藥室爆破在黑箐銅礦采空區(qū)處理中的應(yīng)用

劉良發(fā),譚 勇,賴 偉

(1.四川會(huì)理鉛鋅股份有限公司， 四川 會(huì)理縣 615105; 2.四川會(huì)理黑箐礦業(yè)有限責(zé)任公司，四川 會(huì)理縣 615141; 3.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012)

1 地質(zhì)概況

會(huì)理縣黑箐礦業(yè)有限責(zé)任公司下屬的黑箐銅礦位于會(huì)理縣城西南70 km黎溪鎮(zhèn)境內(nèi) ，礦區(qū)地貌單元為山麓斜坡地帶，東、南、北三面環(huán)山，礦區(qū)東側(cè)山坡有侵蝕型小沖溝，但常年無流水，均為季節(jié)性干溝。地表山谷至山坡，局部為農(nóng)田，部分為山地。地表上覆地層為第四系全新統(tǒng)耕土層，及第四系沖洪積含角礫粉質(zhì)粘土層和粗砂層，下伏基巖為二疊系上統(tǒng)通安組大理巖，地層由于沉積年代久遠(yuǎn)，經(jīng)歷了多期次、多階段的構(gòu)造活動(dòng)，形成了復(fù)雜的各種地質(zhì)構(gòu)造。礦山含礦巖層為白云大理巖,上、下盤巖層也均為大理巖，地勢為東高西低，西面地勢平緩，有30～50 m表土層，而東面地勢較陡，大理巖出露地表，f系數(shù)為8～12，屬中等堅(jiān)固性巖石，巖石走向135°～315°，傾向NE，傾角45°～65°；10-20勘探線控制走向長500 m。

2 采空區(qū)處理的必要性

黑箐銅礦曾經(jīng)歷過無序的亂挖亂采，開采技術(shù)條件復(fù)雜，部分礦體開采條件遭到嚴(yán)重破壞。曾經(jīng)歷過公司接手后聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員，對(duì)礦山進(jìn)行了規(guī)范設(shè)計(jì)，進(jìn)行有序開采，達(dá)到了設(shè)計(jì)的年產(chǎn)量15萬t。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)礦體的賦存條件，確定了合理的開采中段，按50 m一個(gè)中段劃分為1800～1750、1750～1700、1700～1650 m三個(gè)中段進(jìn)行開采。設(shè)計(jì)采用有底柱淺孔留礦法進(jìn)行開采，電耙出礦，電機(jī)車運(yùn)礦，斜井、豎井提升。前期采用房柱法進(jìn)行開采，留規(guī)則或不規(guī)則的礦柱支撐采空區(qū)；現(xiàn)采用留礦法開采，中段上，沿走向劃分采場，留間柱、頂?shù)字尾煽諈^(qū)。因此，隨著開采的進(jìn)行，空區(qū)體積不斷累積，2014年以來采空區(qū)的地壓力逐漸顯現(xiàn)，所留礦柱在地壓的作用下開始變形，部分地方有片幫現(xiàn)象，部分礦柱和頂?shù)装宄霈F(xiàn)局部垮塌、冒落。地表局部有明顯位移和下沉。

當(dāng)采空區(qū)范圍、空區(qū)體積達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，就會(huì)形成空區(qū)安全隱患，采空區(qū)的存在將對(duì)礦山的安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重的威協(xié)，若不及時(shí)進(jìn)行處理，就有可能導(dǎo)致礦山重特大事故的發(fā)生。因此，采空區(qū)處理已經(jīng)刻不容緩。

3 采空區(qū)現(xiàn)狀

(1) 1826分層。由老斜井(井口高程1861)進(jìn)入到1826水平分岔，進(jìn)入1826分層，16～18勘探線礦體厚度較薄，只有3～5 m，局部地方與1806分層采通；18～20勘探線為礦體尾部，分枝較多，老窿較多，上部與下部相互貫通，有7個(gè)采空區(qū)。留了些規(guī)則和不規(guī)則的礦柱來支撐采空區(qū)，上部的老巷道采通地表。

