束狀深孔大量崩落技術(shù)在殘礦回采中的應用

王湖鑫，孫忠銘，劉建東，郭利杰

（北京礦冶研究總院，北京100070）

1 束狀深孔爆破技術(shù)概況和基本原理

束狀深孔爆破的基本概念是［1］：由數(shù)個間距為3～8倍孔徑的密集平行深孔組成一束孔，束孔（直徑d）裝藥同時起爆，對周圍巖體的作用視同一個更大直徑（等效直徑D）炮孔的裝藥爆破作用。

與單孔爆破不同，束孔爆破形成的共同應力場應力波具有一定的厚度，應力波峰值作用于巖石的時間更長、沖量更大、有效作用范圍更廣，因此，其爆破效果更好。

殘礦回采中，應盡量避免對殘留礦柱的擾動，防止進一步惡化其回采條件，所采用的技術(shù)方案應具有快速、高效、集中作業(yè)的特點。大多數(shù)情況下，有條件地采用大直徑深孔的不同布孔方案和爆破方法大量崩落殘礦，可以在安全、效率、資源回收方面取得良好效果。

2 可可塔勒鉛鋅礦7＃礦體殘礦回采

7＃礦體3～7線是各礦體中厚大、品位高、礦量比較集中的礦段，該礦段基本呈筒狀急傾斜，平均厚度24m，最大厚度80m。在啟動改擴建工程以前，在864m以上各中段已進行了凌亂無序地開采，形成大量大小不一的不規(guī)則空區(qū)，基本分布于7～13線863～1 200m標高。據(jù)探查，域內(nèi)空區(qū)共50個，總體積50.1×104m3。殘礦以不同形態(tài)和不同尺度的礦柱嵌含其中，總計剩余礦柱礦量500萬t左右（如圖1）。經(jīng)現(xiàn)場觀察和模擬分析研究，礦柱群基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

由于7＃礦體3～7線范圍864m以上的殘礦基本是被大小形狀不一的空區(qū)分割開的不連續(xù)礦柱，無法采用常規(guī)的采礦方法進行回收。從安全、資源回收、地壓控制、效率和效益的綜合效果看，如何在極其復雜、凌亂的條件下將殘礦劃分為較大單元，通過合理的技術(shù)設計，采用在工程實施方面有較強實用性和靈活性的爆破技術(shù)和高效率配套設備，進行殘礦的大量有序崩落和集中放礦，是7＃礦體殘礦回采方案選擇的一個比較準確的技術(shù)思路。

圖1 可可塔勒鉛鋅礦采空區(qū)分布示意圖Fig.1 Mined－out zones of Keketale Pb－Zn Mine

結(jié)合空區(qū)分布情況，將3～7線殘礦在垂直方向上自上至下劃分為1 085m以上、1 085～1 006m、1 006～864m三個單元，礦量分別為197.2萬t、130.7萬t和122.1萬t。根據(jù)各單元大尺寸礦柱安全隔離條件和空區(qū)分布情況，將殘礦化分為爆區(qū)，以原有空區(qū)為補償空間，采用束狀大直徑深孔變抵抗線進行殘礦大量分區(qū)崩落，在出礦水平布置大面積受礦漏斗，沿漏斗周圍形成多個出礦進路，實現(xiàn)大漏斗多向進路出礦。

1 085m以上單元共劃分為四個爆區(qū)，鑿巖水平分別設于2 000m、1 164m和1 180m。采用CT－150潛孔鉆機打下向束狀深孔，孔徑150mm，最大孔深46m，每束孔由4～8個炮孔組成，抵抗線6～9m，依據(jù)補償空間和松動放礦情況，各爆區(qū)依次順序爆破。

依據(jù)相同的技術(shù)思路，對1 085～1 006m、1 006～864m單元進行了回采設計，1 085～1 006m單元分為三個爆區(qū)，1 006～864m單元分為兩個爆區(qū)。各回采單元均采用大面積受礦的大漏斗多向進路出礦，局部（礦體端部或邊緣部分）補掘了少量塹溝進路。進路出礦采用CY－3型3.1m3鏟運機。預計兩臺鏟運機同時作業(yè)，將使7＃礦體殘礦回采達到1 500t／d生產(chǎn)能力。

