包的雷管中断了局部药柱传爆，将发生局部拒爆，影响下一次爆破。如遇软弱面导致堵孔，应首先采用一段轻轨（22m/Kg，长度0.5m），轻轨上部绑上绳子进行冲击。如果不行，改用高压风吹扫堵孔，孔内提前要灌满水。天井中心的关键孔，一定要清通，否则，将会使堵孔越来越多，使后续爆破无法进行。

3.3 炮孔施工质量对爆破的影响

炮孔的施工质量对爆破的效果也有很大的影响，如炮孔孔径不合格、炮孔间的串孔，会对装药时的装药结构及爆破自由面产生影响，如控制不合理将导致拒爆、冲炮等现象产生。

4、结论

（1） 地下矿山生产过程中，一些深度较大的天井，采用常规施工方法施工困难，采用VCR法爆破成井是一种比较可行的方法。

（2）VCR法炮孔的施工质量及装药结构和参数是爆破成井的关键，通过采取有效的预防措施及合理的装药结构及安全的处理方法，可确保爆破成井施工成功。

参考文献

[1] 解世俊. 金属矿山地下开采[M]. 北京： 冶金工业出版社，1990.

[2] 中国工程爆破协会. 爆破设计与施工[M]. 北京. 冶金工业出版社，2011.