中深孔爆破震動回收粘結(jié)礦石實(shí)例

張道長 周雄超 姜福允

（浙江建輝礦建有限公司 哈巴河 836700）

1 引言

某銅礦位于新疆北部，礦石為硫鋅銅礦，主要采用大直徑深孔嗣后充填采礦法，采場高50～100米，采場爆破方式為“VCR爆破拉槽+全孔側(cè)向崩礦”，爆破后的礦石落在采場底部結(jié)構(gòu)處，利用4m3鏟運(yùn)機(jī)在采場兩側(cè)出礦巷道內(nèi)出礦。生產(chǎn)中，因?yàn)楦鞣N原因造成采場底部礦石嚴(yán)重板結(jié)，鏟運(yùn)設(shè)備無法鏟裝，不但損失大量礦石且高殘礦堆影響二步采場采準(zhǔn)工程施工。本例采用在采場兩側(cè)穿脈內(nèi)或者采場出礦口處施工扇形中深孔，鉆孔穿透采場底部結(jié)構(gòu)到達(dá)粘結(jié)礦堆，在鉆孔底部裝藥爆破的方式，有效松動存礦且不破壞采場底部結(jié)構(gòu)，大大提高了礦石回收率，取得較好經(jīng)濟(jì)效益，并最大限度保證二步采場的安全施工。

2 采場概況

500-600m 中段1301#采場，礦體為塊狀硫化物銅鋅礦床，采場含硫量20%～35%，無水害影響，采場垂直于礦體走向布置，段高100 米，采幅12 米；底部結(jié)構(gòu)位于500m中段，1302#、1104#穿脈分列于1301#采場兩側(cè)，并施工出礦巷道至采場中間；上部在550m中段、600m中段分別施工采場中間穿脈和矩形大直徑深孔鑿巖硐室，作為T-150鉆機(jī)的鑿巖中段。

回采時(shí)，在500m中段1301#穿脈采用YGZ-90鉆機(jī)施工上向扇形孔，爆破后形成13 米高的V 型塹溝底部結(jié)構(gòu)；上部有37 米、45 米兩層下向大直徑深孔連續(xù)回采，爆破后用4m3鏟運(yùn)機(jī)出礦；因?yàn)榈V石含硫量高、鏟運(yùn)機(jī)觸及不到礦石、未及時(shí)松動等原因，造成底部結(jié)構(gòu)內(nèi)粉礦或者小塊度礦石嚴(yán)重板結(jié)，礦石與底部塹溝、采場兩幫形成整體，粘結(jié)礦堆長20 米，最高處達(dá)18 米，粘連礦石約6000 噸，鏟運(yùn)設(shè)備無法鏟裝。如不及時(shí)處理回收，結(jié)束采場出礦進(jìn)行充填，會造成大量礦石損失且充填漿不能有效膠結(jié)礦堆，降低生產(chǎn)效益并影響二步采場采準(zhǔn)工程安全施工。

3 前期措施

為將粘結(jié)礦堆松動，便于鏟運(yùn)機(jī)鏟裝，最初采用炸藥包貼近礦堆進(jìn)行裸露爆破震礦的方法，但因?yàn)楸颇芰坎患?、作業(yè)范圍小，收效甚微；后期采用機(jī)器人進(jìn)入出礦巷道，在粘結(jié)礦堆上施工直徑為50～60cm 圓孔，用竹竿捆綁炸藥卷置于孔內(nèi)爆破震動的方法進(jìn)行松動，但掏孔難以成型，裝藥孔深度不足，且機(jī)器人作業(yè)范圍只在地面以上2米內(nèi)，所震下的礦石很少；震礦之后，出礦巷道頂部的粘結(jié)礦石形成懸頂，存在垮塌風(fēng)險(xiǎn)。

上述方法共投入震礦炸藥300 公斤，雷管150發(fā)，僅在出礦巷道底板以上3～4米高度震落礦石400余噸，高處的粘結(jié)礦堆絲毫沒有松動，且后續(xù)敷設(shè)藥包、連接起爆線等環(huán)節(jié)均存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，主要問題仍未解決。

4 處理方案

經(jīng)過現(xiàn)場勘察及分析，決定利用爆破漏斗理論，在500m中段1104#穿脈、1302#穿脈和出礦巷道內(nèi)施工扇形中深孔，孔底到達(dá)粘結(jié)礦堆，每排4 個(gè)鉆孔均勻布置在粘結(jié)體高度上，用氣動裝藥器在鉆孔底部小范圍內(nèi)耦合裝藥，非電導(dǎo)爆管雷管起爆，形成孔內(nèi)1.5m～2m 的延長藥包、鉆孔底部和粘結(jié)礦堆內(nèi)部為爆破作用范圍的多個(gè)爆破漏斗，炸藥充分貼近粘結(jié)礦堆，爆破產(chǎn)生的沖擊波在孔底及粘接礦堆產(chǎn)生裂隙，隨后爆炸氣體促使裂隙貫通擴(kuò)大，使粘接礦體脫離采場邊幫及底部，有效松散。

