大孔拉槽方式在冬瓜山銅礦的應(yīng)用

黃浩輝,惠 林（冬瓜山銅礦,安徽 銅陵 244000）

大孔拉槽方式在冬瓜山銅礦的應(yīng)用

Application of cutting groove by large-diameter long-hole in Dongguashan Copper Mine

黃浩輝,惠 林（冬瓜山銅礦,安徽 銅陵 244000）

冬瓜山銅礦是深井復(fù)雜難采礦床,為強化礦山安全生產(chǎn)，保證生產(chǎn)能力，采用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦方法。不同的拉槽方法對采場生產(chǎn)能力影響較大,為提高產(chǎn)能，通過對不同厚度礦體拉槽方式的研究，探索出適合冬瓜山礦床開采的大孔高效拉槽的幾種方法，為實現(xiàn)礦山安全、高效和低成本開采提供重要保障。

拉槽方式；大直徑深孔；爆高；回采周期；爆破順序

1 前言

冬瓜山銅礦設(shè)計規(guī)模為13 000t/d，隨著大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法的大規(guī)模應(yīng)用，以及二、三步驟采場回采對充填體質(zhì)量的要求，為了減少拉槽及爆破過程中對充填體的破壞，原來預(yù)計的單次拉槽高度為2.5m拉槽方式已不能滿足生產(chǎn)需要，因此，通過對大孔拉槽方式的探討與研究，提高采礦效率，保證礦山有序高效的生產(chǎn)有著極其重要的意義。

根據(jù)冬瓜山礦床開采技術(shù)條件,設(shè)計選用高效率的階段空場嗣后充填采礦法：當(dāng)?shù)V體厚度大于30m時，采用大直徑垂直深孔落礦；當(dāng)?shù)V體厚度小于30m時，采用扇形中深孔落礦。沿礦體走向每100m劃分一個盤區(qū)，相鄰盤區(qū)間留有18m寬的隔離礦柱。盤區(qū)寬100m，長度為礦體水平寬度，高度為礦體厚度。采場沿礦體走向布置，使采場長軸方向與最大主應(yīng)力方向呈小角度角相交，使采場處于較好的受力狀態(tài)，以利于控制巖爆。礦房采場寬16.4m，長82m，礦柱采場寬19.6m，長78m。盤區(qū)內(nèi)采場按照隔三采一的順序，分礦房、礦柱和隔離礦柱三步驟回采,即一步驟回采礦房，嗣后尾膠充填；二步驟回采礦柱，嗣后全尾砂充填；三步驟回采盤區(qū)之間的隔離礦柱，嗣后尾砂充填；由于冬瓜山礦床屬深井高溫高應(yīng)力復(fù)雜難采礦床，地壓管理難度大，因此，如何縮短回采周期，提高采礦效率，減少爆破對充填體的破壞，保證二、三步驟采礦順利進(jìn)行，拉槽方法的選擇非常重要。

2 采場布孔及拉槽形式

深孔拉槽事實上就是為采礦爆破創(chuàng)造自由面，提高爆破效果。根據(jù)爆破成井技術(shù)，結(jié)合爆破自由面的情況，可將深孔拉槽方式分為兩種：一種是利用與裝藥深孔相平行的空孔（不裝藥）作為自由面，各掏槽孔順序起爆，掏槽、擴槽形成槽腔；另一種則是利用爆破漏斗原理，采用球形藥包裝藥，以底部為自由面，向下爆破形成倒置漏斗槽腔。

圖1為方形和圓形分段爆破拉槽方式示意圖，其裝藥孔與空孔沿天井全高互相平行。孔徑視所選用的深孔鉆機規(guī)格而定，國內(nèi)通常為45～120mm。為了確保1#掏槽孔爆后巖石不擠死，空孔的直徑應(yīng)選用較大孔徑。因此，冬瓜山銅礦采用進(jìn)口的Simba 261深孔鉆機施工空孔，其空孔孔徑可達(dá)165mm。這樣可保證1#掏槽孔爆破時有足夠的破裂角和碎脹空間，以利巖石破碎。1#掏槽孔的充分破碎、膨脹和崩落是掏槽效果、爆破成功的關(guān)鍵。如果1#掏槽孔爆破時發(fā)生“擠死”現(xiàn)象，則后續(xù)炮孔的爆破是無效的，甚至?xí)a(chǎn)生沖炮。1#孔是以空孔壁作自由面，空孔孔腔為補償空間的，其爆破條件最差。為達(dá)到較好的掏槽效果，1#掏槽孔與空孔的中心距離應(yīng)該嚴(yán)格按相關(guān)的爆破公式進(jìn)行求算。

圖1 方形和圓形分段爆破拉槽方式示意圖

國內(nèi)外爆破經(jīng)驗表明，拉槽孔的數(shù)量與巖石的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等有關(guān)，為確保拉槽質(zhì)量，冬瓜山銅礦在原有爆破拉槽技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山實際，在進(jìn)行大量的科研試驗的基礎(chǔ)上，對其拉槽布孔方式進(jìn)行了優(yōu)化。通過多次單孔爆破漏斗和雙孔同階段爆破模擬實驗，冬瓜山銅礦礦房的布孔確定為中部炮孔取3.0m(排距)×3.3m(孔間距)。為了有效地控制采場邊界，邊排孔實行光面爆破，孔網(wǎng)參數(shù)取2.5m(排距)×2.4m(孔間距)。礦柱采場兩側(cè)是充填體，應(yīng)盡量減小爆破規(guī)模，防止充填體垮落。礦柱采場中間孔采用3.0m(排距)×3.5m(孔間距)的孔網(wǎng)參數(shù)，邊排依據(jù)加強松動爆破理論，孔網(wǎng)參數(shù)采用2.0m(排距)×2.0m(孔間距)，邊排孔距充填體邊界1.8m。原方案拉槽孔是在原有的3排排孔和3個相鄰孔之間的9個孔，對角式布置4個孔作為槽孔，拉槽區(qū)域詳細(xì)情況如圖2所示。

