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(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)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(dá)120m。采場(chǎng)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(zhǎng)度為礦體厚度,高度120m;采場(chǎng)布置上、下兩層鑿巖硐室,采用Simba-261型潛孔鉆機(jī)分段鑿巖,炮孔直徑?165mm。采場(chǎng)底部布置塹溝式拉底、雙側(cè)進(jìn)路出礦的底部結(jié)構(gòu),采用ST-5C型鏟運(yùn)機(jī)出礦,嗣后一次充填;礦房為一步驟回采采場(chǎng),實(shí)行尾砂膠結(jié)充填;礦柱為二步驟回采采場(chǎng),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(gè)采場(chǎng)單元(礦房、礦柱)。以科研試驗(yàn)為基礎(chǔ)并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行采場(chǎng)回采工藝技術(shù)研究,尤其是采場(chǎng)爆破技術(shù)研究,從采場(chǎng)布孔、鑿巖、爆破方式、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式到采場(chǎng)邊界控制爆破,已形成了一套較為成熟的采場(chǎng)爆破技術(shù)。1中間孔的選取采場(chǎng)布孔方式通常有正方形和梅花形兩種,受采場(chǎng)尺寸的限制,兩種布孔方式所導(dǎo)致的實(shí)際爆破效果相差不大。采場(chǎng)的布孔參數(shù)依據(jù)爆破漏斗試驗(yàn)結(jié)果而定,礦房采場(chǎng)中部炮孔布孔參數(shù)取3.0m×3.0m,為有效地控制采場(chǎng)邊界,邊排孔實(shí)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(chǎng)邊界0.5m。礦柱采場(chǎng)兩側(cè)是充填體,礦柱采場(chǎng)的布孔原則是保護(hù)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(guò)大所引起的充填體的垮落。礦柱采場(chǎng)中間孔采用3.0m×3.0m的孔網(wǎng)參數(shù);依據(jù)加強(qiáng)松動(dòng)爆破理論,邊排孔采用2.0m×2.0m的布孔參數(shù),實(shí)行加強(qiáng)松動(dòng)爆破時(shí),邊排孔距充填體邊界1.5~1.7m。2采場(chǎng)爆破技術(shù)大直徑深孔采礦爆破包括:測(cè)孔-堵孔-裝藥-填塞-起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)線-起爆等工序,采場(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)度之比不超過(guò)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(diǎn)是:(1)采場(chǎng)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(duì)硐室、出礦工程及采場(chǎng)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(zhǎng)度、裝藥量、上部堵塞長(zhǎng)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(duì)硐室、出礦工程及采場(chǎng)圍巖的破壞。(3)采場(chǎng)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(diǎn)全孔側(cè)向爆破是沿采場(chǎng)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(diǎn)是:(1)爆破規(guī)模大,最大單響藥量難以控制,爆破對(duì)采場(chǎng)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(chǎng)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(duì)以上兩種爆破方式的試驗(yàn)研究,并結(jié)合安慶銅礦采場(chǎng)特點(diǎn)、周圍工程相互關(guān)系、生產(chǎn)能力和勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求,安慶銅礦進(jìn)行了“VCR法切槽-分段側(cè)向爆破”的采場(chǎng)爆破方式試驗(yàn)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(jìn)行分段側(cè)向崩礦,通過(guò)控制側(cè)向崩礦的分段高度和崩礦步距來(lái)控制爆破規(guī)模。依據(jù)對(duì)各種形式的爆破方式的研究結(jié)論,安慶銅礦礦房采場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)采場(chǎng)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(chǎng)邊排孔實(shí)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(hù)采場(chǎng)穩(wěn)定。2.2影響采場(chǎng)穩(wěn)定性的因素采場(chǎng)邊排孔爆破是影響采場(chǎng)邊界規(guī)整程度的直接因素,并進(jìn)一步影響到采場(chǎng)的整體穩(wěn)定性。為此,礦房采場(chǎng)邊排孔實(shí)行光面爆破,確保采場(chǎng)邊界規(guī)整,礦柱采場(chǎng)邊排孔實(shí)行加強(qiáng)松動(dòng)爆破,減少邊排孔爆破時(shí)對(duì)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(jì)的開(kāi)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(gè)藥包均有臨空面,將光爆孔爆破,從而形成一個(gè)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(gè)采場(chǎng)進(jìn)行了邊排孔光面爆破,爆破后,采場(chǎng)幫壁平整,爆破效果良好,但由于巖體弱面的存在,采場(chǎng)空區(qū)暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),幫壁存在局部的片落,因此采場(chǎng)爆破完畢,應(yīng)組織強(qiáng)化出礦,強(qiáng)化充填,縮短采場(chǎng)空區(qū)的暴露時(shí)間,確保采場(chǎng)穩(wěn)定。2.2.2爆破爆破原理考慮到礦房采場(chǎng)爆破時(shí)對(duì)礦柱產(chǎn)生一定程度的破壞作用,礦柱采場(chǎng)周邊巖體受到破壞,礦柱回采時(shí)兩側(cè)為充填體,為保護(hù)充填體,依據(jù)“體積法的原理”,邊排孔實(shí)行加強(qiáng)松動(dòng)爆破。加強(qiáng)松動(dòng)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(chǎng)爆破后,經(jīng)測(cè)定,尾砂混入率為3%~5%,而采用加強(qiáng)松動(dòng)爆破之前,采場(chǎng)尾砂混入率為7%~10%,由此來(lái)看,加強(qiáng)松動(dòng)爆破對(duì)減弱爆破對(duì)兩側(cè)充填體破壞作用是有效的。2.3風(fēng)險(xiǎn)邊界下群孔起爆爆破對(duì)比安慶銅礦采場(chǎng)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(shí)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(shí)起爆后響炮孔,經(jīng)過(guò)對(duì)中間孔與邊孔選擇25ms、50ms、75ms和100ms4種不同微差間隔時(shí)間情況下的爆破對(duì)比試驗(yàn),中心切槽孔與邊孔合理間隔時(shí)間為75~100ms,邊孔間微差間隔時(shí)間為25~50ms。側(cè)向爆破采場(chǎng)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(gè),這樣可減少邊排孔爆破對(duì)采場(chǎng)邊界的破壞,使光面爆破和加強(qiáng)松動(dòng)爆破達(dá)到預(yù)期的爆破效果。圖2為采場(chǎng)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(chǎng)結(jié)構(gòu)合理,鑿巖效率高,爆破工藝先進(jìn),一次崩礦量大,出礦集中連續(xù),機(jī)械化程度高,一次連續(xù)充填快,作業(yè)安全,采場(chǎng)生產(chǎn)能力和勞動(dòng)生產(chǎn)率高。(2)采場(chǎng)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(qiáng)的特點(diǎn),具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。(3)安慶銅礦針對(duì)礦房礦柱采場(chǎng)爆破進(jìn)行技術(shù)研究,形成了成熟的采場(chǎng)爆破方式和邊排孔控制爆破技術(shù),礦房采場(chǎng)爆破最大單響藥量控制在800~1000kg,礦柱采場(chǎng)爆破最大單響藥量控制在400kg以