(2) 1800與1806分層。該分層以17勘探線附近分南北兩段，13線～17線為北段，在1800分層；17～20線為南段，為1806分層。北段1800有14個(gè)采空區(qū)，局部礦體與上、下分層采通，1#礦體中的沿脈巷道已產(chǎn)生變形；南段1806分層中有16個(gè)采空區(qū)，局部巷道和空區(qū)已塌陷，或被下分層采通，無法通過進(jìn)一步測量。礦體中采場與上、下分層采通留有不規(guī)則礦柱支撐采空區(qū)。

(3) 1785分層。采礦范圍北起10線，南到21線，分層高15～20 m。有29個(gè)采空區(qū)，大部分采空區(qū)與上下分層采通，留有圍巖和低品位礦石作礦柱，部分礦柱較小而薄。

(4) 1750中段。主要的采礦中段，主要有1#、2#、3#、4#礦體，1#和2#礦體夾石厚度35 m，剔除開采，2#、3#、4#礦體夾石較薄，沒有剔除，且圍巖含礦，品位較低。該中段已布置49個(gè)采場，并已開采完，留下了大量礦柱(間柱、頂柱、底柱)。12～20線礦體走向長400 m，重點(diǎn)在12～16線，長200 m，水平厚度為200 m，其余16～20線長200 m，厚度為30～50 m。

綜上所述，黑箐銅礦水平方向目前形成1#、2#、3#、4#四層空區(qū)，垂直方向被頂?shù)字糸_，已向4段空區(qū)，空區(qū)賦存復(fù)雜，其中1826分層老窿覆槽多，空區(qū)現(xiàn)狀不清?？諈^(qū)面積廣，空區(qū)累計(jì)體積大，處理技術(shù)條件復(fù)雜。礦柱已發(fā)生不同程度的冒落，頂?shù)装灏l(fā)生垮塌，地表發(fā)生明顯位移，地壓活動(dòng)開始顯現(xiàn)，2008年和2011年兩次出現(xiàn)地表塌陷深坑。

4 采空區(qū)處理方案選擇

國內(nèi)外處理采空區(qū)的方法，主要有充填處理采空區(qū)、崩落圍巖處理采空區(qū)、留永久礦柱支撐采空區(qū)、隔離與疏導(dǎo)采空區(qū)和聯(lián)合法處理采空區(qū)5類[1-3]，前4類是最基本的采空區(qū)處理方法，聯(lián)合法是采用上述幾種方法聯(lián)合處理采空區(qū)。由于礦山所留礦柱不足以支撐采空區(qū)，而且留礦柱不能徹底的治理空區(qū)隱患，所以留永久礦柱支撐空區(qū)的方法不適應(yīng)該礦。充填法處理采空區(qū)的效果好，但是投資大，成本高，進(jìn)度慢，而該礦地壓活動(dòng)已經(jīng)顯現(xiàn)，刻不容緩，不能采用充填法處理。崩落法具有成本低、見效快的特點(diǎn)，如能及時(shí)處理，并達(dá)到要求的崩落范圍和厚度，可以保證井下生產(chǎn)區(qū)的安全，適于黑箐銅礦的現(xiàn)狀。

崩落法處理空區(qū)是將空區(qū)內(nèi)的間柱、底柱、頂柱和部分圍巖崩落，崩落后將這些采空區(qū)聯(lián)通形成規(guī)模更大的空區(qū)，當(dāng)空區(qū)達(dá)到一定極限時(shí)，空區(qū)對(duì)應(yīng)上部的巖石便會(huì)自然垮塌，充填整個(gè)大采空區(qū)，之后下一個(gè)中段的采場便可在覆蓋巖土下進(jìn)行放礦，放出有用礦石，這期間，崩落巖層會(huì)隨之下沉，礦石放完后便停止放礦，特別的，覆蓋巖層不得放空，應(yīng)保證上部覆蓋巖層的厚度大于20 m以上。

