中深孔落礦在廣西大新錳礦的應(yīng)用

吳沅聲

(廣西錫山礦業(yè)有限公司,廣西南寧 530022)

近年來(lái),大孔徑中深孔爆破采礦方法[1]在地下礦山應(yīng)用越來(lái)越多；回采規(guī)模大,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)使其成為地下中厚穩(wěn)固礦體的主要采礦方法。

1 中深孔落礦概述

廣西大新錳礦340～380 m 13線～26線之間的礦體屬急傾斜、傾斜礦體,礦體平均厚度為10 m,礦體圍巖均屬中等穩(wěn)固以上的巖層。采用淺孔留礦法采到約360 m高,放礦平場(chǎng)出約3 m高的空間,作為中深孔的鑿巖空間,采用 YGZ-90型鉆機(jī)打垂直向上炮孔,炮孔直徑φ65 mm,孔深4～18 m不等；在礦房東側(cè)沿Ⅲ礦掘進(jìn)切割天井,在其周圍掘進(jìn)炮孔,分多次爆出切割槽,作為中深孔爆破的自由面和補(bǔ)償空間。

2 采場(chǎng)布孔及爆破參數(shù)

采場(chǎng)的布孔參數(shù)依據(jù)爆破漏斗試驗(yàn)結(jié)果而定,礦房分排布孔,排距2.0 m,孔距垂直孔取1.4 m,扇形孔孔底距取2.0 m,礦房鑿巖空間大,一般為8～13 m,布孔以垂直孔為主,邊界輔以扇形孔；切割槽沿切割天井布孔,排距1.2 m,孔距垂直孔1.2 m,扇形孔孔底距1.8 m[2]。圖1為采場(chǎng)炮孔圖,圖2為切割槽布孔圖。

圖2 切割槽炮孔

3 鑿巖

采用YGZ-90型鉆機(jī)鉆鑿φ65mm的中深孔,鑿巖空間大,在褶皺斷層發(fā)育時(shí)安全性差,需要做一定的安全防護(hù)措施。

4 采場(chǎng)爆破[3]

4.1 天井—切割槽爆破

以切割天井為自由面,其他孔柱狀藥包全孔一次側(cè)向微差爆破；分3～4次爆破出切割槽。特點(diǎn)：

1)要求中深孔鑿巖準(zhǔn)確,爆破可靠性高,施工組織管理復(fù)雜；

2)天井掘進(jìn)效率低,施工條件及安全性較差；

3)初期拉槽效率低,影響礦山生產(chǎn)能力的提高；

4)出現(xiàn)故障后難以處理,340-10號(hào)礦房切割槽爆破因鉆孔偏差,爆破后出現(xiàn)懸頂,嚴(yán)重影響了回采計(jì)劃。

4.2 全孔側(cè)向爆破[4]

以切割槽為自由面,柱狀藥包全孔一次側(cè)向爆破。炸藥為普通巖石乳化炸藥,規(guī)格φ35 mm×200 mm,在現(xiàn)場(chǎng)將兩個(gè)藥卷用膠布加工成φ60 mm×200 mm的藥卷,人工裝藥,垂直孔孔口堵孔2 m,扇形孔堵孔2.5 m,1～12段20 m毫秒導(dǎo)爆管雙起爆藥包起爆。爆破特點(diǎn)如下：

1)礦體可爆性好,爆破能量利用充分,爆破效果好,同時(shí)爆破排數(shù)越多大塊率越小,在確保爆破可靠性的情況下,盡量多排爆破；

2)由于考慮到爆破可靠性,且加工炸藥時(shí)間長(zhǎng),藥卷加工成型較差容易造成卡孔等原因,每次只爆破2～3排；

3)采場(chǎng)爆破作業(yè)量較大,規(guī)模小,頻率高,最大單響藥量可以控制,炮孔部分為擠壓爆破；

4)爆破對(duì)Ⅰ礦圍巖的穩(wěn)定破壞性較大。

圖3為爆破順序圖。

圖3 起爆順序

5 爆破效果

爆破自由面大,主要是垂直孔落礦,扇形孔輔助落礦,炮孔利用率高,礦體邊界控制好,大塊率低,大塊產(chǎn)生主要是后排礦石被震下及圍巖滑落。爆破效果分礦體產(chǎn)狀不同而有所不同：

1)急傾斜穩(wěn)固礦體爆破后頂板平整,回采率高,廢石混入率底,Ⅰ、Ⅲ礦邊界基本沒(méi)有圍巖沿層面滑落,圍巖規(guī)整,基本穩(wěn)定,在出礦期間不會(huì)自然崩落,如340-12號(hào)、340-11號(hào)、340-10號(hào)礦房；