3 赤峰國維礦束狀孔強制與誘導崩落回采殘礦

赤峰國維礦主要開采對象為1＃、2＃礦體，其控制長度300m，呈彎曲脈狀，礦體厚度10～30m，傾角70°。礦山采用斜井開拓，采用淺孔留礦法采礦，階段高40m。采礦深度到第4中段，垂直深度160m。由于裝備條件的限制和技術(shù)應用不合理，通常只能回采15～16m高度，各中段都有20m左右殘留礦石，形成大量的“半截采場”。

部分空區(qū)對應地表已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，局部產(chǎn)生塌陷，存在很大的安全隱患。因此，急需對這些空區(qū)進行處理，同時盡可能回收殘留礦石。由于采場間柱只有4m，巖層不穩(wěn)定，不能實施天井等采礦工程，無法按常規(guī)方法進行回采。如何回采各中段的大量半截采場和間柱是該礦面臨的主要難題［2］。

經(jīng)研究決定，先對1、2中段2＃礦體空區(qū)進行處理。為了保障作業(yè)安全性，確保作業(yè)效率和生產(chǎn)能力，并保證資源回收，選擇束狀孔強制崩落與誘導自然崩落結(jié)合［3］的采礦技術(shù)。即采用束狀深孔一次性崩落2中段的半截采場和礦柱，解除礦柱系統(tǒng)的支撐作用，誘導裂隙發(fā)育破壞嚴重的1中段半截采場和礦柱的全面積自然崩落，使空區(qū)貫通地表，釋放應力，解除地壓隱患。

本文評析了母語磨蝕研究中關(guān)于磨蝕發(fā)生機制的各種假說，討論了影響母語磨蝕的各種因素。這些假說基于不同的理論，從不同的角度試圖解釋母語磨蝕的發(fā)生機制，雖然具有一定的解釋力，但都存在這樣或那樣的問題。語言磨蝕是一個長期的、復雜的過程，受到各種內(nèi)外部因素的影響和制約，只有通過大量的有效的實證研究，我們才能更好地弄清語言磨蝕的起因、過程及發(fā)生模式，才能提煉出語言磨蝕的理論模型，并有效地防止語言磨蝕的發(fā)生與發(fā)展，促進語言系統(tǒng)的習得與保持。

2＃礦體采區(qū)寬30～40m、長80m。850m水平以上原有巷道和礦柱破壞嚴重，已無法布置工程，故將鑿巖巷道布置在840m水平，采用斜坡道與850m水平工程聯(lián)通。

采區(qū)共布置10條鑿巖巷道，在鑿巖巷道鉆鑿下向束狀深孔，每束炮孔由8個炮孔組成，共布置31束，炮孔直徑Φ110mm，束狀孔的孔間距0.7m，束間距與排間距同為7.5～8m（圖2、圖3），鑿巖設備為SKZ－120潛孔鉆機。

圖2 采場剖面圖Fig.2 Profile map of stope

圖3 采場起爆順序Fig.3 Blasting sequence of stope

起爆順序：總體順序由東至西。先起爆較淺的16＃、20＃、21＃束孔，以其為自由面?zhèn)认虮缆淦渌住?/p>

采用非電雷管起爆網(wǎng)路。為了保護臨近的斜井，降低采場東邊孔的同段起爆藥量，每一段只起爆一束炮孔，共分18段起爆，單段最大藥量3t，為采場西端的17段。在關(guān)鍵位置建立3道阻波墻，以防止空氣沖擊波帶來的危害。

爆破材料：非電雷管116發(fā)，導爆索8 200m。爆破控制礦量5.2萬t，總藥量19t，炸藥單耗0.36kg／t。

爆破后，設計區(qū)域完全崩落，塊度適中，840m以上半截采場與間柱全部誘導跟隨崩落并貫通至地表，鄰近保護的斜井未受到破壞。成功地處理了地壓隱患并回收了殘礦資源，取得理想的效果。

