安徽銅陵冬瓜山銅礦深孔爆破采場破頂率提高措施

周 強 唐 愷

(1.銅陵有色集團公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

現(xiàn)階段，冬瓜山銅礦采用大直徑深孔嗣后充填采礦法生產(chǎn)，大孔鑿巖采用Simba261潛孔鉆機鑿直徑165 mm下向平行深孔[1]，炮孔深度貫穿鑿巖硐室底板和拉底層頂板之間，孔間距和排距分別為3.0～3.5 m，鑿巖機1次鉆鑿?fù)?個采場的全部炮孔，分次裝藥爆破，爆破采用普通乳化油炸藥[2-6]。以切割槽和拉低層為自由面分段倒梯段側(cè)向崩礦，邊界孔與充填體的間距控制在2.2～2.5 m。如果采場破頂效果差，將造成后續(xù)爆破最小抵抗線增大，甚至產(chǎn)生過擠壓現(xiàn)象，并且采礦損失率也會急劇增加[7-9]。因此，有必要提高該礦采場破頂率。

1 前期調(diào)查分析

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，冬瓜山銅礦2015年采場深孔爆破破頂率為93.7%(圖1)，本研究擬將其提高至98%以上。通過調(diào)查采用同類型爆破方法的礦山(江西德興銅礦、金川二礦、凡口鉛鋅礦、云南東川銅礦)的采場破頂情況(圖1)，可知：該類礦山的采場破頂率大體優(yōu)于冬瓜山銅礦，可見，該礦采場破頂率有一定的提升空間。

圖1 礦山采場破頂率統(tǒng)計結(jié)果

通過調(diào)查統(tǒng)計與本研究生產(chǎn)條件(爆破規(guī)模、炸藥類型、巖石結(jié)構(gòu)等)相似的冬瓜山銅礦12個采場破頂率(圖2)，可知：56-7#、54-19#采場破頂率均超過采場破頂率目標值98%，反應(yīng)出本研究大幅提升該礦采場破頂率具有可行性。

圖2 冬瓜山銅礦采場破頂統(tǒng)計結(jié)果

2 采場破頂率低的原因

冬瓜山銅礦采場破頂率低的原因為：①槽孔布置形式欠妥，依據(jù)相關(guān)標準，槽孔數(shù)量應(yīng)控制在13個，保證邊孔不受破壞，通過隨機抽取6個采場進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)槽孔數(shù)量無法滿足上述標準；②起爆雷管段別多，一般來說，雷管段別應(yīng)控制在10個段次，通過隨機調(diào)取50-17#、54-19#、56-7#、58-22#采場資料，并對雷管段次進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)雷管段次均為11個段次，不滿足上述要求；③開孔坐標誤差大，孔口位置與設(shè)計值的偏差應(yīng)小于15 cm，通過隨機抽查3個采場各槽孔孔口坐標偏差數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)槽孔孔口坐標偏差均小于15 cm，可見，開孔坐標誤差大并非造成深孔破頂率低的原因；④破頂預(yù)留高度過大，破頂高度不宜小于11 m，通過調(diào)取采場圖紙等實測資料，可知采場破頂高度平均為11.6 m，滿足要求，因而破頂預(yù)留高度過大并非深孔破頂率低的主要原因；⑤孔底損壞嚴重，一般來說，大孔爆破孔底堵塞距孔底0.5 m，填砂深度不宜小于0.8～1.0 m，孔底堵塞鐵絲在孔口由毛竹固定，通過采場調(diào)查分析，孔底堵塞段距孔底平均為0.93 m，滿足上述要求，因而孔底損壞嚴重并非深孔破頂率低的主要原因；⑥孔口堵塞預(yù)留長度小，一般來說，大爆破孔孔口堵孔長度應(yīng)控制在0.4～0.5 m，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采場槽孔裝藥完畢后槽孔孔口堵塞不規(guī)范，炮孔堵塞長度為0.25 m，不滿足上述標準。綜合分析可知，槽孔布置形式欠妥、起爆雷管段別多和孔口堵塞預(yù)留長度小為該礦采場破頂率低的主要原因。

3 技術(shù)措施

根據(jù)上述分析，本研究提出了如表1所示的技術(shù)措施。

(1)選擇合理的槽孔布置形式。布孔設(shè)計時將原設(shè)計的槽區(qū)排距及孔底距由3 m調(diào)整為2.8 m，從而提高爆破效果、降低大塊率、減少二次破碎次數(shù)；將原設(shè)計槽區(qū)的17個槽孔減少至13個槽孔，同時要求采礦、測量技術(shù)人員及時進行現(xiàn)場監(jiān)督，確保施工質(zhì)量。

(2)調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)。根據(jù)采場現(xiàn)場情況調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)，炮孔堵塞段長度為2 m(距孔底0.5 m處堵水泥坨，后充填1.5 m黃沙)，采用連續(xù)裝藥方式，藥包直徑為140 mm，裝藥長度為4 m，單槽孔藥量為72 kg，孔口堵塞預(yù)留長度為0.4～0.5 m，單槽孔爆高8 m?？變?nèi)采用雙非電雷管直接起爆炸藥，而后依據(jù)雷管段次傳爆，實現(xiàn)采場破頂。

(3)減少起爆雷管段別。①縮小采場破頂范圍，由原來的5排孔破頂調(diào)整為4排孔破頂；②減少雷管段次，由2～18段調(diào)整為2～13段。

4 效果分析

上述措施實施后，對冬瓜山銅礦6個采場采空區(qū)進行了實測(表2)，發(fā)現(xiàn)采場破頂率由93.7%提高至98.9%左右，達到了預(yù)期目標。

表2 采場破頂率計算結(jié)果

由表2可知：6個采場的破頂設(shè)計礦量為53 581 t，按照以往的采場破頂率(93.7%)計算的破頂?shù)V量約為50 205.4 t，按照本研究獲得的采場破頂率(98.9%)計算的破頂?shù)V量約為52 991.6 t，可見通過提高采場破頂率后，多采出2 786.2 t。按照400元/t 礦石價格以及開采成本4.8元/t計算，可獲得110萬元左右利潤，經(jīng)濟效益顯著。

5 結(jié) 語

針對冬瓜山銅礦采場破頂率低的問題，通過現(xiàn)場調(diào)查分析，提出了包括選擇合理的槽孔布置形式、調(diào)整槽孔裝藥結(jié)構(gòu)、減少起爆雷管段別等綜合技術(shù)措施，將采場破頂率由93.7%提高至98.9%左右，經(jīng)濟效益顯著，可供類似礦山借鑒。