圖2 “單四餅”四槽孔布置圖

崩礦方式采用小斷面拉槽，拉槽范圍5.6m×6m，拉槽孔采用下部堵塞0～1.0m，單層藥包27kg，上部堵塞1.5～2.0m黃沙。由于在生產(chǎn)實踐過程中發(fā)現(xiàn)該設(shè)計每次爆高只有2.5m，且對孔深實測數(shù)據(jù)要求相對精確，孔底堵塞位置要準(zhǔn)確，若達(dá)不到要求，則容易出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，從而導(dǎo)致拉槽無法繼續(xù)進(jìn)行，需另重新施工槽孔，增加工程的反復(fù)量，增大成本投入。由于每次爆高只有2.5m，拉槽次相對較多，火工器材相對增加，人員勞動量也相對增加，冬瓜山礦床由于埋藏深度較深，頂、幫板管理難度大，爆破次數(shù)的增加更加加大了頂、幫板管理工作量，增加了不安全因素。

由于上述原因，對拉槽孔的布置方式進(jìn)行調(diào)整，這些布孔參數(shù)的選擇都是在一定理論和實踐基礎(chǔ)上選取的；最終選定以下三種形式。

（1）將拉槽槽孔由四個平行槽孔改為“空巢”八槽孔布置形式，見圖3所示。

（2）將拉槽槽孔由四個平行槽孔改為“雙四餅”八槽孔布置形式,見圖4所示。

（3）將拉槽槽孔由四個平行槽孔改為“螺旋狀”槽孔布置形式，見圖5所示。

拉槽孔采用下部堵塞1.5～2.0m，單層藥包54kg，上部堵塞2.5～3.0m黃沙。上述三種形式，在不同的采場分別進(jìn)行了試驗。每次爆高可達(dá)5.0m，且爆破后對孔深實測數(shù)據(jù)反映，都能達(dá)到設(shè)計要求，不易產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，幾個采場都順利實行拉槽、破頂，未出現(xiàn)一次槽孔返工的現(xiàn)象。

圖3 “空巢”八槽孔布置圖

圖4 “雙四餅”八槽孔布置圖

圖5 “螺旋狀”槽孔布置圖

3 幾種拉槽方式的比較

在上述拉槽方式的試驗中，事后對幾種拉槽方式進(jìn)行比較，結(jié)果見表1所示。

4 結(jié)論

通過幾個采場試驗結(jié)果的總結(jié)得出以下結(jié)論。

（1）作自由面使用的空孔，采用較大直徑為宜；以平行空孔作自由面時，掏槽孔的最小抵抗線（即掏槽孔與空孔的中心距離）不可過大。

表1 幾種拉槽方式的比較

（2）裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥密度和裝藥量的匹配要合理。一般現(xiàn)場采用間隔分段裝藥，這樣可以減少每米炮孔的裝藥量，并且使炸藥在深孔中分布均勻。

（3）選擇何種拉槽和槽孔布置是由綜合因素決定的，如地質(zhì)條件、炸藥類型、分段爆破高度、孔徑、孔深等，冬瓜山銅礦對槽孔的空孔布置一般采用Φ165mm孔，孔深大于30m時采用四個空孔作為補償空間；孔深小于30m時采用螺旋布置。

（4）槽孔的布置與地質(zhì)構(gòu)造有非常密切的關(guān)系，冬瓜山銅礦在地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造較發(fā)育的采場槽孔設(shè)計為“雙四餅”八槽孔布置形式；對地質(zhì)條件較好，構(gòu)造和其它各類狀況較簡單時其設(shè)計為“空巢”八槽孔布置形式拉槽。

[1]中國有色工程設(shè)計研究總院.冬瓜山銅礦初步設(shè)計[R]，2001.

[2]馬鞍山礦山研究院.深井高應(yīng)力高溫銅礦床采礦方法研究[R]，2003.

TD853.3

B

2010-07-15

2011-01-27

黃浩輝（1976-），男，安徽桐城人，工程師，現(xiàn)任安徽銅都銅業(yè)冬瓜山銅礦采礦工區(qū)副區(qū)長。

Abstract:Dongguashan Copper Mine is a deep mine which is complex and difficult for mining.In order to strengthen the safety of mining and ensure its capacity,large-diameter long-hole sublevel open stoping with post filling method is selected.Different groove cutting ways impact stope production capacity differently.Different ways of groove cutting are studied to increase the production capacity,and several efficient groove cutting methods that are fit for different stope height of Dongguashan Copper Mine are given.Those methods have great significance for safety,efficiency and low cost mining.

Key words:groove cutting way;large-diameter long-hole;burst height;stoping period;blasting sequence

1672-609X（2011）02-0009-03