控制爆破技术优化在杏山铁矿巷道贯通中的应用
杏山铁矿采用无底柱分段崩落采矿法采矿，开拓方式为主副井斜坡道联合开拓。矿山基建期为了减少工程量，杏山铁矿管缆井与各水平的进风井共用，外委施工时在每个开采水平预留５ｍ的马头门，用于后期采场采准施工时进行风井联络道贯通缓冲。其中杏山铁矿采场供电系统均由-３３０ｍ水平中央配电硐室经由１＃进风井至-１８０ｍ水平给各个水平进行供电。开拓作业区在-２１８ｍ水平及-２３６ｍ水平施工１＃风井联络道过程中，需对１＃风井进行贯通施工。但爆破贯通时会产生爆破飞石对井内动力电缆造成损伤，影响整个采场供电，同时风井内电缆破损后无法进行修复，需对整条电缆进行更换。为了避免爆破飞石对井内电缆破坏，需要杏山铁矿采用控制爆破的方法贯通管风井联络道，从而达到控制爆破飞石的目的。
１ 爆破破岩机理
按照岩石力学理论，岩石的抗压强度极大，相反其抗拉、抗剪强度又极小，这就是岩石力学中所提及的岩石抗压不抗拉，所以在一般荷载条件下，岩石都是出现拉破坏与剪破坏，很难出现压破坏，也就是说在爆破过程中，不管是爆破冲击波还是爆生气体膨胀作用，最终都会转换成对岩石的拉应力和剪应力。那么岩石出现拉剪破坏，爆破过程必然会有一个转化过程，通过学者研究，炸药在炮孔中起爆后，会产生两种破坏作用，一是爆破冲击波，二是爆生气体，其破坏作用力分别是振动作用与气体膨胀作用，以上两种破坏作用共同出现，才造成了岩石的破坏与抛掷现象，在岩石的炮孔区域，我们可以将破坏区域进行简单分类，由远及近分别是振动区、裂隙区和粉碎区，如图１所示。
现代爆破理论的观点：冲击波和爆生气体综合作用导致岩石发生爆破破坏，那么在爆破技术攻关方面，要达到控制爆破效果，就需从爆破冲击波和爆生气体两个方面采取技术措施。
２ 巷道贯通爆破现场
２．１ 爆破点位
本文以-２３６ｍ水平１＃进风天井贯通为施工对象，通过杏山铁矿测量技术人员对现场进行了验收，-２３６ｍ水平大杏山下沿已掘进距风井联络道口３.４ｍ的位置。-１６１ｍ水平大杏山下沿主要为混合花岗岩，围岩等级为Ⅰ、Ⅱ类围岩，岩性较好。验收的地形条件如图２所示。
２．２ 凿岩设备
杏山铁矿-２３６ｍ水平１＃进风井设计断面规格为１７.４３ｍ²（４.８ｍ×３.９ｍ），凿岩设备采用瑞典阿特拉斯·科普柯公司生产的Ｂｏｏｍｅｒ２８１型掘进台车，该设备性能先进，凿岩效率高，安全保护性好，设备台车钎杆长３.７ｍ，钻孔深度最大为３.３ｍ，凿岩孔径４５ｍｍ，掏槽空孔的孔径１０２ｍｍ。
３ 爆破设计
杏山铁矿掘进采用光面爆破技术，其周边眼采用不耦合间隔装药，以减少���药对巷道周边岩石的破坏，周边眼采用岩石乳化药卷Φ３２ｍｍ×３３０ｍｍ，每卷质量０.３ｋｇ，其它炮孔采用岩石乳化药卷Φ３６ｍｍ×４５０ｍｍ，每卷质量０.５ｋｇ，起爆器材为半秒延期导爆管雷管４.５ｍ（孔内起爆使用）、毫秒延期导爆管雷管２０ｍ（孔外连线使用）和导爆索（周边孔使用）。
３．１ 小断面爆破设计
此次爆破选用二号岩石乳化药卷Φ３２ｍｍ×３３０ｍｍ，每卷质量０.３ｋｇ。按照爆破经验公式计算装药量Ｑ，Ｑ＝ｑｓＬη（１）
式中：ｑ—比例系数，实际是崩落１ｍ３所需要的炸药质量；ｓ—开挖断面面积，ｍ²；Ｌ—平均炮眼深度，ｍ；η—炮眼利用率，一般取０.８～０.９５。
根据现场岩性查看，风井侧岩石因长时间裸露，风化严重，破碎程度加剧，矿岩普氏硬度系数为６～８，为降低贯通后爆破飞石进入井内的风险，结合现场施工经验，采取最小炸药单耗ｑ取２ｋｇ／ｍ³。Ｌ根据设计孔深，选取Ｌ为１ｍ，断面面积ｓ为１ｍ²，炮眼利用率η选取０.９５。
