擠壓爆破在阿舍勒銅礦充填采礦法中的成功應(yīng)用

何良軍,李建國(guó)

(新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司, 新疆哈巴河縣 836700)

擠壓爆破在阿舍勒銅礦充填采礦法中的成功應(yīng)用

何良軍,李建國(guó)

(新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司, 新疆哈巴河縣 836700)

利用膠結(jié)充填體的可壓縮性,采用擠壓爆破的方式擠壓膠結(jié)充填體,為采場(chǎng)爆破提供切割拉槽。該技術(shù)的成功運(yùn)用,為阿舍勒銅礦解決了生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題,而且降低了直接采礦成本。該技術(shù)現(xiàn)已在全礦推廣和運(yùn)用。

膠結(jié)充填體;分段分條采礦法;擠壓爆破;切割拉槽

1 概 況

阿舍勒銅礦 650～700 m中段,前期采用分段崩落中段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法,礦體上盤(pán)與凝灰?guī)r接觸,下盤(pán)為玄武巖,整個(gè)采區(qū)礦巖極其破碎。在用上述采礦方法進(jìn)行一步回采中,1#、3#、5#、7#、21#采場(chǎng)700 m水平以上都發(fā)生了大面積的垮塌,致使垮塌采場(chǎng)無(wú)法回采,相鄰采場(chǎng)的回采難度也進(jìn)一步加大。為了解決采場(chǎng)垮塌,保證采場(chǎng)回采中頂板的安全,對(duì)采礦方法重新進(jìn)行研究和試驗(yàn)。根據(jù)采區(qū)礦巖條件及一步回采的實(shí)際情況,決定采用分段分條采礦法,該方法如果采用正常的切割拉槽,將導(dǎo)致掘進(jìn)工程量劇增,采礦成本急劇上升,同時(shí)由于采場(chǎng)循環(huán)加快,將給生產(chǎn)組織、采場(chǎng)的銜接帶來(lái)很大的困難。為解決這兩個(gè)不利因素,決定利用充填體早期的可壓縮性,在充填體終凝之前使用擠壓充填體爆破拉槽方式為采場(chǎng)爆破拉槽。

2 技術(shù)方案設(shè)計(jì)

2.1 擠壓充填體料漿性能參數(shù)分析

阿舍勒銅礦井下采場(chǎng)采用尾砂-戈壁集料膠結(jié)充填,為保證擠壓爆破拉槽,設(shè)計(jì)充填體料漿的灰沙比為 1∶6;全尾砂 ∶戈壁集料為 3∶7;充填體料漿濃度 75%～77%,3 d充填體強(qiáng)度達(dá) 0.67 MPa,7 d強(qiáng)度達(dá) 0.92MPa,28 d強(qiáng)度為 1.5MPa,充填料漿輸送能力為 80～100 m3/h。各成分配比如下表1所示。

表1 1m3充填材料的組成

根據(jù)水泥、尾砂、戈壁集料的物理力學(xué)參數(shù),求得 1 m3充填體中,3種固體材料的密度體積為0.5578 m3,水和骨料之間的孔隙之和為 0.442 m3,其中部分水被骨料吸收,部分水被脫掉,充填體的可壓縮空間至少在 10%以上。當(dāng)然,具體能壓縮多少主要取決于對(duì)充填體的施壓情況和充填體的力學(xué)性能,很難從理論上計(jì)算得出,只能通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

2.2 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取

由于采場(chǎng)回采采用中深孔,所以試驗(yàn)采場(chǎng)分段高度仍然使用原來(lái)的分段高度 16～17 m,采幅寬度10 m,為了減小采場(chǎng)頂板暴露面積,保證采場(chǎng)的穩(wěn)定性,并綜合考慮采場(chǎng)出礦的因素,回采步距確定為5 m。

2.3 擠壓爆破參數(shù)的選取

(1)擠壓爆破參數(shù)的初選。拉槽寬度設(shè)計(jì)為2.0 m,擠壓排和加強(qiáng)排相間布置,擠壓排孔底距為0.8～1.2 m,正常排孔底距為 1.8～2.0 m,采用平底底部結(jié)構(gòu)。排位布置上,1,3,5排為擠壓排,2,4排為加強(qiáng)排,擠壓排到加強(qiáng)排之間排距為 0.2 m,加強(qiáng)排到擠壓排之間排距 0.8 m,首排擠壓層厚度為0.3 m,藥量單耗設(shè)計(jì)為 2.7 kg/t。先期決定在 684 m分段 29#采場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。

(2)爆破控制及效果。為了保證充填體的可壓縮性,爆破時(shí)間必須控制在充填完畢后 7～10 d之內(nèi)。若時(shí)間過(guò)早,由于充填體脫水較少,充填體初凝時(shí)間不充分,容易對(duì)整個(gè)充填體造成較大的破壞,不利于采場(chǎng)的穩(wěn)定;若時(shí)間過(guò)長(zhǎng),由于充填體后期強(qiáng)度上升較快,較高的充填體強(qiáng)度對(duì)擠壓效果影響較大,擠壓補(bǔ)償空間變小,容易造成擠死切割槽,使拉槽效果受達(dá)不到預(yù)期目的。起爆方式為排間毫秒微差爆破。為了充分利用充填體的可壓縮性,保證擠壓效果,在 29#采場(chǎng)上盤(pán)分條充填高度達(dá)到 13 m以后,掘開(kāi) 684 m下盤(pán)充填擋墻,搶先充填體的掘進(jìn),掘進(jìn)超采幅邊界(下盤(pán)眉縣口)0.8 m以后,開(kāi)始 24 h/d中孔穿孔作業(yè),充填結(jié)束第 7天,實(shí)施了首次擠壓爆破。本次爆破只形成立槽,破碎、松動(dòng)礦石擠死切割槽,并且擠壓槽并未形成破頂,未達(dá)到預(yù)期目的。