4 銅坑礦細脈帶礦體殘礦回采

銅坑礦細脈帶采區(qū)560m以上形成了一個由大量不規(guī)則礦柱群支撐的大面積火區(qū)不穩(wěn)定工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，地壓活動頻繁，存在諸多安全隱患［4］。

殘留礦柱群不僅積壓了大量的資源，也是火區(qū)的火源，同時存在嚴重的地壓隱患。經(jīng)研究，決定采用以束狀深孔為主、局部輔以中深孔和小硐室一次起爆的區(qū)域整體崩落采礦法處理隱患區(qū)域，回收殘礦資源。大12＃、大14＃采場上部650m以上為火區(qū)崩落巖體，東部為大16＃采場自然垮塌崩落體，西部采場礦柱尚屬穩(wěn)定。大12＃、大14＃采場設為治理方案的第一爆區(qū)，是細脈帶采區(qū)火區(qū)與地壓隱患治理的關(guān)鍵部位。爆破崩落面積為6 500m2。

由于635m水平礦巖相對完整，把束狀深孔鑿巖巷道布置于該水平。底部結(jié)構(gòu)采用塹溝出礦，布置在560m水平。第一爆區(qū)共布置束狀孔31束，每束孔由3～9個直徑165mm的炮孔組成。根據(jù)爆破礦巖的不規(guī)則性和阻抗匹配，束狀孔布置成方形、矩形、三角形、線形等不同形式。束孔的孔間距825mm，束間距5～12m，最大孔深61m，總孔深7 575m。

635m水平以下局部束狀階段深孔無法控制的礦體在分段鑿巖巷道采用中深孔爆破。為了避免采用上向中深孔受高溫區(qū)影響，在635～650m水平的隔火礦柱與頂?shù)装褰唤缣幉贾眯№鲜?，進行隔火層的切割崩落（圖4）。

圖4 第一爆區(qū)炮孔布置圖Fig.4 Blasting holes distribution in the first blasting area

爆破崩落礦量77萬t，總裝藥量達150t。爆破后，基本消除了銅坑礦細脈帶的空區(qū)，爆區(qū)范圍內(nèi)從560m水平至地表形成連續(xù)崩落體，從根本上消除了該區(qū)域地壓災害隱患，并為火區(qū)最終治理創(chuàng)造了條件，同時回收了殘礦資源。

5 結(jié)論

1）在上部形成大尺寸連續(xù)礦柱支撐的巷道式鑿巖硐室結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造安全作業(yè)環(huán)境。

2）作業(yè)地點集中在鑿巖水平和出礦水平，便于管理和通風條件改善。

3）充分利用已有空區(qū)作為補償空間，一次性整體爆破，爆破效率高。一般采用鏟運機出礦，有多個出礦進路可同時供礦，保證了采場大量連續(xù)供礦。

4）通過組成束孔的大孔個數(shù)以及裝藥結(jié)構(gòu)調(diào)整，適應不規(guī)則空區(qū)抵抗線，保證爆破效果。

實踐表明，束狀深孔大量崩落技術(shù)是殘礦回采的有效技術(shù)手段。

［1］ 孫忠銘，陳 何，王湖鑫.束狀孔等效直徑當量球形藥包大量落礦采礦技術(shù)［C］／／采礦科學技術(shù)前沿論壇論文集，2006：4－6.

［2］ 王湖鑫，陳 何，吳志安，等.赤峰國維礦多空區(qū)復雜條件下殘礦資源回采技術(shù)研究［J］.中國礦業(yè)，2011，20（3）：69－71.

［3］ 張世超，周科平，胡建華，等.頂板誘導崩落技術(shù)及其在大廠銅坑92號礦體的應用［J］.中南大學學報：自然科學版，2008，39（3）：429－434.

［4］ 孫忠銘，張友寶，陳 何.銅坑礦火區(qū)下不規(guī)則礦柱群集束孔大參數(shù)整體崩落［J］.有色金屬（礦山部分），2007，59（4）：5－8.