紫金山金銅礦520 m水平礦柱爆破試驗(yàn)

王世炫

(福建海峽科化富興建設(shè)工程有限公司)

紫金山金銅礦520 m水平礦柱爆破試驗(yàn)

王世炫

(福建海峽科化富興建設(shè)工程有限公司)

通過調(diào)查紫金山金銅礦520 m中段采場(chǎng)的圍巖地質(zhì)條件，選擇1-3采場(chǎng)作為試驗(yàn)采場(chǎng)，布置7排扇形孔，采取合理的鉆孔設(shè)計(jì)、爆破參數(shù)、爆破組織及安全措施，順利將水平礦柱、出礦漏斗崩落到460 m采空區(qū)，沒有超爆，取得良好的效果，保證礦房穩(wěn)定性，為520 m中段其他采場(chǎng)的水平礦柱爆破提供參考。

采空區(qū)處理 水平礦柱 爆破參數(shù) 拉槽孔

紫金山金銅礦已開采近25 a，地采銅礦已經(jīng)開采460和520 m水平，露天金礦資源預(yù)計(jì)2018年將開采完，紫金山金銅礦將由露采、地采聯(lián)合開采模式轉(zhuǎn)為完全地下開采模式。銅礦2個(gè)水平采空區(qū)高達(dá)120 m，是露天生產(chǎn)的安全隱患，也是制約礦山開采模式轉(zhuǎn)變的一個(gè)重要因素[1]。為了保持紫金山金銅礦的經(jīng)濟(jì)效益，須對(duì)銅礦地采460，518 m中段的采空區(qū)進(jìn)行處理，消除安全隱患，為開采模式的轉(zhuǎn)變做好準(zhǔn)備。

1 采場(chǎng)概況

紫金山金銅礦各中段采空區(qū)巖性主要為弱風(fēng)化中細(xì)粒花崗巖，局部可見隱爆角礫巖、英安玢巖和石英斑巖，主要呈脈狀或透鏡狀分布于中細(xì)?；◢弾r中；銅礦床主要工程地質(zhì)巖組完整堅(jiān)硬，Rc不小于60 MPa，RQD不小于75%，裂隙少于2組，間距大于1 m。巖石新鮮完整，富水性極弱-隔水，局部弱，巖石質(zhì)量好。巖芯以特長柱狀-長柱狀為主，巖體較完整-完整，工程地質(zhì)條件好。礦區(qū)銅礦體的容礦巖石及頂?shù)装鍑鷰r主要為中細(xì)?；◢弾r，次為隱爆角礫巖及少量英安玢巖。礦巖均屬穩(wěn)固，坑道一般無需支護(hù)。

520 m中段共采礦房55個(gè)，460 m中段已采36個(gè)，2個(gè)中段的采空區(qū)重疊計(jì)算需爆破處理的礦房共36個(gè)。采空區(qū)平面位置在0～15線，垂向方向在460～570 m標(biāo)高。礦房寬15 m，礦房間隔離礦柱寬約15 m，長度不一，最長達(dá)120 m，礦房采空區(qū)形狀較規(guī)整，近似長方體，510～520 m 水平礦柱平均厚8.3 m。

2 采空區(qū)處理方法

根據(jù)礦山研究，決定采用崩落法處理采空區(qū)，即先崩落520 m水平礦柱，貫通460，520 m水平，再崩落露天采場(chǎng)30 m厚的隔離礦柱，在露天采場(chǎng)運(yùn)送低品位礦石，直接充填采空區(qū)，以降低采空區(qū)的安全隱患和控制礦壓。所以，必須先對(duì)520 m水平礦柱實(shí)施爆破崩落[2-4]。

3 崩落法爆破設(shè)計(jì)