(3)擠壓爆破參數(shù)的修訂。第一次擠壓爆破后,通過(guò)分析,結(jié)合施工實(shí)際,決定對(duì)擠壓爆破參數(shù)重新進(jìn)行修訂。為了控制爆破藥量,孔底距仍然為0.8～1.2 m,取消擠壓排和加強(qiáng)排的區(qū)分,各排布孔參數(shù)一致,擠壓切割槽寬度仍采用 2 m,排距修訂為0.4 m,首排擠壓層厚度調(diào)整為 0.4 m,該排距也有利于工人現(xiàn)場(chǎng)施工,減小了施工難度。應(yīng)用采場(chǎng)為684 m分段 27#采場(chǎng),藥量單耗控制在 2.8～3.0 kg/t。

(4)修訂后的擠壓爆破控制與效果。起爆方式仍然為排間毫秒微差爆破,在 684分段 27#采場(chǎng)修訂了擠壓爆破參數(shù),較好控制了爆破時(shí)間以后,運(yùn)用擠壓爆破一次成槽取得了很好的效果。本次拉槽的成槽寬度在 2～3 m之間,切槽規(guī)整,破頂效果良好,灰砂比 1∶6的膠結(jié)充填體基本沒(méi)有破壞,沒(méi)有大的垮落現(xiàn)象,并完全能夠自立,并約有 30%～40%的首排擠壓層礦巖被壓入膠結(jié)充填體,和充填體一起形成再生巖。擠壓崩落礦巖中,充填體約占 10%左右,后期對(duì)下盤(pán)正常排進(jìn)行爆破,擠壓充填體抗沖擊能力良好,基本不被破壞,并且自立能力良好。從整個(gè)回采過(guò)程看,擠壓膠結(jié)充填體一直保持自立,不垮落,而且采場(chǎng)也沒(méi)有發(fā)生垮落現(xiàn)象,有效的控制了地壓對(duì)采場(chǎng)的破壞,達(dá)到了預(yù)期目的。

3 采場(chǎng)生產(chǎn)能力及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

擠壓充填體爆破切割拉槽的成功應(yīng)用,大大的提高了分段分條采場(chǎng)的生產(chǎn)能力,比利用切割拉槽分段分條采礦法效率提高一倍以上,利用切割拉槽,一個(gè)分段分條采場(chǎng)的采充循環(huán)在 40 d左右,運(yùn)用擠壓充填體爆破拉槽以來(lái),采場(chǎng)的采充循環(huán)周期縮減到 15～20 d。自 2006年 7月以來(lái),運(yùn)用擠壓爆破單個(gè)分段分條采場(chǎng)的生產(chǎn)能力平均為 5000～7000 t/月。

貧化率 9.57%～10.88%,損失率 4.18%～7.7%(含礦柱損失 2.8%)。一次炸藥單耗:分段分條擠壓拉槽采場(chǎng) 0.9～1.1 kg/t。分段分條切割拉槽采場(chǎng) 0.37～0.5 kg/t。充填成本 20.6元 /t。

運(yùn)用擠壓爆破方式后,回采成本只是增加了切割槽的中孔鑿巖量和拉槽爆破的火工品材料,但節(jié)省了切割巷道和切割天井的工程量。684分段 20#切割拉槽和 684分段 22#采場(chǎng)擠壓拉槽的工程量統(tǒng)計(jì)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 切割拉槽與擠壓拉槽的工程量對(duì)比

通過(guò)對(duì)兩種破槽方法的采場(chǎng)實(shí)際工程造價(jià)的測(cè)算,切割拉槽的分段分條采場(chǎng)回采成本比擠壓爆破拉槽的采場(chǎng)回采成本高出 4.7元/t,擠壓拉槽采礦法的直接成本明顯下降,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4 結(jié) 語(yǔ)

擠壓充填體爆破拉槽在阿舍勒銅礦的運(yùn)用,很好地達(dá)到了預(yù)期目的和效果,有效地解決了軟弱礦巖中采場(chǎng)容易垮塌的問(wèn)題,保證了回采期采場(chǎng)的穩(wěn)定性;減少了切割工程量,加快了采場(chǎng)的作業(yè)循環(huán),提高了回采效率,使生產(chǎn)能力大大提高。同時(shí),損失率和貧化率都較分段崩落中段空?qǐng)龇黠@下降,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

擠壓充填體爆破在礦巖性質(zhì)極差的軟弱礦巖、破碎礦巖、采場(chǎng)暴露面不宜過(guò)大的礦山,具有很好的運(yùn)用前景和價(jià)值,特別是用充填采礦法的礦山,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它能有效地控制采場(chǎng)塌方問(wèn)題,且能提高采場(chǎng)回采效率,解決采場(chǎng)接替快慢的問(wèn)題,并且和正常切割拉槽的采礦方法相比較,有很好的經(jīng)濟(jì)效益,能有效降低采礦直接成本。

[1] 解世俊.金屬礦山床底下開(kāi)采(第二版)[M].北京:冶金出版社,1980.

[2] 北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1987.

2009-08-26)

何良軍(1971-),甘肅靜寧人,工程師,主要從事采礦技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)施工與管理工作。