拋擲爆破充填采空區(qū)

楊　濤

(1.中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院；2.洛鉬集團(tuán)礦山公司)

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拋擲爆破充填采空區(qū)

楊濤1,2

(1.中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院；2.洛鉬集團(tuán)礦山公司)

在空區(qū)側(cè)翼布置中深孔，根據(jù)拋擲爆破原理，確定孔網(wǎng)參數(shù)、單孔藥量等爆破參數(shù)，分3段起爆，使下部爆破巖石充填采空區(qū)，上部爆破巖石充填下部拋擲區(qū)，達(dá)到充填空區(qū)，降低空區(qū)危險(xiǎn)性的目的。經(jīng)過在三道莊露天礦試驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期目的。

拋擲爆破集中藥包爆破分段爆破采空區(qū)治理

三道莊露天礦是欒川鉬礦田三大礦區(qū)之一，礦體厚大集中，走向長1 500m，厚度80～150m，主要賦存于箱狀背斜軸部及其兩翼，傾向南西，為埋藏淺、品位高、可選性好的特大型鉬鎢礦床。由于礦區(qū)經(jīng)歷30a的地下開采，在采區(qū)內(nèi)部存在大量的采空區(qū)，特別是存在大量無資料的私采空區(qū)，由于資料不明或與其他空區(qū)重疊，造成探測難度大，往往出現(xiàn)空區(qū)探明時(shí)，頂板安全厚度已不足以支持設(shè)備在空區(qū)上方穿孔作業(yè)，無法使用中深孔爆破法處理采空區(qū)，嚴(yán)重制約了該礦的安全生產(chǎn)。

因此，三道莊露天礦進(jìn)行了基于拋擲爆破理論的球狀藥包分段爆破側(cè)翼充填采空區(qū)的技術(shù)研究。通過拋擲爆破理論確定爆破參數(shù)，并進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，為類似工程提供新的施工方法。

1　爆破區(qū)域概況

(1)爆破地質(zhì)概況。本次爆破范圍位于1 306m臺階北部橫1-2線、縱ⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅣ線，區(qū)域面積440m2。 爆區(qū)東部15m為1 275m空區(qū)、32m為1 295m空區(qū)，南部與1 280m空區(qū)相通，下部為1 254m空區(qū)。本區(qū)域地層為硅灰石石榴子石矽卡巖(zjs2-2)，區(qū)域內(nèi)無明顯構(gòu)造帶揭露，礦體賦存在硅灰石石榴子石矽卡巖中，預(yù)計(jì)Mo品位0.130%，Wu品位0.090%，無巖漿巖出露。

(2)爆區(qū)空區(qū)概況。該區(qū)域?yàn)镋區(qū)1 270/1 280m復(fù)合空區(qū)，空區(qū)基本分為3部分：側(cè)翼部分西部頂?shù)装鍢?biāo)高分別為1 292/1 273m，空區(qū)高度19m，空區(qū)面積412m2；東部頂?shù)装鍢?biāo)高分別為1 295/1 282m，空區(qū)高度13m,空區(qū)面積430m2。在穿孔中發(fā)現(xiàn)東部穿孔下方出現(xiàn)1 270m空區(qū)，頂?shù)装宸謩e為1 281.2,1 272.5m。

2　拋擲爆破

2.1孔網(wǎng)參數(shù)

臺階地面集中藥包拋擲爆破的藥包間距：

(1)

式中,W為最小抵抗線，按炮孔距空區(qū)最小距離3m計(jì)算；n為爆破作用指數(shù)，1

根據(jù)式(1)計(jì)算，4.5

采用φ250mm牙輪鉆機(jī)穿孔，排距4.5m，孔距4.5m，三角形布孔，局部參數(shù)現(xiàn)場有所調(diào)整。共穿孔33個(gè)，施工中出現(xiàn)2個(gè)廢孔，已測孔中多數(shù)上部10m左右為虛渣，5個(gè)透孔，19個(gè)水孔，15個(gè)深水孔，受多日雨水沖灌，合格率較低，僅為47.1%。

