垂直深孔崩矿阶段空场法核心用于稳固性中等及以上的厚至极厚矿体回采,其回采工作围绕“钻孔-测孔-堵孔-装药-填塞”五大核心工序展开,流程规范且参数可控,实操中需重点把控各环节精度,结合现场参数计算优化作业,以下结合实操案例及计算细节,拆解完整回采流程,兼顾专业性与实操性。
一、回采工序
(一)打眼
打眼作业在预设凿岩空间(对应典型方案中标注2)内开展,采用YGZ-90型深孔钻机或DL2矿用液压采矿钻车,钻凿下向大直径深孔,常用孔径165mm(上部深孔标准参数),孔深根据阶段高度确定,一般为15-25m。
核心控制指标为偏斜率≤1%,偏斜率计算遵循公式:δ = d/L × 100%(式中:δ为偏斜率,d为孔底偏距,L为实际孔深),实操中需严格控制钻孔垂直度,避免孔位偏差导致爆破能量分布不均。
计算示例:某矿阶段高度20m,钻凿深孔设计孔深20m,测孔后测得孔底偏距0.18m,代入公式得δ = 0.18/20 × 100% = 0.9%,符合≤1%的控制要求;若孔底偏距0.22m,则δ = 1.1%,需重新修孔或补孔。同时需满足两相邻钻孔底端最大偏距不超过两孔孔距的50%,确保爆破衔接性。
(二)测孔
打眼完成后,采用测孔仪逐孔量测,核心测两项指标:实际孔深、孔底偏距,进而计算偏斜率,同步核对孔位是否与设计一致,避免出现“废孔”。
测孔实操要点:测孔仪探头需缓慢下放至孔底,停留3-5s确保数据稳定;每孔测2次,两次测量偏差≤5cm,取平均值作为最终数据。若实际孔深与设计孔深偏差超过1m,需补钻至设计深度;偏斜率超过1%,需进行修孔处理,修孔后重新测孔,直至达标。
补充计算:某钻孔设计孔深25m,第一次测孔实际孔深24.2m,第二次24.3m,平均值24.25m,偏差0.75m,无需补钻;若两次测孔偏距分别为0.26m、0.27m,平均值0.265m,偏斜率δ = 0.265/24.25 × 100% ≈ 1.09%,超出标准,需修孔。
(三)堵孔
装药前需在炮孔下端先行堵孔,核心目的是防止装药过程中炸药掉落、爆破时能量从孔底泄漏,常用两种堵孔方式,实操中根据孔径和孔深选择:
1. 碗形胶皮堵孔:适配孔径150-180mm深孔,胶皮碗直径比炮孔直径大5-10mm,堵孔深度为孔径的1.5-2倍,即165mm孔径的堵孔深度为247.5-330mm,约25-33cm,堵孔时需将胶皮碗压实,确保无空隙。
2. 木楔堵孔:木楔提前批量加工,尺寸标准为长100mm,一端为8棱边形(对角线10-12mm),另一端为4棱边形(直径22-25mm),堵孔时采用2-3个木楔交错楔入孔底,楔入深度不小于10cm,确保堵孔牢固,可搭配黏土辅助封堵钻杆中心孔,提升封堵效果。
(四)装药
装药为核心工序,需根据矿石坚固性、爆破要求,选择连续耦合装药或间隔装药,均采用球状药包(对应典型方案中标注6),实操中需结合炸药密度、孔径等参数计算装药量,避免药量不足或过量。
1. 装药方式选择:矿石坚固性系数f≥8时,采用连续耦合装药,确保爆破能量集中;f=4-8时,采用间隔装药,减少大块率,间隔距离为0.5-1.0m,间隔处采用炮泥填充。
2. 装药量计算(核心公式及示例):
(1)每米炮孔装药量计算:c = πd²ρ/4(式中:c为每米炮孔装药量,kg/m;d为炮孔直径,m;ρ为炸药密度,kg/m³)。
(2)炸药单耗计算:q = (lz·c·δ)/(s·w·ρ矿)(式中:q为炸药单耗,kg/t;lz为每排炮孔米道数,m;δ为炮孔装药系数;s为采幅,m²;w为最小抵抗线,m;ρ矿为矿石体重,t/m³)。
计算示例:某矿采用165mm(d=0.165m)炮孔,炸药密度ρ=1.1g/cm³=1100kg/m³,装药系数δ=0.9,每排炮孔米道数lz=5m,采幅s=179.14m²,最小抵抗线w=3m,矿石体重ρ矿=3.85t/m³。
第一步:计算每米装药量c = 3.14×(0.165)²×1100/4 ≈ 23.5kg/m(与参考资料中DL2矿用液压采矿钻车装药量5.0kg/m差异,因孔径不同,此处为165mm孔径对应计算值)。
第二步:计算炸药单耗q = (5×23.5×0.9)/(179.14×3×3.85) ≈ 0.42kg/t,属于良好等级(q=0.40-0.45kg/t为良)。
实操补充:球状药包单孔装药量,掏槽孔为30-45kg,侧向崩矿孔为25-36kg,最大单响药量需控制,掏槽爆破≤150kg,侧向崩矿≤600kg。
(五)填塞
装药完成后,采用炮泥或河砂填塞炮孔,核心控制填塞高度2-2.5m,填塞材料需分层压实,每层压实厚度20-30cm,避免出现空洞,防止爆破时高压气体过早逸出,造成能量损失和安全隐患。
填塞高度验证:结合炮孔直径和装药量,填塞高度需满足“填塞高度≥炮孔直径×12”,165mm孔径对应的最小填塞高度为165×12=1980mm≈2.0m,与要求的2-2.5m一致,符合实操标准。若填塞高度不足2m,需补充填塞材料;超过2.5m,会增加填塞工作量,且可能影响爆破效果。