銅采場668（五）采空區(qū)爆破處理實(shí)踐

摘要：大寶山礦凡洞銅礦由地采轉(zhuǎn)為露采后，遺留下許多未充填處理的采空區(qū)，給露天開采帶來了安全隱患。本文介紹銅采場685層面39線668（五）采空區(qū)的處理方案制定、選取，實(shí)施情況及爆破效果等，文中詳細(xì)闡述了有關(guān)爆破參數(shù)的確定，以及露天隨臺階爆破處理采空區(qū)這種方法應(yīng)該注意的具體事項(xiàng)，很有借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：銅采場；臺階爆破；采空區(qū)；爆破處理

銅礦采場為一山坡露天礦，目前開采高度由709m逐層降至673m，臺階高度為12m。采用設(shè)備為1.8m3挖掘機(jī)，型號為宣化CM351型潛孔鉆機(jī)鑿孔和10m3自卸式汽車運(yùn)輸。由于在開采境界內(nèi)35-51線700-630m水平段，有大量原井下開采遺留的未充填采空區(qū)，給目前的露天臺階開采帶來嚴(yán)重的安全隱患。為確保露天采場順利進(jìn)行，必須在充分研究的基礎(chǔ)上實(shí)施爆破處理。

668（五）采空區(qū)位于685m層面372-39線，為原后期坑668m中段采礦所遺留下來未充填的采空區(qū)（見圖1）。該采空區(qū)通過地質(zhì)鉆孔探明并三維激光掃描儀掃描后發(fā)現(xiàn)，實(shí)際采空區(qū)面積為440m2，體積為2200m3，空區(qū)平均高度為5m，頂板厚度為12.74m，頂板高層為673m，底板高層為666m，采空區(qū)最大跨度為25m。參數(shù)見表1：

表1 668（五）采空區(qū)參數(shù)

空區(qū)頂板標(biāo)高（m）空區(qū)底板標(biāo)高（m）頂板厚度（m）空區(qū)最大跨度（m）空區(qū)高度（m）空區(qū)面積（m2）

672.26665.9612.7425.06.30440.0

1.采空區(qū)地質(zhì)情況

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，668（五）號采空區(qū)頂板大部分為銅硫礦石，圍巖為矽卡巖，巖體條件較好，普氏系數(shù)?=10～12，根據(jù)長沙礦山院實(shí)驗(yàn)表明，巖石松散系數(shù)為1.4。

2.處理方案的選取

地下采礦轉(zhuǎn)露天開采后，地下采空區(qū)的處理主要是消除隱伏空洞和殘留井巷空間，同時(shí)還要消除空區(qū)內(nèi)以及周邊隱伏的礦（巖）柱，以確保露采作業(yè)的安全。因此，處理方案應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：

（1）必須適合各種類型空區(qū)的形態(tài)和各種礦巖分布，必須保證處理效果和處理過程中作業(yè)人員和設(shè)備的安全。

（2）要充分利用現(xiàn)有的露采工藝和設(shè)備，減少工程投資，降低處理費(fèi)用。

（3）提高處理效率，縮短處理周期，減少對露采生產(chǎn)的影響。

地下采空區(qū)處理方案可分為兩大類：一是地下處理，包括地下爆破和地下充填；二是露天處理，主要有露天爆破和露天充填。根據(jù)空區(qū)的特征，從處理的任務(wù)和要求出發(fā)，結(jié)合銅礦露采生產(chǎn)的實(shí)際，選用了露天爆破處理方案，即露天隨臺階爆破而充填空區(qū)的方法。該方法的工藝是：根據(jù)探測獲得的空區(qū)實(shí)際位置，選擇臺階處理水平。隨露采臺階的下降，在選定的臺階水平上，按設(shè)計(jì)向下部的空區(qū)鉆鑿炮孔，編制爆破方案，實(shí)施空區(qū)爆破處理施工；達(dá)到安全處理空區(qū)，同時(shí)又正常開采臺階的目的。露天隨臺階爆破處理方案具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：

（1）沿用了現(xiàn)行的露天開采工藝，技術(shù)簡單、周期短、進(jìn)度快。

（2）利用現(xiàn)有的露采生產(chǎn)設(shè)備，投資省、處理費(fèi)用低。

（3）處理施工的各項(xiàng)作業(yè)均在地面進(jìn)行，工作條件好、作業(yè)安全。

（4）處理過程中，還可以對空區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充探測，因此可靠性較高。

3.爆破參數(shù)的確定

3.1炸藥單耗

為確保采空區(qū)頂板完全被炸跨且爆破后塊度盡可能小使得采空區(qū)完全被充填而又不產(chǎn)生很遠(yuǎn)的飛石。我們在設(shè)計(jì)和實(shí)施爆破中，按所在區(qū)域的巖性，選取了經(jīng)該礦生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證的炸藥單耗，q =0.5-0.70kg/t巖石；炮孔單位長度裝藥量為12kg/m。經(jīng)實(shí)踐爆破效果較好，經(jīng)濟(jì)上也較為合理。

3.2 孔網(wǎng)布置

孔網(wǎng)設(shè)計(jì)中，首先要使單孔所負(fù)擔(dān)的爆破巖體的單耗達(dá)到合理的選定值，并盡量使各孔爆破能量在整個(gè)爆區(qū)均勻分布，達(dá)到爆破塊度均勻的目的?？拙W(wǎng)參數(shù)有排距a 和孔距b，單孔負(fù)擔(dān)爆破面積（s =a·b）可根據(jù)選定的單耗來確定：

