略談露天深孔爆破與地下采空區(qū)處理一體化實(shí)踐

曾憲靜

（廣東省大寶山礦業(yè)有限公司，廣東韶關(guān)512127）

略談露天深孔爆破與地下采空區(qū)處理一體化實(shí)踐

曾憲靜

（廣東省大寶山礦業(yè)有限公司，廣東韶關(guān)512127）

以某露天金屬礦為例，對(duì)露天深孔爆破與地下采空區(qū)處理一體化實(shí)踐進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)研究總結(jié)，在采空區(qū)頂板的厚度、完整性、強(qiáng)度等地質(zhì)條件允許的情況下，可以進(jìn)行深孔爆破作業(yè)和對(duì)地下采空區(qū)進(jìn)行爆破崩落的處理。

露天開(kāi)采深孔爆破地下采空區(qū)

地下采空區(qū)不利于礦產(chǎn)資源的安全開(kāi)采，同時(shí)對(duì)爆破作業(yè)也具有一定的影響，一旦在進(jìn)行爆破作業(yè)的過(guò)程中遇到采空區(qū)的影響，爆破現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的安全隱患，此外，在采空區(qū)上方區(qū)域進(jìn)行爆破作業(yè)，還會(huì)受到施工技術(shù)和采空區(qū)穩(wěn)定性的制約。目前，某露天礦通過(guò)對(duì)正常爆破和不正常爆破的分析總結(jié)，對(duì)不規(guī)則的采空區(qū)進(jìn)行爆破處理，不僅可以有效地降低了采空區(qū)的安全隱患，還為現(xiàn)場(chǎng)的人員、設(shè)備提供了安全保障。

1 露天金屬礦的概況

20世紀(jì)未，由于周邊民采對(duì)該礦區(qū)井下銅硫鉛鋅資源進(jìn)行掠奪式開(kāi)采，高峰時(shí)民窿最多達(dá)112條，從而遺留下大量不規(guī)則形狀的采空區(qū)。為保護(hù)礦產(chǎn)資源，該露天礦銅礦中止露天開(kāi)采，轉(zhuǎn)入井下開(kāi)采，形成露天與井下聯(lián)合開(kāi)采的格局。由于井下主要為空?qǐng)龇ㄩ_(kāi)采，開(kāi)采期間形成了大量的井下采空區(qū)，這些采空區(qū)與民窿采空區(qū)相互交替重疊，形成了分布廣泛而復(fù)雜的井下采空區(qū)群，成為了礦山開(kāi)采的巨大安全隱患。隨著開(kāi)采深度下降，采空區(qū)已成為該礦山中最主要的危險(xiǎn)源之一，日益嚴(yán)重地威脅著礦山的安全生產(chǎn)。采空區(qū)處理方法通常有封閉、加固、崩落和充填四大類。由于該礦山采空區(qū)都位于開(kāi)采境界范圍內(nèi)，無(wú)法使用封閉法處理，加固法和充填法投資大，成本較高，不經(jīng)濟(jì)。針對(duì)該礦山的具體情況，選用深孔爆破的方式處理采空區(qū)較為合適。

2 案例分析

2.1 采空區(qū)區(qū)域情況

根據(jù)三維激光掃描數(shù)據(jù)、露天采場(chǎng)平面圖和已知的鉆孔巖性分析，該區(qū)域697m臺(tái)階以下大部分為含礦巖層，巖體完整，強(qiáng)度較高。該采空區(qū)群位于697m臺(tái)階下，部分采空區(qū)頂板已經(jīng)小于安全厚度，處于較危險(xiǎn)狀態(tài)，應(yīng)該對(duì)其立即處理，并確定該采空區(qū)處理整體方案為采空區(qū)原地爆破強(qiáng)制崩落[1]。采空區(qū)位置如圖1所示。

圖1 各采空區(qū)位置

2.2 爆破設(shè)計(jì)

本次采空區(qū)處理設(shè)計(jì)在697m平臺(tái)進(jìn)行垂直穿孔，爆破孔網(wǎng)參數(shù)采用4.5m×4.5m，由于爆破無(wú)可利用自由面，故在三個(gè)采空區(qū)頂板較薄的位置分別布置加強(qiáng)孔，采空區(qū)范圍內(nèi)的鉆孔要求打穿采空區(qū)，共設(shè)計(jì)鉆孔104個(gè)，孔徑140mm，所有鉆孔均要求穿透采空區(qū)頂板。設(shè)計(jì)鉆孔總量為1 812.4m，設(shè)計(jì)總藥量為17 983.0 kg。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，原設(shè)計(jì)鉆孔5個(gè)未打，補(bǔ)加孔共5個(gè)，實(shí)際鉆孔數(shù)為104個(gè)，實(shí)際鉆孔總量為2 009.5m，最深孔35.6m，實(shí)際用藥量約18 000 kg[2]。