4.1 鉆孔參數(shù)選擇及布置

延長藥包爆破漏斗的拋體集中在藥包軸線兩側(cè)藥包長度的范圍內(nèi)，漏斗位于藥包周邊的邊幫和粘結(jié)礦堆，形狀為中部平直、兩端銜接近似于半圓的封閉曲線，爆破后的爆破沖擊波和爆炸氣體作用于相對較弱的粘接礦堆，對其產(chǎn)生松動和拋擲。采用75mm 鉆頭施工中深孔，經(jīng)試驗(yàn)，裝藥長度2米時(shí)，鉆孔周邊3 米～3.5 米范圍內(nèi)粘結(jié)礦堆被有效松動，因此，設(shè)計(jì)鉆孔排距和孔底距為3米。

現(xiàn)場作業(yè)時(shí)，在500m 1301#采場兩側(cè)穿脈及出礦巷道內(nèi)架設(shè)YGZ-90鉆機(jī)，施工上向傾斜鉆孔，鉆孔傾角40°～75°，鉆孔直徑80mm，排距3 米，孔底距2.5～3米，孔深6.5～16.5 米，鉆孔頂部穿透采場底部結(jié)構(gòu)及邊幫，抵達(dá)粘結(jié)礦堆。施工的震礦鉆孔布置如圖1。

圖1

4.2 震礦爆破

鉆孔施工完成，經(jīng)驗(yàn)收、清孔后，采用BQF-100型氣動裝藥器裝填粉狀硝銨炸藥，對鉆孔進(jìn)行連續(xù)耦合裝藥，每個(gè)鉆孔僅在孔底2米范圍裝藥，非電毫秒導(dǎo)爆管雷管連接1.2米長導(dǎo)爆索敷設(shè)于藥包中間，導(dǎo)爆管順鉆孔延伸至孔外；采用逐排起爆方式，鉆孔排間延時(shí)25～50ms，臨近出礦口的鉆孔排位采用較低段位，先行起爆，臨近出礦口遠(yuǎn)的鉆孔采用較高段位。

4.3 回收效果

將全部震礦鉆孔分1～2次爆破，爆破后粘結(jié)礦堆被有效松動，大量粘結(jié)礦石落入出礦巷道內(nèi)，用柴動4m3鏟運(yùn)機(jī)連續(xù)鏟裝出礦，防止再次粘結(jié)。經(jīng)過努力，成功回收3900 噸粘結(jié)礦石，采場礦石銅品位2.59%，鋅品位1.72%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。各出礦巷道均與采空區(qū)貫通，采場內(nèi)剩余殘礦堆高度較小，不影響充填擋墻砌筑，充填漿能順利進(jìn)入各出礦巷道和采場底部，保證二步驟采場采準(zhǔn)工程順利進(jìn)行。回收效果對比如表1。

表1 500-1301#采場震礦投入與效果對比

5 效果評價(jià)

該方法用簡單的設(shè)備穿鑿中深孔，普通爆破方式成功回收了大量殘礦，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全性好：在巖石穩(wěn)固的穿脈內(nèi)或者出礦巷道內(nèi)施工中深孔，裝填炸藥，作業(yè)條件好；爆破后，采場底部結(jié)構(gòu)和出礦巷道僅在內(nèi)部輕微破壞，鏟運(yùn)人員及設(shè)備安全有保障；

（2）效率高：施工的中深孔到達(dá)粘結(jié)礦堆的不同高度，藥包充分貼近粘結(jié)體，爆破能量充分、均勻作用于礦堆，對粘結(jié)礦石產(chǎn)生整體震動，大量存窿礦石得以回收，更加有效利用礦產(chǎn)資源；

（3）經(jīng)濟(jì)效益好：改變裸露藥包震礦耗費(fèi)高、效果差的現(xiàn)狀，震礦過程所消耗的人工費(fèi)用、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)用較低，取得較大的收益；

（4）便于采場充填及二步采場采準(zhǔn)工程施工，后續(xù)采場銜接順暢。

該方法能有效對粘結(jié)礦堆進(jìn)行整體松動，若在鏟運(yùn)結(jié)束后再利用遙控鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采空區(qū)鏟裝，將進(jìn)一步降低采場礦石損失率，經(jīng)濟(jì)效益顯著；避免二步驟采場采準(zhǔn)工程在較高殘礦堆下掘進(jìn)，降低了風(fēng)險(xiǎn)和支護(hù)費(fèi)用，節(jié)約工期，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，對其他礦山采場粘結(jié)礦石回收具有一定借鑒意義。