強(qiáng)拉槽中深孔崩落法在地下空區(qū)處理中的應(yīng)用

詹 進(jìn)，羅 佳

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南長(zhǎng)沙 410012；2.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心, 湖南長(zhǎng)沙 410012)

強(qiáng)拉槽中深孔崩落法在地下空區(qū)處理中的應(yīng)用

詹 進(jìn)1，2，羅 佳1，2

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南長(zhǎng)沙 410012；2.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心, 湖南長(zhǎng)沙 410012)

根據(jù)三道莊鉬鎢礦1350空區(qū)的特點(diǎn)，并考慮礦山生產(chǎn)銜接、施工困難等原因，采用在1378水平先進(jìn)行強(qiáng)拉槽，強(qiáng)拉槽區(qū)以外的炮孔以拉槽區(qū)為自由面逐孔起爆，對(duì)1350空區(qū)進(jìn)行切割崩落處理。結(jié)果表明:強(qiáng)拉槽法處理1350空區(qū)面積5200 m2，體積41600 m3，崩落礦石33.2萬(wàn)t，成功充滿了1350空區(qū)。

強(qiáng)拉槽；采空區(qū)；逐孔起爆；空區(qū)處理

三道莊礦區(qū)歷史上經(jīng)過30多年的地下開采,在露天開采境界內(nèi)形成了大量的地下空區(qū),共有空區(qū)面積120萬(wàn)m2,空區(qū)體積1800萬(wàn)m3,而受空區(qū)影響的地質(zhì)資源占整個(gè)三道莊礦區(qū)資源總量的30%～40%[1]。由于大規(guī)模采空區(qū)群存在于當(dāng)前生產(chǎn)的露天境界內(nèi),多層采空區(qū)極其復(fù)雜,大量不規(guī)則、多層重疊采空區(qū)的存在嚴(yán)重影響了礦山的正常生產(chǎn),給礦山施工的人員和設(shè)備帶來(lái)了極大的安全威脅,殘礦資源回收難度大,危險(xiǎn)程度高。

針對(duì)境界內(nèi)采空區(qū)治理難題,礦山與長(zhǎng)沙礦山研究院合作,開展了大量的采空區(qū)治理方案研究。研究出了地表鉆孔碎石充填、地表中深孔崩落工藝、混凝土充填法、露天臺(tái)階邊坡再造等一些列方法[2]。其中用得比較多的是地表中深孔崩落法,該方法適用范圍廣,靈活性強(qiáng),針對(duì)三道莊礦區(qū)的開采條件,本文主要介紹了地表中深孔崩落法的一種特殊形式——強(qiáng)拉槽中深孔崩落法來(lái)治理采空區(qū)。

1 爆區(qū)情況介紹

本次爆區(qū)位于三道莊露天采場(chǎng)D區(qū)的南部,橫5～11線,縱ⅩⅦ～ⅩⅧ線之間,爆破臺(tái)階為1378水平和1390水平的2個(gè)臺(tái)階,爆區(qū)周邊主要有1350 和1330兩個(gè)大空區(qū),并對(duì)爆區(qū)內(nèi)空區(qū)進(jìn)行了鉆孔監(jiān)測(cè)。

1.1 爆區(qū)地質(zhì)

本區(qū)域地層為透輝石石榴子石矽卡巖(zjs2-2)。穿孔區(qū)有1條大的破碎帶揭露,寬3～5 m,構(gòu)造帶產(chǎn)狀133°∠89°。礦體主要賦存在透輝石石榴子石矽卡巖中,預(yù)計(jì)平均品位鉬為0.118%,鎢為0.094%左右,無(wú)巖漿巖出露[3-4]。

1.2 爆區(qū)范圍內(nèi)空區(qū)情況

1350空區(qū):2012年對(duì)1350空區(qū)及下部的1300空區(qū)進(jìn)行過充填,且充填量比較大,從空區(qū)鉆孔探測(cè)和三維激光掃描分析,1350空區(qū)上部85%的面積被1376空區(qū)處理虛碴覆蓋,虛碴厚度14～16 m,頂板原巖厚度22～26 m；1350空區(qū)形態(tài)簡(jiǎn)單,空區(qū)底板標(biāo)高1343～1346 m,頂板標(biāo)高為1352～1356 m,空區(qū)內(nèi)有2個(gè)礦柱,空區(qū)跨度20～30m,采高8～14m,空區(qū)頂板至1378水平厚度為23～26 m,至1390水平的厚度為34～36 m(其中虛碴14～16 m)。在9線處有一條較大的破碎帶由南往北分割了整個(gè)空區(qū)。