爆破装药量Ｑ＝ｑｓＬη，Ｑ＝１.８ｋｇ。爆破炸药单耗如表１所示。具体装药参数如表２所示。
３．２ 小断剩余断面爆破设计参数选取
剩余断面处理工作采用爆破崩落的方式，爆破参数如表３所示，Φ３２ｍｍ药卷合计９.３ｋｇ，导爆索合计１５ｍ。
４ 控制爆破技术在巷道贯通中的应用
４．１ 探孔确定马头门位置及轮廓
查询矿里工程资料，外委单位在施工１＃风井过程中，在每个水平均掘进了５ｍ长的马头门，由于马头门方向及长度的不确定性，所以在掘进至距设计井中心１０ｍ位置时，在掘进施工过程中利用掘进台车管理掘进进度，采用一炮一探，在探孔施工过程中，在巷道中心部位从左至右依次进行探孔，孔距０.５ｍ，绘制现场剖面图，从而保证了在施工过程中的意外贯通，如-２３６ｍ水平１＃进风井联络道贯通时，通过探孔技术确定的马头门位置及轮廓。如图３所示。
４．２ 预留隔离保安岩层与控制爆破抛渣方向
一是风井联络道马头门侧的临空面远好于联络道掘进侧的临空面，如果贯通爆破在这两个临空面的条件下进行，爆破飞石极易向风井联络道马头门侧抛掷和散落，无法控制破碎岩石的抛掷方向，造成电缆损坏，达不到控制爆破的目的。经理论分析，在马头门侧留０.５ｍ厚岩层不爆破，作为隔离保安岩层，阻挡贯通爆破能释放至马头门侧，待爆破后该隔离保安岩层已经失去完整性，利用台车或钩机设备进行修整，做到无飞石入进风井；二是在贯通爆破过程中，采用控制爆破抛渣方向的方式，减少对隔离保安岩层的破坏作用，同时采用两次爆破施工，降低一次爆破振动过大问题，采取孔深１.５ｍ两次爆破施工：一次是进行小断面掏槽爆破，降低爆破破坏作用，为第二次爆破提供抛渣自由面，断面尺寸为１ｍ×１ｍ，单孔装药量为０.５～１.５ｋｇ；二次是对轮廓面进行爆破，因掏槽小断面爆破完成后，形成了第二个更有利的自由面，从而减少了联络道走向的爆破能量释放，确保了隔离保安岩层的有效性，同时将爆破抛渣方向由联络道走向改变至断面平面的中心点方向，如图４所示。
５ 爆破效果
在这次管缆井的贯通过程中，摒弃了以往的全断面一次开挖方案，通过两次爆破，确保留有０.５～０.７ｍ岩体用以保护管缆井内的电缆。在两次短掘过程中，将原采用的乳化药卷Φ３６ｍｍ×４５０ｍｍ均改为Φ３２ｍｍ×３３０ｍｍ，适当减少装药量，改变装药结构，降低了炸药单耗，减少了爆破冲击。不耦合装药让部分能量对岩体做功，使岩体产生松动破坏，尽可能地减少爆破抛掷效应。清理渣石后，使用凿岩台车对产生破坏的岩体进行处理，进而贯通管缆井。
通过上述的一系列措施，在实际的生产实践中-２３６ｍ水平管缆井顺利贯通，经动力作业区检测，管缆井内３７根动力电缆均可以正常使用，没有影响到井下的生产，也避免了造成经济损失。
６ 结论
１）在地下巷道的掘进过程中，经常会存在因测量误差导致的巷道偏离或进尺不准的情况。在本次管缆井贯通的过程中，距管缆井大约１０ｍ的位置开始边探孔边凿岩，通过采用“一探一凿岩”的方法，精准掌握了管缆井所处位置，为后续的生产准备工作提供了便利，同时避免了因超挖可能会造成的管缆井提前贯通的问题。
２）原有的全断面一次光面爆破，虽然可以满足爆破进尺的条件，但在以往的工程实践中，经常会出现爆破后工作面存在参差不齐的情况，因此为了避免这种情况的出现导致管缆井提前贯通，将全断面一次爆破分为两阶段进行，均采用小药卷间隔装药，最大限度地控制爆破能量，既不破坏巷道断面，也不产生过多的爆破飞石。
３）在实际的生产活动中能够提早发现可能出现问题的点位，通过研究探讨，得出解决办法，并根据现场实际情况进行精准的爆破设计，控制岩体受到破坏的程度，只产生松动效应而减少抛掷效果，从而让管缆井内的电缆不被破坏，避免了因管缆井贯通爆破而造成经济损失。