大采高無分段組合鑿爆高效采礦法在某地下鐵礦的應(yīng)用

張中雷 周 涌 李厚龍

(1.大昌建設(shè)集團有限公司；2.山東能源臨礦集團會寶嶺鐵礦)

大采高無分段組合鑿爆高效采礦法在某地下鐵礦的應(yīng)用

張中雷1周 涌2李厚龍1

(1.大昌建設(shè)集團有限公司；2.山東能源臨礦集團會寶嶺鐵礦)

概述了某地下鐵礦中深孔和深孔聯(lián)合回采工藝，與采用單一上向扇形中深孔分段空場法相比，對較厚礦體采用大采高無分段組合鑿爆高效采礦技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效開采，提高資源回收率，成效顯著。

大采高無分段組合鑿爆 鑿巖硐室 全尾砂非膠結(jié)充填

某地下鐵礦山采用主副井和輔助斜坡道開拓方案，設(shè)計中段高度為70 m，初期采用分段空場采礦法進行回采。該方法存在回采率低、千噸采切比高、炸藥單耗高、易產(chǎn)生大塊等缺點。為了提高回采率，降低采切費用，采用大采高無分段組合鑿爆高效采礦技術(shù)，取得了較好的經(jīng)濟效益。

1 礦區(qū)開采技術(shù)條件

該地下鐵礦床為隱伏礦床，由2條主礦帶組成，走向為280°～290°，礦帶頂?shù)装鍑鷰r均為黑云角閃片巖。礦體呈似層狀， 賦存標高為+65～-220 m，頂部礦體埋深34.85～293.37 m。礦床主礦帶為北翼礦帶，包括2個礦體，走向為280°～290°，傾向S，傾角為78°～89°，沿走向長約2 200 m，平均厚24.3 m，平均品位TFe 41.48%，MFe 18.77%。礦體頂?shù)装鍘r體整體性好，穩(wěn)定性較好，巖石力學(xué)強度高，為堅硬巖類。礦區(qū)位于平原地區(qū)，附近有村莊，周圍有耕地，不允許塌陷。

2 采礦方法

2條主礦帶寬度具有互補性，北翼礦帶沿走向自西向東呈變窄的趨勢，南翼礦帶自西向東呈增寬的趨勢，根據(jù)礦體傾角陡，礦體厚度從薄到中等，礦巖穩(wěn)固性好和礦石品位較低的特點，為了降低采切比，厚度小于15 m的礦體采用分段空場采礦法，厚度大于15 m的礦體采用大采高無分段高效采礦法。

3 應(yīng)用實例

利用階段下部的塹溝拉底巷道鉆鑿上向扇形中深孔，形成V型集礦塹溝，利用階段頂部的梳形鑿巖硐室鉆鑿下向傾斜或垂直深孔，以布置于礦房中央或端部的切割槽為自由面逐排或多排側(cè)向崩礦，中深孔和深孔同次或分次裝藥爆破，形成省略分段采切工程的上向中深孔與下向深孔組合鑿巖、中深孔與深孔組合爆破的開采技術(shù)。以41406S1礦房為例進行說明，采礦方法原理見圖1。

圖1 采礦方法原理(單位：m)

3.1 礦塊布置

礦塊沿礦體走向劃分，60 m一個礦塊，高70 m。每個礦塊內(nèi)布置一個礦房一個礦柱，礦房長54 m，高70 m，礦房寬度為礦體厚度，礦柱布置于相鄰2個礦房中間，礦柱寬6 m，高70 m。

3.2 采切工程布置

采準工程包括沿脈巷道、穿脈巷道、出礦巷道、出礦進路、鑿巖巷道；切割工程包括鑿巖硐室、切割橫巷、切割井。各中段在每個中段礦體下盤脈外布置1條脈外出礦巷道，在采場出礦水平2條穿脈之間布置出礦進路聯(lián)通脈外運輸巷與采場鑿巖巷，出礦進路之間間隔12 m沿脈外運輸巷垂直于礦體走向布置。在-340 m水平布置鑿巖硐室，鑿巖硐室寬度為礦體寬度，長56 m，為了防止硐室頂板垮落，硐室內(nèi)均勻布置10個的梳型礦柱，長2～3 m，寬2 m。采用全深一次鉆孔、分次(段)爆破的一次成井技術(shù)掘進切割天井。

3.3 中深孔拉底爆破工藝

(1)切割拉槽爆破。鑿巖巷與切割橫巷施工完成后，在切割橫巷內(nèi)利用吊罐法施工切割天井。與此同時，在鑿巖橫巷內(nèi)施工切割槽中深孔。切割槽中深孔采用鑿巖臺車施工，排距為1.3 m，孔距為1.5 m，布置平行排孔，孔徑為76 mm，孔深23 m。切割天井完成后，切割槽中深孔裝藥爆破，拉開切割槽。拉槽爆破分3～4次進行，直至切割槽貫穿礦房寬度為止。

(2)中深孔拉底爆破。采用中深孔鑿巖臺車在分段鑿巖巷道內(nèi)鑿上向扇形炮孔，排距為1.5～2 m，孔底距為2 m，鉆孔直徑φ76 mm。采用人工裝藥器裝藥，炸藥為粒狀銨油炸藥，非電導(dǎo)爆系統(tǒng)起爆，每次爆破2～3排孔，爆破后形成梯段工作面，爆破落礦采用4 m3ST-1030柴油鏟運機出礦。

3.4 大直徑深孔側(cè)向崩礦技術(shù)