2.3 爆破效果

爆破實(shí)施過(guò)程中未出現(xiàn)有害飛石及爆破振動(dòng)，爆破完成后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查也未發(fā)現(xiàn)拒爆、盲炮等異常情況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，地表形成塌陷坑，塌陷范圍達(dá)到2 145.3m2，塌陷深度平均約5m，采空區(qū)主體部分塌陷完全，塌陷坑范圍覆蓋大部分區(qū)域。采空區(qū)西部由于位于臺(tái)階邊坡下，鉆孔困難，存在部分未塌陷頂板。

為評(píng)價(jià)本采空區(qū)爆破處理效果，根據(jù)采空區(qū)三維激光掃描資料和爆破前、后采空區(qū)區(qū)域地形測(cè)量圖，采用體積平衡原理對(duì)采空區(qū)爆破處理效果情況進(jìn)行定量分析。即：空區(qū)頂板體積×松散系數(shù)=空腔體積+空區(qū)頂板體積－塌陷坑體[3]。分析結(jié)果見(jiàn)表1。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，公式兩邊體積差為2 032m3，誤差率為3.4%。通過(guò)體積平衡法原理分析可知該采空區(qū)基本已得到成功爆破處理，處理效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，采空區(qū)頂板主體塌陷完全，空區(qū)得到了有效充填。

3 爆破處理采空區(qū)的注意事項(xiàng)

3.1 采空區(qū)頂板巖體的穩(wěn)定性

由于爆破作業(yè)全程都在采空區(qū)上方進(jìn)行，為保證施工人員和設(shè)備的安全，采空區(qū)頂板穩(wěn)定是進(jìn)行爆破處理采空區(qū)的前提條件。本文中的礦山通過(guò)鉆孔巖芯、三維激光掃描、微震監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)手段來(lái)監(jiān)測(cè)采空區(qū)的穩(wěn)定性。從鉆孔施工開(kāi)始，有專職地壓監(jiān)測(cè)人員對(duì)該區(qū)附近進(jìn)行24 h不間斷監(jiān)測(cè)，判斷該區(qū)域?qū)崟r(shí)地壓情況，保證施工安全。

3.2 鉆孔施工的可靠性

穿孔前，一定要保證鉆機(jī)的可靠性，否則炮孔的孔距和深度無(wú)法得到充足的保障。其次，在打孔的過(guò)程中，開(kāi)孔坐標(biāo)要與設(shè)計(jì)的炮孔吻合，對(duì)成孔異常或無(wú)法成孔的炮孔，要及時(shí)通知爆破人員進(jìn)行調(diào)整。穿孔完畢后，要做好保護(hù)措施，防止炮孔意外堵塞。在爆破作業(yè)之前，爆破人員要對(duì)炮孔的間距和孔深進(jìn)行復(fù)核，作為炮孔裝藥計(jì)算的依據(jù)。

3.3 安全措施

爆破處理采空區(qū)與普通爆破的區(qū)別在于采空區(qū)對(duì)爆破施工的安全威脅是全程的，為此，必須采取足夠有效的措施來(lái)保障施工安全[4]。

1）為保證爆破安全順利進(jìn)行，必須設(shè)置采空區(qū)處理管理部門協(xié)調(diào)全程工作，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配備專職安全管理人員。嚴(yán)格執(zhí)行采空區(qū)生產(chǎn)作業(yè)規(guī)程，對(duì)具體作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)。讓作業(yè)人員對(duì)面臨的現(xiàn)實(shí)危險(xiǎn)有足夠的認(rèn)識(shí)，能夠嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)異常情況有思想準(zhǔn)備，管理人員要對(duì)生產(chǎn)作業(yè)情況經(jīng)常進(jìn)行核查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。編制安全撤離預(yù)案，每個(gè)作業(yè)點(diǎn)至少要有兩處以上安全撤退路線，在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置安全撤離路線標(biāo)志（明示牌）。

2）采空區(qū)的平面位置要設(shè)立明顯標(biāo)識(shí)，標(biāo)明空區(qū)標(biāo)高和安全作業(yè)厚度。對(duì)有裂隙地帶設(shè)置警戒線，嚴(yán)禁人員進(jìn)入危險(xiǎn)地帶。劃定警戒區(qū)域，控制進(jìn)入警戒區(qū)域的人員數(shù)量，來(lái)往運(yùn)輸車輛遠(yuǎn)離爆區(qū)作業(yè)區(qū)域。在采空區(qū)邊上或塌方區(qū)附近，安排專職人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如有異常情況作業(yè)人員立即撤離。為保證人員設(shè)備安全施工，在施工區(qū)域建立地壓活動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，自穿孔之日起設(shè)置專人進(jìn)行24 h不間斷監(jiān)測(cè)，提供可靠的數(shù)據(jù)資料用以分析預(yù)測(cè)地壓活動(dòng)情況[5]，確定能否按計(jì)劃實(shí)施作業(yè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)告并立即通知施工人員向安全地帶撤離，實(shí)施安全撤離預(yù)案。