1330空區(qū):從原有資料分析,1350空區(qū)下方賦存有1330空區(qū),空區(qū)采高4 m、6 m、8 m不等,空區(qū)底板為1328～1332 m水平,空區(qū)頂板標(biāo)高為1334～1338 m水平,與1350空區(qū)之間的隔板厚度為10～15 m,重疊區(qū)的面積為550 m2。但從鉆孔資料分析,除1402-2＃探測(cè)孔探到1330空區(qū)外,周邊的探測(cè)孔均未能探測(cè)到1330空區(qū)。因此可以推測(cè)1330空區(qū)面積不大,不會(huì)對(duì)本次空區(qū)處理造成大的影響。

1.3 空區(qū)監(jiān)測(cè)

本次爆破區(qū)內(nèi)目前共布置了1390-53＃、1390-54＃、1378-23＃、1366-31＃四個(gè)監(jiān)測(cè)孔,根據(jù)監(jiān)測(cè)情況分析,近期未出現(xiàn)大的地壓活動(dòng)事件[5-6]?？傮w而言,可以初步斷定穿空區(qū)地壓顯現(xiàn)不明顯,暫時(shí)處于相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)。

2 空區(qū)處理方案

由于1350空區(qū)上部的1390水平85%的面積被1376空區(qū)處理后的虛碴所覆蓋,使得1390水平處理穿孔難度大,成孔率低,難以保證空區(qū)成功崩落；而如果將臺(tái)階全部下降至1378水平,然后采用中深孔崩落法處理,雖然可以將虛碴鏟掉,解決穿孔難的問題,但臺(tái)階全部降至1378水平后,空區(qū)頂板至臺(tái)階面的厚度僅22～26 m,而空區(qū)跨度達(dá)30 m,加上受構(gòu)造帶的影響,穿孔過程中安全難以得到保證。

為了在安全的條件下進(jìn)行1350空區(qū)的處理,計(jì)劃在1378水平(對(duì)應(yīng)于1350空區(qū)上方)布置深孔,同時(shí)在1390水平(對(duì)應(yīng)于1376空區(qū)處理范圍外)布置切割深孔,1390與1378兩個(gè)臺(tái)階同時(shí)爆破,切割崩落1350空區(qū)(炮孔布置圖見圖1)。爆破總區(qū)面積5528 m2,其中1390水平爆破面積3108 m2,1378水平爆破面積2420 m2。

圖1 炮孔布置平面

2.1 布孔方式

根據(jù)爆破區(qū)內(nèi)巖性以及空區(qū)處理要求,1378水平拉槽區(qū)采用KY-310牙輪鉆施工孔徑為310 mm的深孔,采用5.0 m×5.0 m孔網(wǎng)參數(shù),正方型布孔,拉槽區(qū)面積為500 m2,1378水平其余地方采用孔徑為140 mm的潛孔鉆機(jī)進(jìn)行施工,采用5.0 m×4.0 m孔網(wǎng)參數(shù)(即孔距為5.0 m,排距為4.0 m),呈三角型方式布孔,靠近邊坡的炮孔布置為傾斜孔(炮孔傾角為75°～80°)；1390水平采用孔徑為140 mm的潛孔鉆機(jī)進(jìn)行施工,采用4.5 m×4.0 m孔網(wǎng)參數(shù)(即孔距為4.5 m,排距為4.0 m),呈三角型方式布孔[7]。

2.2 穿孔情況

1378水平布置孔徑為310 mm的拉槽孔30個(gè),平均孔深25 m,布置孔徑為140 mm的切割孔37個(gè),平均孔深26 m,1390水平布置孔徑為140 mm的切割孔76個(gè),平均孔深31 m。