3.4.1 切割槽拉槽爆破

采用“VCR”法掏槽-倒梯段分段側(cè)向崩礦回采工藝[1]，可有效控制爆破規(guī)模、減小爆破震動對相鄰區(qū)域的影響，并為采場邊排孔實施控制爆破創(chuàng)造條件。炮孔直徑φ165 mm，選用低密度乳化炸藥，炸藥為柱狀包裝，每卷炸藥重6 kg，藥卷直徑φ130 mm。首先進行槽區(qū)掏槽爆破[2]，掏槽高度為2.5 m，每孔裝藥量為30 kg。槽區(qū)爆破高度為8 ～12 m 時，即可進行槽區(qū)上下盤相鄰兩側(cè)礦巖側(cè)向爆破。

3.4.2 深孔正排側(cè)向崩礦

側(cè)向崩礦時，炮孔采用不耦合裝藥，空氣間隔結(jié)構(gòu)，中間孔先行起爆，邊排孔滯后起爆[3]。檢查孔是通孔還是盲孔，如果是通孔，孔底需要堵塞，將水泥堵塞塊用鐵絲下放至孔底，孔口將鐵絲綁扎在長度大于500 mm，直徑大于20 mm竹筒上橫向置于孔口，確保水泥塊不掉落于孔外；按設(shè)計要求進行孔底干沙充填，充填完畢后測量孔深，符合要求后開始裝藥。將導(dǎo)爆索牢固纏繞藥包二道后緩慢下放至孔內(nèi)，按設(shè)計將長度為1.5 m毛竹下放至孔內(nèi)，逐層按設(shè)計要求下放，裝藥后應(yīng)測量裝藥高度是否復(fù)合設(shè)計要求，裝藥完畢后采用砂子或巖屑堵塞藥面，每次堵塞長度為1.2～1.5 m。采用“V”型斜線起爆順序，以減少中間孔的動態(tài)抵抗線[4]。根據(jù)地壓監(jiān)測以及巖體力學(xué)數(shù)值分析結(jié)果，爆破頂層安全厚度取6～8 m。為了保證安全，合理調(diào)整倒臺階爆破順序，保證破頂高度達到安全要求，由于破頂層礦量較多，盡可能增加雷管段數(shù)，減少最大單響藥量，降低爆破震動對周圍區(qū)域的影響。

3.4.3 邊排孔控制爆破

邊排孔采用控制爆破技術(shù)落礦，進行光面爆破以確保采場邊界規(guī)整。邊孔要求采用“一”字型起爆，同段孔數(shù)應(yīng)保持在3個或3個以上。邊孔每層裝藥量為10 kg， 采用不耦合裝藥，空氣間隔結(jié)構(gòu)，空氣間隔長1.2 m，每次爆破的堵塞長1.2 m，徑向不耦合系數(shù)為1.1，中間孔超前爆破，使邊排孔里的每層藥包均有臨空面，在此基礎(chǔ)上采用毫秒微差爆破技術(shù)爆破邊排孔。

3.5 采場出礦及充填

采場出礦采用ST-1030型鏟運機在-410 m水平裝礦進路中裝礦，經(jīng)穿脈巷道運至脈外溜礦井。采場爆破期間，崩落礦石盡量留在采場內(nèi)，對兩側(cè)礦巖起臨時支撐作用，總體爆破完畢后，再進行大量出礦。大塊礦石統(tǒng)一運至附近裝礦進路中打淺眼裝藥進行二次破碎。采用全尾砂非膠結(jié)充填方案，主要充填材料為選礦廠全尾砂。對采場頂部厚約 0.6 m 的采用膠結(jié)充填膠面，膠面充填膠結(jié)充填料漿的配比為水泥∶尾砂=1∶6，濃度為75%。分層充填高度為6 m，待充填體內(nèi)水濾干后再充填6 m，如此反復(fù)，直至將采空區(qū)充滿。按需要設(shè)置一定數(shù)量的濾水管，濾水管下部開口處于-410 m水平，尾砂內(nèi)水經(jīng)濾水管滲流至采場下部，自流至-410 m水平泄水井，流至-430 m水平水倉，經(jīng)泵房排至地面。

3.6 技術(shù)經(jīng)濟指標

相對于中深孔分段空場采礦法，大采高無分段組合鑿爆高效采礦法節(jié)省中間2個分段的采切工程量，每個礦房減少巷道掘進405m，采切工程量為5620m3，節(jié)省投資231.4萬元，主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表1。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟指標

4 結(jié) 語

以某地下鐵礦為例，介紹了大采高無分段組合鑿爆高效采礦技術(shù)的應(yīng)用成果。結(jié)果表明，該采礦方法具有技術(shù)先進可靠、生產(chǎn)管理簡單、技術(shù)難度小、安全性高，經(jīng)濟效益好等優(yōu)點，實現(xiàn)了集中高效采礦作業(yè)，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟指標，具有推廣價值。

[1] 鄒賢季.大直徑深孔采礦法的崩礦方式研究 [J]. 有色金屬：礦山部分，2005，57(4)：10-11.

[2] 楊曉雷, 劉 讓.一種大直徑深孔側(cè)向崩礦新技術(shù)[J].金屬礦山，2009(7)：36-38.

[3] 衛(wèi) 明.安慶銅礦深部礦體大直徑深孔采礦法回采實踐[J].采礦技術(shù)，2011，11(3)：31-33．

[4] 劉穎歆.空氣間隔裝藥在銅綠山礦深孔爆破中的應(yīng)用[J]. 爆破，1998，15(2)：55-58 .

2015-01-17)

張中雷(1962—)，男，高級工程師，316000 浙江省舟山市定海區(qū)放生池路2號。