中深孔落礦在緩傾斜礦體中的應(yīng)用

曹少亮,高 奎

(金堆城鉬業(yè)汝陽(yáng)有限責(zé)任公司, 河南汝陽(yáng)縣 471200)

中深孔落礦在緩傾斜礦體中的應(yīng)用

曹少亮,高 奎

(金堆城鉬業(yè)汝陽(yáng)有限責(zé)任公司, 河南汝陽(yáng)縣 471200)

金堆城鉬業(yè)汝陽(yáng)有限責(zé)任公司原采用進(jìn)路式平底淺孔留礦法采礦,施工過程中發(fā)現(xiàn)采場(chǎng)空區(qū)空間暴露面積大,碎裂礦體隨時(shí)冒落威脅鑿巖工人生命安全,并且平場(chǎng)等勞動(dòng)強(qiáng)度極大,礦山的生產(chǎn)能力及采礦安全受到影響。因此在9#井1號(hào)采場(chǎng)進(jìn)行了中深孔落礦試驗(yàn),采用微差爆破技術(shù)降低爆破震動(dòng)破壞效應(yīng),保證了礦山生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

中深孔爆破;淺孔留礦法;爆破震動(dòng)

本礦區(qū)位于華北地臺(tái)南緣隆起區(qū)與臺(tái)緣坳陷區(qū)的過渡帶。區(qū)內(nèi)主要出露中元古界長(zhǎng)城系熊耳群雞蛋坪組二段、三段、及四段火山巖。在溝谷中分布有新近系殘坡積物及洪積物。賦礦底層主要為雞蛋坪三段,賦礦巖石主要是安山巖、英安巖及安山質(zhì)火山角礫巖。

礦區(qū)位于拔菜坪寬緩背斜東段南翼近軸部位,镢頭村-王坪區(qū)域性斷裂的西南側(cè),呈單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主,有北西向、北東向及近東西向斷裂。巖體、礦體穩(wěn)定開采性好,利于礦石的開采。

礦巖賦存體少部分為碎裂巖石區(qū),該區(qū)位于礦床的西北部,地表北東向長(zhǎng)390m,北西向長(zhǎng)約300 m,鉆探控制垂向最大深度118.48m,礦巖為碎塊狀、碎屑狀,裂隙網(wǎng)格狀密集發(fā)育,抗壓強(qiáng)度為24.3 MPa,斷裂、次級(jí)斷裂發(fā)育,礦體穩(wěn)定性差,對(duì)礦床開采非常不利。中深孔落礦試驗(yàn)采場(chǎng)就位于此碎裂巖區(qū)內(nèi),英安巖普氏系數(shù)f=9.9、安山巖普氏系數(shù)f=7.6,從揭露出的礦體來看,地層比較松軟,解理裂隙發(fā)育,可爆性好,由于局部破碎孔內(nèi)易掉塊,開采條件較差。

1 采礦設(shè)計(jì)

目前礦區(qū)采礦方法為進(jìn)路式平底淺孔留礦法,落礦方式為淺孔落礦。在碎裂巖區(qū)布置的采場(chǎng),用淺孔留礦法回采最大的安全隱患是采場(chǎng)空區(qū)空間暴露面積大,碎裂礦體隨時(shí)冒落威脅鑿巖工人的生命安全;淺孔作業(yè)平場(chǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度大,大塊需經(jīng)常放炮,效率低。同時(shí)淺孔落礦由于爆破次數(shù)多,加之爆破藥量大的緣故,容易造成巷道片幫冒頂現(xiàn)象,不僅加大了支護(hù)的長(zhǎng)度,而且支護(hù)的難度和勞動(dòng)強(qiáng)度也相當(dāng)大,給公司的經(jīng)濟(jì)效益帶來很大影響,因此,尋找合適的落礦方法成為當(dāng)務(wù)之急。

為解決淺孔留礦法落礦威脅鑿巖工人人身安全的問題,提出在9號(hào)井試驗(yàn)進(jìn)路式平底結(jié)構(gòu)自拉立槽上向垂直扇形中深孔采礦法。為減少采切工程,采場(chǎng)分次爆破回采。第一次為自拉立槽爆破,回采爆破補(bǔ)償空間為15%～20%。出完后向松散體內(nèi)擠壓爆破,一般出礦達(dá)1/3以上即可進(jìn)行爆破。

1.1 試驗(yàn)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及采切工程布置

礦房長(zhǎng)50m、礦房寬10m、礦房高10m、間柱10m、在間柱中央沿長(zhǎng)軸方向鑿運(yùn)輸巷道,從運(yùn)輸巷道每隔6～8m向礦房鑿出礦進(jìn)路,在礦房中央沿長(zhǎng)軸方向鑿鑿巖巷道,巷道規(guī)格為2.7m×2.8m,在礦房一端鑿切割天井、切割巷(見圖1)。

首先在切割巷內(nèi)圍繞切割天井鑿上向中深孔,以切割天井為自由面,根據(jù)計(jì)算出的補(bǔ)償空間確定第一次爆破的排數(shù)。第二次爆破是在采場(chǎng)出礦達(dá)1/3以上時(shí)進(jìn)行,爆破長(zhǎng)度為第一次爆破長(zhǎng)度的2/3左右。落礦爆破在鑿巖巷道內(nèi)鑿向上扇形孔,排距1.8m,采用毫秒導(dǎo)爆管微差一次爆破(見圖1)。