2)傾斜礦體爆破后Ⅲ礦切頂不到位,Ⅰ礦圍巖冒落,損失率、貧化率較高,如340-7號(hào)礦房；

3)斷層及褶皺發(fā)育,礦體邊界變化復(fù)雜,爆破后Ⅰ、Ⅲ圍巖都有冒落,貧化率、大塊率較高。

6 礦柱回采

回采礦柱的1/2,采用 YGZ-90型鉆機(jī)在鑿巖中段聯(lián)絡(luò)道處打向上扇形炮孔,與礦房最后2排炮孔同時(shí)裝藥爆破。

7 340-13號(hào)試驗(yàn)礦房總結(jié)

設(shè)計(jì)院提供的采礦方法為垂直扇形中深孔落礦留礦法礦塊的回采順序自上而下,從中央向兩側(cè)推進(jìn),上分段超前下分段1～2個(gè)爆破步距。采用YGZ-90鑿巖機(jī)在分段鑿巖平巷內(nèi)鉆鑿垂直扇形中深孔,孔徑65 mm,最小抵抗線1.5 m,孔距1.5～1.8 m,乳化炸藥裝藥,導(dǎo)爆管及微差繼爆管起爆,每次上下各爆2～3排孔。根據(jù)設(shè)計(jì)院的方法在340-13號(hào)礦房進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如下：

1)采準(zhǔn)切割工程量大；

2)礦體產(chǎn)狀多變,地質(zhì)條件不十分明確,對(duì)礦體邊界圈定不準(zhǔn)確,Ⅰ礦沒(méi)有炮孔控制,造成很大的損失；

3)都是扇形孔落礦,炮孔利用率低；

4)自由空間小,對(duì)控制爆破有很高的要求,爆破過(guò)程中出現(xiàn)了兩次鎖口現(xiàn)象,處理起來(lái)危險(xiǎn)性大；

5)施工條件好及安全性較高,回采強(qiáng)度大。

圖4為340-13號(hào)礦房炮孔布置圖。

8 分析比較

中深孔爆破數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析如表1。

經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較：現(xiàn)使用的中深孔爆破方法對(duì)于340-13號(hào)礦房在經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面有很大的優(yōu)勢(shì)：采切工程量??；爆破自由面大,采場(chǎng)邊界容易控制；炮孔利用率高,炸藥、雷管單耗低；貧化率、損失率低。

圖4 礦房炮孔布置

安全比較：340-13號(hào)礦房工作空間小,斷面只有3 m×3 m,頂板處理容易,安全性高且不存在平場(chǎng)問(wèn)題,但工作面小,不方便施工作業(yè)。而大斷面鑿巖中段的危險(xiǎn)性主要有以下表現(xiàn)：

1)對(duì)放礦有很高的要求,放礦過(guò)多時(shí)頂板過(guò)高,危險(xiǎn)性大；

2)平場(chǎng)工作量大、時(shí)間長(zhǎng),緩傾斜礦體如340-7號(hào)礦房Ⅲ礦不能自溜,需人工耙礦形成鑿巖空間,此時(shí)Ⅰ礦需放出大量礦石,Ⅰ礦圍巖失去支撐；

3)暴露空間大,容易冒頂,松石危石監(jiān)控及排險(xiǎn)困難；

4)爆破對(duì)后排頂板安全影響很大,每次爆破后都要對(duì)頂板進(jìn)行檢查排險(xiǎn),才能進(jìn)行下一次裝藥爆破。

表1 中深孔爆破數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

9 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)然,此中深孔爆破方法還不是最優(yōu)的爆破方法,還需要不斷地優(yōu)化設(shè)計(jì),加大孔徑及最小抵抗線；使用定位更精確、效率更高的鉆機(jī),加強(qiáng)管理,解決好中深孔質(zhì)量問(wèn)題；定制特種規(guī)格炸藥,加快裝藥,加強(qiáng)爆破管理,爭(zhēng)取更好的爆破效果。

[1]于潤(rùn)滄.采礦工程師手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2009.

[2]《采礦手冊(cè)》編委會(huì).采礦手冊(cè)(第二卷)[M].北京：金工業(yè)出版社,1990.

[3]戴俊,王樹(shù)仁.爆破工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[4]衛(wèi)明.大孔徑采礦爆破及采場(chǎng)邊界控制爆破技術(shù)研究[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2001.