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大孔徑采礦爆破及采場邊界控制爆破技術研究

[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:13991[字體: ]

   明

 

(安慶銅礦,安慶246131)

 

摘自《工程爆破文集》第七輯

 

    高階段大直徑深孔采礦法是安慶銅礦主要的采礦方法,文章就大孔徑采礦的幾種爆破方式及采場邊界控制爆破技術進行了分析和總結。

關鍵詞  高階段采場,大直徑深孔采礦,VCR法爆破,側向爆破,采場邊界,控制爆破

 

1  前言

大直徑深孔采礦法是隨著潛孔鉆機的發展和應用而發展起來的一種采礦方法,70年代中期,VCR法在加拿大涅瓦克礦回采間柱試驗成功,并很快在世界地下礦山得以推廣應用。1982年,我國凡口鉛鋅礦首先利用VCR法進行間柱和礦房回采試驗,隨后相繼在銅錄山銅礦、鳳凰山銅礦、獅子山銅礦進行試驗,各礦山的試驗研究成果均達到國外先進水平,試驗成果很快在生產中推廣應用。

多年來,采礦界普遍認為在礦巖穩固的急傾斜厚大礦體和塊狀礦體中采用大孔徑,加大孔距和最小抵抗線是增加采礦量、擴大回采規模、提高勞動生產率和經濟效益的有效逾、徑,大直徑深孔采礦法自下而上進行回采,使露天礦山的穿孔、爆破技術應用于地下礦山成為現實,同時代表著地下礦山采礦方法的發展方向。

 

2  采礦方法概述

安慶銅礦礦體屬急傾斜礦體,礦體厚度多為50~70m,部分厚大區域達100m左右,礦體上盤為石灰巖,下盤為矽卡巖、閃長巖,礦石類型有磁鐵礦含銅、單鐵礦、矽卡巖臺銅三種,礦、圍巖均屬中等穩固以上的巖層。采用大直徑深孔采礦法雙階段連續回采,回采階段高度達120m,采場垂直礦體走向布置,分礦房、礦柱兩步驟回采,礦房、礦柱寬度均為15m,長度為礦體厚度,高度120m,采場布置上、下兩層鑿巖硐室,采用Simba261型潛孔鉆機分段鑿巖,炮孔直徑Ф165mm,采場底部布置塹溝式拉底、雙側進路出礦的底部結構,采用ST-5C型鏟運機出礦,采場出礦完畢,嗣后一次充填,礦房為一步驟回采采場,實行尾砂膠結充填,礦柱為二步驟回采采場,采用尾砂充填,圖l為安慶銅礦高階段大直徑深孔采礦示意圖。

 

3  采場布孔

采場的布孔參數依據爆破漏斗試驗結果而定,礦房采場中部炮孔布孔參數取3.0m×3.0m,為有效地控制采場邊界,邊排孔實行光面爆破,孔網參數取2.2~2.5m×2.0~2.2m(抵抗線×孔間距),邊孔至采場邊界0.5m.礦柱采場兩側是充填體,礦柱采場的布孔原則是保護兩側的充填體,盡量減少超爆引起的充填體的片落以及爆破規模過大所引起的充填體的垮落。礦柱采場中間孔采用3.0m×3.0m的孔網參數,邊排孔依據加強松動爆破理論,采用2.0m×2.0m的布孔參數,實行加強松動爆破,邊排孔距充填體邊界1.5m~1.7m。

1  安慶銅礦高階段大直徑深孔采礦示意圖

Fig.1  Sketch map 0f high level large-diameter long hole mining method at Anqing Copper Mine

 

采場爆破方式

大直徑深孔采礦法的爆破方式通常是VCR法爆破,演變方式有“VCR法切槽—全孔側向爆破”和“VCR法切槽—分段側向爆破”,圖2為三種爆破方式示意圖。

2  大孔采場爆破方式示意圖

Fig.2  Sketch map of blasting method in large-diameter long hole stope

 