3.1 試驗(yàn)采場(chǎng)選擇

520 m中段共有36個(gè)采場(chǎng)需實(shí)施爆破，根據(jù)馬鞍山礦山研究院對(duì)典型礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)及對(duì)采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性分區(qū)評(píng)價(jià)結(jié)果，1-3采場(chǎng)位于7～11線，采場(chǎng)圍巖強(qiáng)度是520 m中段采場(chǎng)中最高的，且屬于基本穩(wěn)固區(qū)(Ⅲ級(jí))，硅化、明礬石化蝕變強(qiáng)烈，巖石堅(jiān)硬，局部因地開石化、絹云母化而呈半堅(jiān)硬狀態(tài)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巷道潮濕，偶見滲水或滴水現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為完整半堅(jiān)硬的工程地質(zhì)巖組特征，巷道及其頂板圍巖基本穩(wěn)固。選擇最堅(jiān)硬、最穩(wěn)固的1-3采場(chǎng)進(jìn)行爆破試驗(yàn)。

3.2 穿孔設(shè)計(jì)

在采場(chǎng)兩側(cè)采準(zhǔn)巷道擺放潛孔鉆機(jī)，垂直巷道走向安排布置扇形中深孔，爆破崩落510～530 m水平礦柱。每一礦房的水平礦柱布置7排扇形孔(圖1)：一種為拉槽排，第3、第4、第5排，為單邊孔；另一種為正排，第1、第2、第6、第7排，為雙邊孔。拉槽排爆破形成拉槽空間，正排向相鄰采空區(qū)爆破落礦。

圖1 采場(chǎng)扇形炮孔布置示意

3.3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.3.1 正 排

3.3.1.1 炮孔直徑

本次設(shè)計(jì)采用T-100型高氣壓環(huán)形潛孔鉆機(jī)，選取φ85 mm球齒鉆頭，正排炮孔直徑為85 mm。

3.3.1.2 最小抵抗線

按堅(jiān)硬巖石公式計(jì)算:

(1)

式中,d為孔徑，85 mm。

計(jì)算得出W=1.7～2.55 m，取1.7 m。

3.3.1.3 孔底距

根據(jù)計(jì)算公式

(2)

式中，m為深孔密集系數(shù)，取1.625。

計(jì)算得出炮孔孔底距a=2.76 m。

3.3.2 拉槽排

根據(jù)正排的爆破參數(shù)以及考慮拉槽排的特殊性，選擇爆破參數(shù)：炮孔直徑為85 mm,最小抵抗線為1.6 m,孔底距為1.6～2 m。

3.3.3 炸藥單耗

根據(jù)以其他金屬礦山空區(qū)處理的經(jīng)驗(yàn)，炸藥單耗取相同部位正常臺(tái)階深孔爆破炸藥單耗的1.3倍，因此，本次爆破處理520 m水平礦柱的炸藥單耗取0.65 kg/m3。

3.3.4 藥量計(jì)算

通過炸藥單耗計(jì)算爆破總藥量Q，平均到每排炮孔藥量，最后根據(jù)炮孔的長度，均勻分配每個(gè)炮孔的藥量。

(3)

式中,q為炸藥單耗，0.65 kg/m3；b為排距，1.7 m；n為炮孔排數(shù)，7排；S1、S2分別為出礦漏斗面積、隔板面積，共207.5 m2。

計(jì)算得出7排孔爆破設(shè)計(jì)總藥量為1 605 kg。

3.3.5 裝藥結(jié)構(gòu)

采用φ60 mm 2#巖石乳化炸藥，耦合裝藥。炮孔中部裝一卷帶非電導(dǎo)爆管雷管的起爆藥包，中深孔做一個(gè)起爆藥包，深孔做2個(gè)起爆藥包，填塞長度為2.5 m。中深孔裝藥結(jié)構(gòu)見圖2。

3.3.6 起爆網(wǎng)路

采用排間微差逐孔起爆方式，同排引出的非電毫秒雷管分別采用捆扎式連接2發(fā)非電毫秒雷管，孔外接力至主起爆網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)連接示意見圖3。1-3采場(chǎng)扇形孔爆破參數(shù)見表1。

3.4 最小安全距離計(jì)算

采空區(qū)有礦柱阻隔，受個(gè)別爆破飛石影響可以忽略不計(jì)，根據(jù)爆破沖擊波的安全允許距離經(jīng)驗(yàn)公式

(4)

計(jì)算得出爆破沖擊波的安全允許距離為293 m。

綜合考慮，確定本次爆破警戒距離為350 m。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)

