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地下礦復雜條件下集束孔大爆破

[日期:2019-10-24]   來源:中國爆破網  作者:鄂爾多斯爆破信息網   閱讀:13904[字體: ]

完成時間:2005年3月

工程地點:廣西南丹銅坑礦

完成單位:北京礦冶研究總院、華錫集團銅坑礦

項目主持人及參加人員:孫忠銘、張友寶、李仕慶、陳何、蘇家紅、姚根華、玉子慶、劉建東、潘家旭、吳桂才、羅先偉、余斌、余陽先、韋方景、楊偉忠、蔡漢遷、王湖鑫、董衛軍、曾倫生、莫榮世、夏海亮、文衍瑜、劉孟宏、袁向全、謝源、韋可利、吳增強

撰稿人:孫忠銘

 

2002年,由中國工程院和國家發展和改革委員會組織的廣西院士行活動曾就銅坑礦特大事故隱患治理這一問題進行過專題討論,明確指出銅坑礦特大事故隱患治理的迫切性和可能的技術途徑。據此,北京礦冶研究總院與華錫集團合作于2005年3月28日在廣西南丹銅坑礦進行了一次裝藥量為150t的地下大爆破。這次大爆破是國家重點安全隱患整治項目——銅坑礦特大事故隱患治理的關鍵工程,也是迄今為止國內最大爆破量的一次地下礦山爆破。

華錫集團公司銅坑礦是一座有30余年開采歷史的大型地下礦山。開采的三大礦體自上而下依次為細脈帶、91號和92號礦體,三大礦體在豎直方向上局部呈重疊狀態。最早開采的細脈帶礦體自1976年發生自燃,形成了一條無法根治的火區,造成后續回采順序的紊亂,留下了相當數量的不規則分布的空區。隨著礦山生產建設的發展,礦山的主要采區已逐漸轉移至下部的92號礦體,形成了上下空區群,礦山地壓控制更加困難。1998年起,采場局部垮塌和巖層移動時有發生,繼而開始出現局部貫通性垮塌,同時為保證下部采區作業安全所留的隔火礦柱已呈現不完整狀態,控制火區蔓延和防止地壓災害的難度越來越大,細脈帶礦體剩余的360萬t礦石無法回采。下部92號礦體的采礦作業受到直接威脅。1997年被廣西列為特大事故隱患區,2002年列為國家重點安全隱患整治項目。

為了根治火區隱患和地壓災害,同時對礦石資源進行回收,華錫集團堅持“預防為主、安全第一”的原則,在國家安全生產監督管理總局、廣西壯族自治區安全生產監督管理局的指導下,積極主動地開展細脈帶事故隱患區的治理工作。北京礦冶研究總院是大型國家綜合性研究院所,在礦山工程技術的開發與研究方面進行了長期系統的工作,許多研究成果達到國際先進水平。特別是在高效采礦技術、大規模爆破技術等方面具有豐富的工程實踐經驗和創新技術。2003年10月,華錫集團與北京礦冶研究總院共同合作,開始進行適合銅坑礦具體情況的治理方案、相關技術的科技攻關。自2003年開始,北京礦冶研究總院與華錫集團銅坑礦合作,經多次調研分析和論證,決定采用局部充填,強制崩落,強采強出,封閉覆蓋的綜合治理方案,治理范圍劃分為三個爆區,分階段實施爆破。

第一爆區位于細脈帶采區570m至650m水平,包括大14號、12號采場及其對應的上部隔火礦柱。由于大量不規則空區、民窿破壞以及鄰近火區等因素造成的相當復雜的爆破條件和環境,針對不同的礦柱條件,第一爆區采用以線形、環形、方形等不同形式的階段束狀密集深孔為主,輔之以局部中深孔和小硐室的爆破方案,實現礦巖區域整體崩落。

束狀孔的爆破抵抗線5~14m。束狀孔爆破技術具有在特殊工藝條件下的可行性和適用性。技術上可靠、效率高、強度高。大爆破設計建立了爆破振動衰減模型、井下沖擊波傳播衰減模型,對爆破有害效應進行準確預測。采用預裂降振、柔性阻波墻、實時監測等技術手段,有效控制了爆破有害效應。

爆破鑿巖硐室位于原有采準進路中或兩側,高4m。束孔孔深30~62m,垂直平行布孔。束孔孔數3~9個。孔網參數:束間距6m×(6~12)m。束孔孔間距825mm。深孔爆破****選用多孔粒狀********,含水孔和溫度較高的炮孔選用乳化********。主起爆網路采用雙回路環形布置。孔口******的連接:環形束孔采用環形復式起爆,孔內采用雙******與加強藥包方式起爆。

按照預定方案要求,先后進行了第一爆區采準和爆破技術設計,爆破條件模擬試驗,爆破有害效應計算和安全范圍圈定,以及工程施工和爆破施工組織設計等工作,并于2005年2月28日進行了第一爆區的爆破。

第一爆區爆破崩落面積為6500m2,崩落礦量77萬t,總裝藥量達150t,爆破分20段毫秒延時起爆,起爆總延遲時間為2s,這是迄今為止國內最大的一次地下礦山爆破。

爆破作業嚴格按爆破設計的技術要求和爆破施工組織設計的程序進行,總計投人人力1200人。自2005年3月27日8時至28日14時完成全部的裝藥、爆破網路敷設和防護工程施工,于14時10分準時起爆。爆破同時,進行了爆破地震和空氣沖擊波效應的監測。大爆破產生的沖擊波強度在爆區口為9.3kPa左右,一道阻波墻的降壓效率為77.2%,阻波墻的作用顯著。大爆破沖擊波未對礦井生產系統產生破壞作用,礦山生產系統完好無損。爆堆塊度較好。爆破后,經地表和井下檢查,整個爆區設計范圍崩落完全,對臨近采場、井巷工程、設施和構筑物、爆區附近地表建筑物和民房等均未造成任何破壞。

第一爆區成功實施大爆破后,礦山即組織大量放礦,采區生產能力可達2500~3000t/d。礦石回收率68%,貧化率20%。年效益可達1.75億元。

第一爆區的成功爆破基本消除了銅坑礦細脈帶的空區,使爆區范圍內560m水平至地表形成連續崩落體,從根本上消除了地壓災害隱患,并為回收細脈帶礦體剩余礦石資源創造了條件。待余下的兩個爆區爆破后,經出礦封閉,將使銅坑礦的火區蔓延、地壓災害等安全隱患得以根除。經濟效益和社會效益非常顯著。

20058月16日中國有色金屬工業協會在北京主持召開了科技成果鑒定會,對北京礦冶研究總院和華錫集團銅坑礦完成的“地下礦復雜條件下集束孔大爆破”的研究成果進行鑒定。專家組一致認為:地下礦復雜條件下集束孔大爆破取得成功,將為我國地下礦山工程爆破提供新的技術和手段。具有一定的開拓性、創新性,總體技術水平達到國際先進水平。


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