2.2裝藥量與裝藥結(jié)構(gòu)

計(jì)算單孔裝藥量：

Q=qabKL,

(2)

式中,Q為單孔裝藥量，kg；q為單耗，kg/m3;a為孔距，m;b為排距，m;L為藥柱長度，m;K為考慮受前面各排孔礦巖阻力作用系數(shù)，取1.1。

本次爆破采用間隔裝藥，共分3段，下部裝藥至1 292.5m水平，中部裝藥至1 302.5m水平，分層高度為3.0m，上部充填高度4.5m;下部1 292.5m水平以下為強(qiáng)拋擲爆破，單耗取q=1.89kg/m3；中部單耗為q=1.4kg/m3，上部單耗為q=0.96kg/m3。爆區(qū)計(jì)算總藥量為30 684kg,其中銨油炸藥15 850kg，乳化炸藥14 834kg，平均單耗1.32kg/m3。

裝藥結(jié)構(gòu)[2]如圖1如示。

圖1　裝藥結(jié)構(gòu)

2.3起爆網(wǎng)絡(luò)

采用澳瑞凱非電毫秒延期雷管起爆，為確保爆破及空區(qū)充填效果，同時(shí)減小震動(dòng)，下部第一層采用逐孔起爆，分東西2個(gè)爆區(qū)，控制排采用100ms傳爆，同排孔間隔17ms，排間隔東部為117ms、西部為165ms。

爆破排間最優(yōu)延時(shí)時(shí)間為前排爆破介質(zhì)完全拋出后第二排開始爆破：一般爆破初速度為20m/s，不考慮重力作用，排距為4.5m，完全不影響后排爆破巖石移動(dòng)時(shí)間(225ms)，因此層間最優(yōu)延時(shí)為200～300ms。中部第二層整體爆破下落，分東西兩部分，兩部分間隔100ms，為防止上下層相互影響，第二層延時(shí)為第一層最后一孔的基礎(chǔ)上再增加200ms，同理上部第三層在第二層基礎(chǔ)上再增加200ms。起爆網(wǎng)絡(luò)見圖2。

圖2　爆破網(wǎng)絡(luò)

3　爆破效果

通過對施工過程的精心控制，爆后爆破區(qū)域塌陷平均深度為6m，面積663m2,如圖3所示。按爆破后巖石膨脹系數(shù)為1.2計(jì)算，共有9 016m3巖石充填空區(qū)，空區(qū)總體積為13 418m3，充填量占空區(qū)總體積的67%，并且塌陷區(qū)巖石塊度均勻，爆破效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

圖3　爆破后塌陷坑

4　結(jié)　語

(1)在頂板厚度達(dá)不到設(shè)備安全作業(yè)要求、降雨導(dǎo)致空區(qū)頂板安全性降低的情況下，側(cè)翼拋擲爆破充填采空區(qū)可以有效地保證設(shè)備在空區(qū)上方作業(yè)，在保障礦山正常生產(chǎn)進(jìn)度的同時(shí)，消除了空區(qū)的安全隱患。

(2)由于爆破地表網(wǎng)絡(luò)連接使用了導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索，爆破網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，孔間容易相互影響，影響爆破網(wǎng)絡(luò)的安全，本次爆破提供了應(yīng)對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的連接經(jīng)驗(yàn)，可以有效保證爆破施工安全實(shí)施。

(3)本次爆破基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，爆破后塊度均勻，未產(chǎn)生后沖，爆破塌陷區(qū)輪廓清晰，證明了基于拋擲爆破的側(cè)翼空區(qū)充填法在技術(shù)上是可行的，為今后處理空區(qū)提供了新的思路。

[1]郭近平，聶興信.新編爆破工程實(shí)用技術(shù)大全[M].北京：光明日報(bào)出版社，2002.

[2]趙井清,趙國彥,李啟月,等.基于深孔預(yù)裂的球狀藥包爆破一次成井技術(shù)[J].爆破,2013,30(3):49-53.

2016-03-04)

楊濤(1984—)，男，工程師，410012 湖南省長沙市麓山南路932號。