4.1  VCR法爆破

VCR法爆破即下向倒漏斗爆破,是采用高密度、高威力、高爆速、低感度的****(安慶銅礦用的是普通********),以球形藥包(直徑與長度之比不超過1:6的藥包)自下而上分層爆破。VCR法爆破的裝藥結構是炮孔下部堵塞1.0~1.5m,藥包30kg,上部瞎1.2~1.6m,分層爆破高度2.5~3.0m。VCR法爆破的特點是:(1)爆破效果好。由于形藥包的爆破能量利用充分,故礦石破碎塊度均勻,大塊率僅為1.5%左右;(2)VCR法爆破對硐室、出礦工程及采場圍巖破壞性小。VCR法爆破的爆破自由面是下向的,只要控制好炮孔下部堵塞長度、裝藥量、上部堵塞長度、起爆順序、最大單響藥量、爆破規模,就可以有效地控制爆破對硐室、出礦工程及采場圍巖的破壞;(3)采場爆破頻率高,爆破作業量大,爆破作業成本高。

 

4.2 全孔側向爆破

全孔側向爆破是沿采場高度方向利用VCR法爆破形成豎向切割槽作為自由面,其余炮孔采用球形或柱狀藥包全孔一次側向爆破。全孔側向爆破的特點是(1)爆破規模大,最大單響藥量難以控制,爆破對采場穩定的破壞性大;(2)由于巖體存在裂隙,爆破能量利用率低,爆破效果差,大塊率為6%左右;(3)采場爆破頻率低,采場爆破作業量小,爆破成本低;(4)炮孔下部部分為擠壓爆破。

 

4.3 分段側向爆破

基于對以上兩種爆破方式的試驗研究,并結合安慶銅礦采場特點,周圍工程相互關系,生產能力和勞動生產率的要求,安慶銅礦進行了“VCR法切槽一分段側向爆破”的采場爆破方式試驗并獲得成功,其崩礦順序是先用VCR法爆破形成豎向切割槽,然后以切割槽作自由面,進行分段側向崩礦,通過控制側向崩礦的分段高度和崩礦步距來控制爆破規模。

依據對各種形式的爆破方式的研究結論,安慶銅礦礦房采場采用“VCR法小斷面切槽一高分段側向爆破”的爆破方式,切槽范圍有3m×3m~5m×5m,側向爆破分段高度10~15m;礦柱采場采用“VCR法大斷面切槽一小分段側向爆破”的爆破方式,切槽范圍10m×10m,側向爆破的分段高度6m左右。VCR法切槽爆破的裝藥結構是炮孔下部堵塞0.8~1.0m,藥包30kg,上部堵塞1.0~1.2m,分段側向崩礦采場中間炮孔的裝藥結構是炮孔下部堵塞0.8~1.0m。單層藥包20~25kg,空氣間隔0.8~1.0m,上部填砂1.2~1.5m。

VCR法切槽一分段側向爆破”的爆破方式可有效地控制爆破規模,減少爆破對采場暴露邊幫的破壞,減少爆破次數,提高爆破效率,降低爆破成本,并為采場邊排孔實施控制爆破和留礦爆破創造優越的爆破條件,有利于維護采場穩定。

 

采場邊界控制爆破    

采場邊排孔爆破是影響采場邊界規整程度的直接因素,并進一步影響到采場的整體穩定性,為此,礦房采場邊排孔實行光面爆破,確保采場邊界規整,礦柱采場邊排孔實行加強松動爆破,減少邊排孔爆破時對充填體的破壞。

 