3）鉆孔作業(yè)平臺(tái)必須保持平整，無(wú)大塊或其他障礙物。鉆孔作業(yè)前必須認(rèn)真檢查作業(yè)區(qū)域和附近的巖性穩(wěn)定及其變化狀況，作業(yè)時(shí)要有經(jīng)驗(yàn)豐富的人員作警戒工作，各施工隊(duì)及現(xiàn)場(chǎng)管理人員必須嚴(yán)格交接班制度，做好交接班的記錄工作。設(shè)備出現(xiàn)故障，應(yīng)移至安全區(qū)域進(jìn)行維修。施工單位穿孔作業(yè)人員必須認(rèn)真如實(shí)記錄穿孔的施工情況，只允許白天作業(yè)，對(duì)異?，F(xiàn)象必須記錄清楚，并及時(shí)向采空區(qū)處理管理部門通報(bào)。

4）現(xiàn)場(chǎng)施工中有下列情形之一者，人員必須迅速撤離至安全地點(diǎn)，并及時(shí)向采空區(qū)處理管理人員匯報(bào)：地表新鮮開(kāi)裂；地表松動(dòng)、沉降；遇到空區(qū)，且小于要求保安層厚度時(shí)；雨天地表匯水灌入的低洼處；其他異常情況。

5）爆破施工作業(yè)，必須嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)爆破規(guī)程操作。在采空區(qū)上進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁在臨近區(qū)域進(jìn)行爆破作業(yè)，必須先警戒到位再裝藥，裝藥速度要求要快，待藥裝好后方可連接迅速起爆。為了預(yù)防部分孔內(nèi)溫度高的炸藥自燃，預(yù)備消防車在附近待命。在爆破施工期間，各現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定程序進(jìn)行作業(yè)，嚴(yán)禁攜帶煙火和手機(jī)進(jìn)人爆區(qū)，安全保衛(wèi)人員要阻止一切閑雜人員進(jìn)人施工現(xiàn)場(chǎng)。裝藥、連線過(guò)程中嚴(yán)禁車輛和設(shè)備在爆區(qū)周圍20m內(nèi)運(yùn)行。在空區(qū)安全厚度較薄的區(qū)域用警戒帶標(biāo)示，并嚴(yán)格限制施工人數(shù)，要求兩人運(yùn)藥，兩人裝藥，兩人充填。爆破施工過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)危及人身安全的險(xiǎn)情，應(yīng)立即組織人員撤離。

6）起爆后，由地壓監(jiān)測(cè)人員確認(rèn)采空區(qū)安全后方可對(duì)爆區(qū)徹底檢查，查看是否有未起爆的炮孔，如發(fā)現(xiàn)立即上報(bào)，同時(shí)要采用作業(yè)規(guī)程中的瞎炮處理辦法進(jìn)行處理，未處理完之前不準(zhǔn)解除爆破警戒。

4 結(jié)語(yǔ)

深孔爆破的方式處理采空區(qū)，不但沿用了礦山現(xiàn)行的露天開(kāi)采工藝，技術(shù)簡(jiǎn)單、周期段、進(jìn)度快；不用增加新的生產(chǎn)設(shè)備，投資省、處理費(fèi)用低；還由于施工的各項(xiàng)作業(yè)都在地面進(jìn)行，工作條件好、作業(yè)相對(duì)更為安全。礦山可以根據(jù)自身采空區(qū)的特征，結(jié)合礦山露天開(kāi)采的實(shí)際，在條件允許的情況下選用空區(qū)爆破處理。

[1]陳光木，趙博深，陳晶晶.大寶山668-1采空區(qū)強(qiáng)制崩落工程實(shí)踐研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2014（1）：8-10.

[2]長(zhǎng)沙礦山研究院.廣東省大寶山礦業(yè)有限公司25~29線采空區(qū)群爆破處理效果評(píng)價(jià)[R].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙礦山研究院，2016：1-4.

[3]李科.銀山礦露天采區(qū)內(nèi)采空區(qū)的爆破處理[J].礦冶，2002，11（4）：12-16.

[4]藍(lán)宇.大寶山礦1號(hào)主井采空區(qū)治理方案設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].南方金屬，2011（4）：42-44.

[5]張培波.中深孔爆破采礦實(shí)驗(yàn)[J].新疆有色金屬，2012（5）：67-89.

（編輯：苗運(yùn)平）

On Integrated Practice of Open-pit Deep Hole Blasting and Underground Goaf Treatment

ZENG Xianjing
（Guangdong Province Dabaoshan M ining Co.,Ltd.,Shaoguan Guangdong 512127）

An open-pitmetal mine is taken as an example to study the integrated practice of open-pit deep hole blasting and underground goaf treatment.Through the research and summary,with geological condition of roof thickness,integrity,strength and so on,the deep hole blasting for underground goaf is carried out.

open-pitmining,deep hole blasting,underground goaf

TD05

A

1672-1152（2017）02-0100-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.39

2016-12-14

曾憲靜（1980—），男，廣西欽州人，2004年畢業(yè)于廣西大學(xué)，工學(xué)士，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)工作。