S =Q/qHγ式中：Q 為正常炮孔裝藥量；H 為裝藥高度；γ為礦巖容重；孔、排距比（m =b/a）值，在1.1～1.4間選取，對于矽卡巖m 取1.15。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明：排距a 在4.0～4.5m間選取，孔距b在4.5～5.0m間選取較為合理。因此孔網(wǎng)參數(shù)采用：4×4m，見圖2，炮孔共57個(gè)?？咨钜蟠虼┎煽諈^(qū)頂板，深度11.7-17.5m之間。

圖2

3.3炮孔填塞長度

本次爆破采用連續(xù)柱狀裝藥，上部充填高度為3.5m。采用同段雙發(fā)起爆藥包起爆。透孔應(yīng)先吊孔堵塞，在下部充填1.5m后再進(jìn)行裝藥，上部采用細(xì)巖粉密實(shí)充填。炮孔裝藥結(jié)構(gòu)和堵塞見圖3

炮孔裝藥結(jié)構(gòu)和堵塞示意圖

3.4炮孔藥量分配

由于一個(gè)爆區(qū)內(nèi)各排孔爆破約束條件有差別，因此在設(shè)計(jì)處理炮孔裝藥量時(shí)，是根據(jù)該采空區(qū)在實(shí)施處理的爆破臺階內(nèi)的空間形態(tài)、炮孔深度和炮孔與空區(qū)邊界距離大小，以及前后排裝藥量要求來選取和調(diào)整的。

3.5爆破網(wǎng)絡(luò)與段別

爆破起爆網(wǎng)絡(luò)采用礦山目前使用的地表逐孔網(wǎng)絡(luò)連接，孔內(nèi)雙發(fā)非電毫秒延期雷管分段起爆，穿孔裝藥結(jié)構(gòu)為連續(xù)柱狀裝藥，未穿孔使用分段裝藥。爆破首先進(jìn)行掏槽孔起爆，后排孔以掏槽孔為自由面排間微差逐排起爆。為保護(hù)中心硐及周邊設(shè)施不受爆破影響，爆破過程中，分7段起爆，起爆時(shí)間為250ms。

4.施工過程中遇到的問題及采取措施

（1）在穿孔過程中，打到29#、30#、32#孔時(shí)，發(fā)現(xiàn)采空區(qū)高度為10-15m，遠(yuǎn)大于原采空區(qū)高度，經(jīng)分析資料確定為民采非法在650中段盜采所形成，為確保安全，在周邊增加了4個(gè)探孔，其中有3個(gè)發(fā)現(xiàn)空區(qū)，均在采空區(qū)掃描邊界線之外。

（2）裝藥?，F(xiàn)場裝藥過程中有4個(gè)空出現(xiàn)塌孔不能裝藥，所以實(shí)際裝藥孔數(shù)為50個(gè)。在現(xiàn)場裝藥過程中，有以下幾個(gè)問題出現(xiàn)：①多次出現(xiàn)炮孔中間位置出現(xiàn)空區(qū)，大小不一，影響了現(xiàn)場裝藥速度；②炮孔由于受雨水侵蝕，出現(xiàn)塌孔、孔內(nèi)積水以及孔內(nèi)石子卡孔現(xiàn)象，甚至在裝藥過程中還出現(xiàn)在裝藥前測孔內(nèi)未積水，裝藥進(jìn)行到一半過程的時(shí)候，孔內(nèi)突然出水現(xiàn)象；③現(xiàn)場在作業(yè)過程中，間斷下著陣雨，在裝藥、聯(lián)網(wǎng)過程中一直進(jìn)行防水工作。

5.爆破效果及評價(jià)

5.1爆破效果

爆破較為順利，無盲炮和飛石現(xiàn)象，塊度相對均勻，爆破后下沉最大深度約8m，空區(qū)范圍整體下沉約2m。根據(jù)爆破前、后地形圖，計(jì)算爆破沉陷方量為2033m3。

5.2評價(jià)

（1）本次爆破基本成功，達(dá)到處理采空區(qū)目的。

（2）在采空區(qū)范圍內(nèi)，大采空區(qū)隱患已經(jīng)消除，但是小型采空區(qū)隱患未必消除。在生產(chǎn)過程中，要實(shí)施鉆探認(rèn)證，確保安全。

（3）爆破采空區(qū)位置西南方向372-37線的區(qū)域，推斷下方隱伏大型采空區(qū)，采剝作業(yè)切不可快速推進(jìn)，一定要先探后進(jìn)。

6.結(jié)語

668（五）采空區(qū)的成功爆破處理，達(dá)到了預(yù)期效果。通過此次成功爆破處理采空區(qū)，一方面消除了采場安全隱患；另一方面使我們得到了寶貴經(jīng)驗(yàn)，為今后的采空區(qū)防治奠定基石。

參考文獻(xiàn)

〔1〕王森.德興銅礦坑采轉(zhuǎn)露采采空區(qū)的處理[J].江西銅業(yè)工程，1996（1）：5.

〔2〕查克兵.優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)———提高難爆礦巖爆破效果[J].有色礦山，1999（增刊）：12.