圖3 網(wǎng)絡(luò)連接示意

炮孔名稱孔號(hào)傾角/(°)孔深/m裝藥長度/m堵塞長度/m單孔藥量/kg雷管段位雙邊孔1#20.19.532.5010.2132#810.232.5010.2113#-3.211.44.32.5014.694#-13.313.85.82.502075#-21.814.56.42.5021.856#-29.615.57.22.5024.537#-37.512.13.52.5011.61單邊孔1#22.19.63.12.5010.5132#1010.73.32.5011.2133#-111.04.52.5015.3114#-819.912.52.5042.595#-17.620.313.42.5045.576#-25.821.213.92.504757#-31.718.912.42.504238#-37.913.74.52.5015.31

在爆破現(xiàn)場(chǎng)，選擇有錨噴支護(hù)的硐室為起爆點(diǎn)，保證起爆安全。

3.5 安全技術(shù)措施

(1)由于520 m中段位于露天采場(chǎng)正下方，露天爆破震動(dòng)會(huì)引起巷道圍巖變形破壞，同時(shí)隔板爆破震動(dòng)也會(huì)影響更大的圍巖破壞，因此，在鑿巖、裝藥作業(yè)前須進(jìn)行敲幫問頂，確保作業(yè)面安全[5]。

(2)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行炮孔位置放樣，鑿巖鉆機(jī)必須按照設(shè)計(jì)的角度、深度打鉆，做好炮孔質(zhì)量的檢測(cè)及登記，補(bǔ)打異常孔，并在所有成孔后形成驗(yàn)孔總結(jié)，為逐孔藥量設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

(3)巖層裂隙使炮孔容易滲水，裝藥前須用高壓泵進(jìn)行吹水作業(yè)，裝藥順暢，藥包相連接，保證炮轟波傳到每個(gè)藥包，順利起爆，防止拒爆。

4 結(jié) 論

根據(jù)爆破方案組織施工，成功實(shí)施了爆破，本次爆破實(shí)際使用炸藥1 580 kg，單耗約0.64 kg/m3，雷管210發(fā)，導(dǎo)爆管1 000 m。水平礦柱隔板、出礦漏斗都崩落到460 m中段，沒有超爆，保護(hù)了礦房的完整性，取得良好的爆破效果，后續(xù)采場(chǎng)爆破施工可以此為參考，根據(jù)采場(chǎng)圍巖實(shí)際情況，適當(dāng)調(diào)整爆破參數(shù)，安全爆破。

[1] 申其鴻.紫金山金銅礦復(fù)雜層群采空區(qū)綜合處理過程控制因素[J].現(xiàn)代礦業(yè),2016(6):228-230，232.

[2] 張成良,侯克鵬,李克鋼.硐室爆破法處理采空區(qū)的應(yīng)用實(shí)踐[J].工程爆破,2008(4):53-56，59.

[3] 李俊平,肖旭峰,馮長根.采空區(qū)處理方法研究進(jìn)展[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2012(3):48-54.

[4] 劉建東,陳贊成,孫忠銘.特大采空區(qū)下盤滑坡體硐室爆破崩落處理實(shí)踐[J].工程爆破,2012(2):33-35，59.

[5] 朱大勇,錢七虎,周早生,等.基于余推力法的邊坡臨界滑動(dòng)場(chǎng)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),1999(6):667-670.

Blasting Test of the Horizontal Pillars of 520 m level of Zijinshan Gold-copper Mine

Wang Shixuan

(Fujian Channel Kehua Fuxing Construction Engineering Co., Ltd.)

Based on conducting geological investigation of surrounding rock geological conditions of the 520 m middle section stope of Zijinshan gold-copper mine, the 1-3 stope is taken as the study example, seven rows of scallop hole are set up, besides that, the drilling hole design, blasting parameters， blasting organization and safety measures are taken. The results show that the horizontal pillars and drawing funnel are caving into 460 m goaf, the overbreak is not happened, the blasting effect is good, stability of chamber is guaranteed. The study results of this paper can provide some reference for the horizontal pillars blasting engineering of 520 m middle section other stope of Zijinshan gold-copper mine.

Goaf treatment, Horizontal pillar, Blasting parameters, Grooving hole

2016-07-29)

王世炫(1990—)男，助理工程師，366000 福建省永安市中山路546號(hào)。