2個(gè)臺(tái)階的穿孔效果都較好,1378水平炮孔成孔率為100%,合格率為96.3%；1390水平炮孔成孔率為100%,合格率為90.6%。

2.3 裝藥施工

本次爆破炸藥采用多孔粒狀銨油炸藥,水孔采用乳化炸藥。

拉槽區(qū)炮孔分2段進(jìn)行裝藥,下部裝藥段7～11 m,中間間隔2 m,上部段為8 m,上部充填5 m；拉槽區(qū)以外的炮孔采用連性柱狀裝藥結(jié)構(gòu),采用同段雙發(fā)起爆彈起爆,中間不間隔,炮孔上部充填3.5～4.0 m。透孔應(yīng)先吊孔堵塞,孔口采用細(xì)巖粉密實(shí)充填,而靠近臺(tái)階坡面虛碴較厚的位置堵塞長(zhǎng)度應(yīng)相應(yīng)增加。炮孔裝藥結(jié)構(gòu)見圖2。

2.4 爆破網(wǎng)絡(luò)連接

本次爆破強(qiáng)拉槽區(qū)孔內(nèi)分段,其余切割炮孔孔內(nèi)不分段,采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu),非電毫秒延期雷管起爆,網(wǎng)絡(luò)為行列式地表逐孔起爆網(wǎng)絡(luò)。控制排采用雙發(fā)17 ms、25 ms非電毫秒雷管傳爆,普通排采用42 ms、65 ms非電毫秒雷管傳爆,孔內(nèi)采用400 ms非電毫秒雷管起爆。1378水平強(qiáng)拉槽區(qū)域在孔口使用導(dǎo)爆索連接上下分段導(dǎo)爆管,上下分段爆破間隔時(shí)間300 ms(強(qiáng)拉槽區(qū)爆破網(wǎng)絡(luò)見圖3),1378水平切割區(qū)炮孔采用逐孔起爆,起爆點(diǎn)通過17 ms非電毫秒雷管與上分段導(dǎo)爆索相連,1390水平炮孔起爆點(diǎn)通過雙發(fā)400 ms非電毫秒地表管與1378爆破網(wǎng)絡(luò)相連,V型起爆。1378水平強(qiáng)拉槽區(qū)最先起爆,然后是1378水平切割區(qū),最后是1390水平切割區(qū)。地表傳播總時(shí)間為983 ms,飛石運(yùn)行速度遠(yuǎn)小于上臺(tái)階網(wǎng)絡(luò)傳播速度,上下臺(tái)階爆破網(wǎng)絡(luò)互不影響,網(wǎng)絡(luò)安全可靠。

3 爆破效果及評(píng)價(jià)

本次空區(qū)處理中深孔爆破分1390,1378兩個(gè)臺(tái)階同時(shí)進(jìn)行,總面積5528m2,其中1390水平爆破面積3108 m2,1378水平爆破面積2420 m2；共施工炮孔143個(gè),鉆孔總量4052 m,總裝藥量82.4 t,處理1350空區(qū)面積5200 m2,體積41600 m3,崩落礦石33.2萬(wàn)t(10.4萬(wàn)m3),成本3.63元/m3。

爆破后對(duì)爆破情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘探分析,從臺(tái)階面垮塌情況來(lái)看,本次處理范圍的南部1390臺(tái)階坡底沉陷高度為8～9 m,計(jì)算得出坍塌的礦石體積很好地充滿了1350空區(qū)；沉陷面積為1140m2,與處理區(qū)的1350空區(qū)范圍大致相等。由此可以得出, 1350空區(qū)得到了全面的處理,實(shí)現(xiàn)了1350空區(qū)崩落處理的目的,消除了1350空區(qū)的安全隱患。

圖2 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)

圖3 拉槽區(qū)爆破網(wǎng)絡(luò)圖

4 結(jié) 論

(1)強(qiáng)拉槽法空區(qū)處理技術(shù)作為一種新型的空區(qū)處理技術(shù),具有工藝簡(jiǎn)單,成本低的優(yōu)點(diǎn),空區(qū)處理成本僅為3.63元/m3,綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。

(2)強(qiáng)拉槽法處理采空區(qū)施工周期短,能夠?qū)崿F(xiàn)采空區(qū)快速有效治理的目的,對(duì)于礦山安全生產(chǎn)、穩(wěn)定礦山產(chǎn)量具有積極意義。

(3)強(qiáng)拉槽法空區(qū)處理技術(shù)在三道莊鉬鎢礦的成功應(yīng)用,表明該技術(shù)在空區(qū)處理中具有廣泛的應(yīng)用前景,可推廣應(yīng)用于其他類似礦山空區(qū)處理。

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2015-04-06)

詹 進(jìn)(1983-)，男，湖南懷化人，采礦工程專業(yè)，主要從事采礦技術(shù)與研究工作，Email:82212756＠qq.com。