5 空區(qū)處理方案

5.1 爆破工程布置及工程量估算

根據(jù)4#、5#新斜井的施工進(jìn)度，為不影響生產(chǎn)運(yùn)輸，需要暫時(shí)保留老運(yùn)輸斜井，因此這次只對(duì)12～16線的采空區(qū)進(jìn)行處理，8～10線的采空區(qū)待4#、5#新斜井完工后再進(jìn)行處理。因爆破區(qū)域內(nèi)的老巷道斷面比較小無法架機(jī)打中深孔，但爆破自由面條件都很好，故采用以藥室為主，加少量中深孔的爆破方式進(jìn)行空區(qū)處理。[4-9]設(shè)計(jì)時(shí)又將12～16線的采空區(qū)分為1800分層和1785分層進(jìn)行處理。其中1800水平設(shè)計(jì)了19組共計(jì)36個(gè)藥室，三處中深孔；1785水平設(shè)計(jì)了11組共計(jì)16個(gè)藥室。藥室都是從老巷道壁上向礦柱掘進(jìn)3～5 m導(dǎo)硐，再掘成“T”形、“Y”形或“7”字形藥室。藥室分層布置如圖1所示，主要爆破工程量見表1。

表1 爆破工程量

圖1 1785施工平面

5.2 裝藥及爆破網(wǎng)絡(luò)

(1) 裝藥。此次爆破采用袋裝粉狀硝銨炸藥，中深孔采用裝藥器進(jìn)行現(xiàn)場裝藥，采用連續(xù)裝藥，每米炮孔裝藥量5.7,裝藥系數(shù)0.8左右,孔口留1～1.5 m用炮泥進(jìn)行堵塞。藥室裝藥量按加強(qiáng)松動(dòng)爆破進(jìn)行計(jì)算，藥室用手工裝藥，全部藥室都按集中藥包布置，嚴(yán)格按技術(shù)要求進(jìn)行裝藥，確保裝藥質(zhì)量，起爆藥包的雷管段別，每個(gè)藥室裝藥量、藥室填塞長度和填塞質(zhì)量一定要符合設(shè)計(jì)要求。

(2)爆破網(wǎng)絡(luò)。本次爆破采用雙股非電導(dǎo)爆管傳爆網(wǎng)路，傳爆和起爆雷管均使用非電毫秒雷管。要求主網(wǎng)路和分支網(wǎng)路之間、分支網(wǎng)路和藥室起爆雷管之間、分支網(wǎng)路和排孔起爆雷管之間都一定要嚴(yán)格使用爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的非電毫秒雷管進(jìn)行可靠的聯(lián)接，保證網(wǎng)路傳爆的可靠性和各藥室、中深孔的設(shè)計(jì)爆破順序，在藥室和中深孔起爆藥包加工中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)使用設(shè)計(jì)段別的雷管，避免出現(xiàn)雷管錯(cuò)裝、混裝現(xiàn)象。另外，對(duì)導(dǎo)硐中填塞段的雷管導(dǎo)爆管腳線進(jìn)行穿管保護(hù)，避免起爆雷管脫落、導(dǎo)爆管破損以確保藥室起爆的可靠性。

6 結(jié) 論

爆破后幾秒鐘內(nèi)，空區(qū)對(duì)應(yīng)的地表便發(fā)生了大面積的垮塌下沉，垮塌區(qū)域長約50 m、寬35 m、深2～10 m，其后垮塌范圍不斷擴(kuò)大加深，根據(jù)塌落區(qū)面積和深度分析，此次空區(qū)處理完全達(dá)到了預(yù)期效果，消除了制約本礦開采的安全隱患，為藥室爆破在礦山空區(qū)處理中的應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。

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