5.1 光面爆破

光面爆破是沿設計的開挖邊界鉆鑿一排光爆孔,減少裝藥量,多用不耦合裝藥,在主體超前爆破后,光爆孔里的每個藥包均有臨空面,將光爆孔爆破,從而形成一個光滑平整的巖壁。

光面爆破孔徑165mm,孔問距2.0~2.2m,抵抗線2.2~2.5m,不耦合系數3.0~3.3,線裝藥密度5.75~6.25kg/m,炮孔鄰近系數0.8~1.0。安慶銅礦在多個采場進行了邊排孔光面爆破,爆破后,采場幫壁平整,爆破效果良好,但由于巖體弱面的存在,采場空區暴露時間過長時,幫壁存在局部的片落,因此采場爆破完畢,應組織強化出礦,強化充填,縮短采場空區的暴露時間,確保采場穩定。

 

5.2 加強松動爆破

考慮到礦房采場爆破時對礦柱產生一定程度的破壞作用,礦柱采場周邊巖體受到破壞,礦柱回采時兩側為充填體,為保護充填體,依據“體積法的原理”,邊排孔實行加強松動爆破。

 

加強松動爆破爆破作用指數函數f(n)=0.86,孔徑165mm,抵抗線2.0m,孔間距2.0m,空氣間隔0.6m,單層藥量3~5kg。采場爆破后,經測定,尾砂混入率為3~5%,而采用加強松動爆破之前,采場尾砂混入率為7~10%,由此來看,加強松動爆破對減弱爆破對兩側充填體破壞作用是有效的。

 

5.3  起爆方式

安慶銅礦采場爆破采用非電起爆系統,起爆****是高精度等間隔毫秒****,段別間微差間隔時間25ms,VCR法切槽爆破應保證中心首響切槽炮孔所爆巖體破碎并在即將拋出時起爆后響炮孔,經過對中間孔與邊孔選擇25ms、,50ms、75ms和100ms四種不同微差間隔時間情況下的爆破高度對比試驗,合理的起爆方式為中心切槽孔與邊孔合理間隔時間為75~100ms,邊孔間微差間隔時間為25~50ms。

側向爆破采場中間炮孔采用群孔起爆,兩排為一段次,中間孔先爆,邊排孔滯后,采用“一字形”起爆,起爆孔數3~4個,這樣可減少邊排孔爆破對采場邊界的破壞,使光面爆破和加強松動爆破達到預期的爆破效果。圖3為采場爆破起爆順序示意圖。

3  采場爆破起爆順序示意圖

Fig.3  Sketch map of blasting initiating in stope oaving

 

6  幾點結論

6.1 高階段大直徑深孔采礦法的使用條件是急傾斜中厚以上,形態較規整,礦、圍巖均穩固的礦體。

6.2 采場爆破方式依據礦、圍巖的穩固情況而定,分段側向爆破具有技術上較為穩妥、靈活性較強的特點,具有很高的推廣應用價值。

6.3 安慶銅礦針對礦房礦柱采場爆破進行技術研究,形成了成熟的采場爆破方式和邊排孔控制爆破技術,礦房采場爆破最大單響藥量控制在800~1000kg,礦柱采場爆破最大單響藥量控制在400kg以內,礦房采場邊孔實行光面爆破,采場幫壁基本規整,礦柱采場邊孔實行加強松動爆破,可防止充填體受到破壞而產生較大范圍的垮落。

 

 

6.4  實踐表明:炮孔質量,充填體質量是制約高階段大直徑深孔采礦法成敗的關鍵,采場爆破是采場回采的核心環節,只有嚴格控制炮孔質量,通過有效的爆破技術來實現采場的規整性、穩定性,并在保證充填體質量的前提下,才能實現采場順利回采。

6.5  高階段大直徑深孔采礦法采場結構合理,鑿巖效率高,爆破工藝先進,一次崩礦量大,出礦集中連續,機械化程度高,一次連續充填快,作業安全,采場生產能力和勞動生產率高。

 

參考文獻

《采礦手冊》編輯委員會.《采礦手冊》第二卷.北京:金工業出版社.1990

高金石,張奇.《爆破理論與爆破優化》.西安:西安地圖出版社.1993


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