1.2 孔網(wǎng)參數(shù)

扇形孔參數(shù)分為切割槽扇形孔參數(shù)和正常排面扇形孔參數(shù):切割槽扇形孔傾角依次為83°,90°,83°,每排3個(gè)孔;正常排面每排7個(gè)孔,孔的傾角依次為46°,65°,77°,90°,扇形孔孔深為5.6～10.5 m,超挖部分取0.25～0.4W。中深孔鑿巖設(shè)備采用YGZ-90型軌道式鑿巖機(jī),接桿式釬桿鉆頭直徑Φ=60mm,孔徑d=65mm。松軟巖層中最小抵抗線,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算為2.28m,排距抵抗線計(jì)算為1.76m。參照同類型礦山的礦石硬度、礦石性質(zhì)及礦石層理情況,一般為1.8～2.2m,為提高可靠性,選用較小值,即W=1.8m,以后根據(jù)試驗(yàn)情況再調(diào)整抵抗線值,扇形炮孔孔底密集系數(shù)取0.85～1.2,采用BQF-100型裝藥器以風(fēng)壓為動(dòng)力進(jìn)行裝藥,使用粉狀乳化炸藥。裝藥密度為0.9g/cm3,每次爆破炸藥單耗控制在0.23kg/t左右。使用高精度非電導(dǎo)爆管雷管,等間隔25ms,遲延誤差＜1%,段別分別為1,2,3,4,5,6,7,8。爆破網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)式起爆網(wǎng)路,即高精度非電導(dǎo)爆管雷管獨(dú)立起爆網(wǎng)路和同排孔內(nèi)導(dǎo)爆索傳爆兩個(gè)起爆網(wǎng)路。

圖1 1號(hào)采場(chǎng)中深孔爆破試驗(yàn)采場(chǎng)平面布置

2 爆破效果

為降低爆破震動(dòng),減少爆破作用對(duì)施工采場(chǎng)及鄰近采場(chǎng)礦柱、頂板的破壞,同時(shí)減少二次爆破工作量,采用微差爆破技術(shù)控制一段齊爆藥量。試驗(yàn)單段最大藥量為105.2kg。爆破后,檢查爆破效果時(shí)發(fā)現(xiàn):采場(chǎng)礦柱、頂板沒有明顯破壞痕跡;附近巷道頂板除了少量碎石下落外,頂板的整體沒有變化;根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式在安全距離處的木支護(hù)巷道也沒有破壞。因此,在不降低一次爆破藥量的前提下,采用微差爆破,可以達(dá)到分散藥包,降低爆破震動(dòng)破壞效應(yīng)的目的。

3 結(jié) 論

中深孔落礦回采工作采用上向垂直扇形孔,排距W=1.8m(根據(jù)巖石的實(shí)際松軟程度可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整),實(shí)行排間微差爆破,取得了良好效果。

(1)利用采切工程中的切割井作為爆破補(bǔ)償空間,通過爆破形成切割槽后進(jìn)行中深孔回采。這種回采方式即保證了人身安全,又改善了爆破質(zhì)量,降低了二次爆破工程量,使得施工效率有較大程度的提高。

(2)微差爆破技術(shù)的使用,降低了爆破震動(dòng)效應(yīng),回采進(jìn)路及相鄰進(jìn)路得到保護(hù),延長(zhǎng)了巷道的使用壽命,減少了支護(hù)工程量。

(3)提高經(jīng)濟(jì)效益?；夭煞绞降暮侠響?yīng)用,在保證人身安全的同時(shí)降低了安全成本;微差爆破的爆堆集中,爆破塊度均勻,大塊率低,減少了二次爆破成本。

金堆城汝陽(yáng)東溝鉬礦礦體破碎、結(jié)構(gòu)松軟、整體穩(wěn)定性差、施工的巷道地壓顯現(xiàn)較快,尤其在南區(qū)9#得到充分體現(xiàn)。采用中深孔回采落礦,既利用了礦巖穩(wěn)固性差、容易垮塌的特點(diǎn),又改善了作業(yè)條件,提高了施工安全系數(shù),試驗(yàn)取得了很好的效果。經(jīng)過一年多的生產(chǎn)實(shí)踐,通過對(duì)最小抵抗線、孔間距及炸藥單耗的合理調(diào)整,逐漸形成了適合汝陽(yáng)東溝鉬礦中深孔落礦的回采方法,保證了礦山生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

[1]陶頌霖.鑿巖爆破[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1986.

[2]馬光第.井巷工程[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1989:59～61.

[3]汪旭光,于亞倫.關(guān)于爆破震動(dòng)安全判據(jù)的幾個(gè)問題[J].工程爆破,2001,7(22):88～92.

[4]解世俊.金屬礦山床底下開采(第二版)[M].北京:冶金出版社,1980:80～90.

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2009-11-11)

曹少亮(1980-),男,河北保定人,助理工程師,主要從事采礦工程管理工作,Email:csliang2190@163.com。