安慶銅礦高階段大直徑深孔采礦爆破技術(shù)

安慶銅礦高階段大直徑深孔采礦爆破技術(shù)

安慶銅礦屬于急傾斜礦體。礦厚通常為50.70m，礦厚約為100m。礦體頂部為石灰?guī)r，底部為閃長巖和閃長巖。礦石類型包括磁鐵礦、單礦和硅盒巖。巖石和圍巖屬于平均穩(wěn)定的巖石。采用大直徑深孔采礦法雙階段連續(xù)回采,回采階段高度達120m。采場垂直礦體走向布置,分礦房、礦柱兩步驟回采,礦房、礦柱寬度均為15m,長度為礦體厚度,高度120m;采場布置上、下兩層鑿巖硐室,采用Simba-261型潛孔鉆機分段鑿巖,炮孔直徑?165mm。采場底部布置塹溝式拉底、雙側(cè)進路出礦的底部結(jié)構(gòu),采用ST-5C型鏟運機出礦,嗣后一次充填;礦房為一步驟回采采場,實行尾砂膠結(jié)充填;礦柱為二步驟回采采場,采用尾砂充填。安慶銅礦應(yīng)用高階段大直徑深孔采礦法已10多年,回采了30多個采場單元(礦房、礦柱)。以科研試驗為基礎(chǔ)并結(jié)合生產(chǎn)實踐進行采場回采工藝技術(shù)研究,尤其是采場爆破技術(shù)研究,從采場布孔、鑿巖、爆破方式、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式到采場邊界控制爆破,已形成了一套較為成熟的采場爆破技術(shù)。1中間孔的選取采場布孔方式通常有正方形和梅花形兩種,受采場尺寸的限制,兩種布孔方式所導(dǎo)致的實際爆破效果相差不大。采場的布孔參數(shù)依據(jù)爆破漏斗試驗結(jié)果而定,礦房采場中部炮孔布孔參數(shù)取3.0m×3.0m,為有效地控制采場邊界,邊排孔實行光面爆破,孔網(wǎng)參數(shù)取2.2~2.5m×2.0~2.2m(抵抗線×孔間距),邊孔至采場邊界0.5m。礦柱采場兩側(cè)是充填體,礦柱采場的布孔原則是保護兩側(cè)的充填體,盡量減少超爆的充填體的片落以及爆破規(guī)模過大所引起的充填體的垮落。礦柱采場中間孔采用3.0m×3.0m的孔網(wǎng)參數(shù);依據(jù)加強松動爆破理論,邊排孔采用2.0m×2.0m的布孔參數(shù),實行加強松動爆破時,邊排孔距充填體邊界1.5~1.7m。2采場爆破技術(shù)大直徑深孔采礦爆破包括:測孔-堵孔-裝藥-填塞-起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)線-起爆等工序,采場爆破的技術(shù)關(guān)鍵是爆破方式、裝藥結(jié)構(gòu)、爆破規(guī)模、起爆方式、采場邊界控制爆破等。2.1全孔-內(nèi)孔-分段側(cè)向爆破,各.大直徑深孔采礦法的爆破方式通常是VCR法爆破,演變方式有“VCR法切槽-全孔側(cè)向爆破”和“VCR法切槽-分段側(cè)向爆破”,圖1為3種爆破方式示意圖。2.1.1炮孔下堵塞VCR法爆破即下向倒漏斗爆破,是采用高密度、高威力、高爆速、低感度的炸藥(安慶銅礦用的是普通乳化炸藥),以球形藥包(直徑與長度之比不超過1∶6的藥包)自下而上分層爆破。VCR法爆破的裝藥結(jié)構(gòu)是炮孔下部堵塞1.0~1.5m,藥包30kg,上部堵塞1.2~1.6m,分層爆破高度2.5~3.0m,VCR法爆破的特點是:(1)采場爆破效果好。由于球形藥包的爆破能量利用充分,故礦石破碎塊度均勻,大塊率僅為1.5%左右。(2)VCR法爆破對硐室、出礦工程及采場圍巖破壞性小。VCR法爆破的爆破自由面是下向的,只要控制好炮孔下部堵塞長度、裝藥量、上部堵塞長度、起爆順序、最大單響藥量、爆破規(guī)模,就可以有效地控制爆破對硐室、出礦工程及采場圍巖的破壞。(3)采場爆破頻率高,爆破作業(yè)量大,爆破作業(yè)成本高。2.1.2全孔側(cè)向爆破特點全孔側(cè)向爆破是沿采場高度方向利用VCR法爆破形成豎向切割槽作為自由面,其余炮孔采用球形或柱狀藥包全孔一次側(cè)向爆破。全孔側(cè)向爆破的特點是:(1)爆破規(guī)模大,最大單響藥量難以控制,爆破對采場穩(wěn)定的破壞性大。(2)由于巖體存在裂隙,爆破能量利用率低,爆破效果差,大塊率為6%左右。(3)采場爆破頻率低,作業(yè)量小,成本低。(4)炮孔下部部分為擠壓爆破。2.1.3控礦分段高度基于對以上兩種爆破方式的試驗研究,并結(jié)合安慶銅礦采場特點、周圍工程相互關(guān)系、生產(chǎn)能力和勞動生產(chǎn)率的要求,安慶銅礦進行了“VCR法切槽-分段側(cè)向爆破”的采場爆破方式試驗并獲得成功,其崩礦順序是先用VCR法爆破形成豎向切割槽,然后以切割槽作自由面,進行分段側(cè)向崩礦,通過控制側(cè)向崩礦的分段高度和崩礦步距來控制爆破規(guī)模。依據(jù)對各種形式的爆破方式的研究結(jié)論,安慶銅礦礦房采場采用“VCR法小斷面切槽-高分段側(cè)向爆破”的爆破方式,切槽范圍有3m×3m~5m×5m,側(cè)向爆破分段高度10~15m;礦柱采場采用“VCR法大斷面切槽-小分段側(cè)向爆破”的爆破方式,切槽范圍10m×10m,側(cè)向爆破的分段高度6m左右。VCR法切槽爆破的裝藥結(jié)構(gòu)是炮孔下部堵塞0.8~1.0m,藥包30kg,上部堵塞1.0~1.2m,分段側(cè)向崩礦采場中間炮孔的裝藥結(jié)構(gòu)是炮孔下部堵塞0.8~1.0m。單層藥包20~25kg,空氣間隔0.8~1.0m,上部填砂1.2~1.5m?！癡CR法切槽-分段側(cè)向爆破”的爆破方式可有效地控制爆破規(guī)模,減少爆破對采場暴露邊幫的破壞,減少爆破次數(shù),提高爆破效率,降低爆破成本,并為采場邊排孔實施控制爆破和留礦爆破創(chuàng)造優(yōu)越的爆破條件,有利于維護采場穩(wěn)定。2.2影響采場穩(wěn)定性的因素采場邊排孔爆破是影響采場邊界規(guī)整程度的直接因素,并進一步影響到采場的整體穩(wěn)定性。為此,礦房采場邊排孔實行光面爆破,確保采場邊界規(guī)整,礦柱采場邊排孔實行加強松動爆破,減少邊排孔爆破時對充填體的破壞。2.2.1爆破質(zhì)量分析光面爆破是沿設(shè)計的開挖邊界鉆鑿一排光爆孔,減少裝藥量,多用不耦合裝藥,在主體超前爆破后,光爆孔里的每個藥包均有臨空面,將光爆孔爆破,從而形成一個光滑平整的巖壁。光面爆破孔徑165mm,孔間距2.0~2.2m,抵抗線2.2~2.5m,不耦合系數(shù)3.0~3.3m,線裝藥密度5.75~6.25kg/m,炮孔鄰近系數(shù)0.8~1.0。安慶銅礦在多個采場進行了邊排孔光面爆破,爆破后,采場幫壁平整,爆破效果良好,但由于巖體弱面的存在,采場空區(qū)暴露時間過長時,幫壁存在局部的片落,因此采場爆破完畢,應(yīng)組織強化出礦,強化充填,縮短采場空區(qū)的暴露時間,確保采場穩(wěn)定。2.2.2爆破爆破原理考慮到礦房采場爆破時對礦柱產(chǎn)生一定程度的破壞作用,礦柱采場周邊巖體受到破壞,礦柱回采時兩側(cè)為充填體,為保護充填體,依據(jù)“體積法的原理”,邊排孔實行加強松動爆破。加強松動爆破爆破作用指數(shù)函數(shù)f(n)=0.86,孔徑165mm,抵抗線2.0m,孔間距2.0m,空氣間距0.6m,單層藥量3~5kg。采場爆破后,經(jīng)測定,尾砂混入率為3%~5%,而采用加強松動爆破之前,采場尾砂混入率為7%~10%,由此來看,加強松動爆破對減弱爆破對兩側(cè)充填體破壞作用是有效的。2.3風(fēng)險邊界下群孔起爆爆破對比安慶銅礦采場爆破采用非電起爆系統(tǒng),起爆雷管是高精度等間隔毫秒雷管,段別間微差間隔時間25ms,VCR法切槽爆破應(yīng)保證中心首響切槽炮孔所爆巖體破碎并在即將拋出時起爆后響炮孔,經(jīng)過對中間孔與邊孔選擇25ms、50ms、75ms和100ms4種不同微差間隔時間情況下的爆破對比試驗,中心切槽孔與邊孔合理間隔時間為75~100ms,邊孔間微差間隔時間為25~50ms。側(cè)向爆破采場中間炮孔采用群孔起爆,兩排為一段次,中間孔先爆,邊排孔滯后,采用“一字形”起爆,起爆孔數(shù)3~4個,這樣可減少邊排孔爆破對采場邊界的破壞,使光面爆破和加強松動爆破達到預(yù)期的爆破效果。圖2為采場爆破起爆順序示意圖。3分段側(cè)向爆破技術(shù)(1)安慶銅礦應(yīng)用高階段大直徑深孔采礦法表明:高階段大直徑深孔采礦法采場結(jié)構(gòu)合理,鑿巖效率高,爆破工藝先進,一次崩礦量大,出礦集中連續(xù),機械化程度高,一次連續(xù)充填快,作業(yè)安全,采場生產(chǎn)能力和勞動生產(chǎn)率高。(2)采場爆破方式依據(jù)礦體、圍巖的穩(wěn)固情況而定,分段側(cè)向爆破具有技術(shù)上較為穩(wěn)妥、靈活性較強的特點,具有很高的推廣應(yīng)用價值。(3)安慶銅礦針對礦房礦柱采場爆破進行技術(shù)研究,形成了成熟的采場爆破方式和邊排孔控制爆破技術(shù),礦房采場爆破最大單響藥量控制在800~1000kg,礦柱采場爆破最大單響藥量控制在400kg以