分層礦柱回采及天井采礦的爆破工程實踐

曹華鋒

(湖南柿竹園有色金屬有限責任公司, 湖南郴州市 423037)

分層礦柱回采及天井采礦的爆破工程實踐

曹華鋒

(湖南柿竹園有色金屬有限責任公司, 湖南郴州市 423037)

簡要介紹了柿竹園多金屬礦 490中段 315 m×313 m范圍內 514～610分層 P2、C4、C5礦柱及 13#、14#天井采礦爆破工程的實踐活動,爆破總崩礦量 74.75萬 t,實際藥耗250 t,為國內外同類型礦山資源的安全、合理開發利用提供了借鑒和參考范例。

分層礦柱回采;天井采礦;井下大爆破;施工組織

1 工程概況及地質條件

1.1 工程概況

依據《湖南柿竹園有色金屬有限責任公司多金屬礦床連續開采方案研究》和《湖南柿竹園有色金屬有限責任公司多金屬采礦技改工程初步設計》所確定的首采區與開采順序,首采區選擇在開采范圍的西北角。其回采對象為 315 m×313 m范圍內間柱和 558 m水平以上對應礦塊。回采從采區西北角開始,呈北東向斜線向東南方向推進。在采的相鄰礦柱之間基本上保持在一條直線上,各盤區之間超前一個房間柱,即一盤區超前二盤區,二盤區超前三盤區,三盤區超前四盤區。558 m水平以上礦塊超前一個與之對應的礦柱(房間柱和盤間柱)回采。到目前為止,采區西北角已成功實施了“天窗及其610 m水平以上富礦回采大爆破”和“天窗隱患處理大爆破”,已相繼進行了 514～547分層一盤區 C2、C3及二盤區 C2、C3殘柱西邊部分礦柱回采大爆破,610分層以上一二盤區 C5以北回采大爆破,11#、12#、17#、10#、5#、19#、20#壓頂回采大爆破,P2、P3部分盤間柱回采爆破,現 K1-1、K1-2、K1-3、K2-1、K2-2、K2-3、K3-1、K3-2采空區均已被崩落礦石充填,礦堆高度在 620 m水平左右,為后續的礦柱回采與采空區處理創造了條件。

1.2 地質條件

首采區中 C4房間柱位于構造發育區,主要有兩組北東向的斷裂破碎帶,傾向北西,傾角約 70°。此處的地壓活動較為活躍,鑿巖巷臨近空場處多破碎。

地表為馬鞍形陡峭山谷,東高西低,傾向西北,山坡角 35°～42°。地表主要為中、上泥盆統灰巖,覆蓋有少量第四紀表土。爆區南 710 m水平和爆區上方 750 m水平有簡易公路通過。距爆區中心 700 m內,未見礦山工業廠房及居民住房,只有少量臨時工棚。山下有東坡甘港河和柿竹園至多金屬采場的公路,山腳有攔石壩,以防止暴雨時洪水對礦區的危害。在開采巖石移動范圍上方南東方向進行了地表剝離并布置排洪渠,以減少塌陷區的匯水面積,將大氣降水引向溝谷后自然排瀉。爆區主要為矽卡巖,夾有花崗巖,屬難爆類型。

514-610段 K1-4,K2-4礦房及 C4房柱(P1-P3)礦塊位于 315 m×313 m范圍內的西部,品位比西北角礦塊有所降低,總取樣長度 1198 m,全部為Ⅲ1-1礦帶礦石,經過前幾次大爆破,采空區已擴至C4附近。爆區在礦區中屬于較穩定區,斷裂破碎帶不發育,只有一條破碎帶從 P1穿過,往 S W而去,走向 NE,傾向 NW,傾角約 70°。

2 工程爆破方案

根據公司要求和采礦場生產計劃安排,本次爆破是 2009年采礦計劃第 III步驟的第一次,爆破區域由以下 3部分組成,第 1部分為 514～603分段一盤區 C4及 586～603一盤區 C5房間柱和 610 P1,1#、2#、3#鑿巖巷 K1-5以北部分;第 2部分為 P2巷道514～547C4以北及 558～603分段 C5以北部分;第3部分為 558～610分段 13#、14#天井控制 K1-4采場范圍,爆破區域周圍采準及鑿巖工程已基本完成。13#、14#天井所覆蓋的區域,采用似水平孔以采空區為自由面壓頂爆破,爆破順序為:按照每排炮孔一段雷管的原則,從下往上依次爆破。C4、C5房間柱及P2盤間柱采用上向扇形孔,以切割槽或采空區為自由面爆破,或以采空區礦堆為擠壓面擠壓爆破。

本次爆破采用雙導爆索傳爆、導爆管雷管起爆的非電微差起爆系統起爆。因為此次爆破天井硐室的水平孔排數較多,為確保起爆系統的可靠性,采用澳瑞凱公司生產的毫秒微差導爆管雷管起爆,設計采用復式網路,即水平孔內每個起爆藥包裝 2發雷管,孔內全程敷設導爆索,而 90鉆炮孔則采用單發雷管,各炮孔引出的導爆管與孔外的雙傳爆導爆索連接,90鉆炮孔前兩排需敷設導爆索,點火地點設置在 490井口,用 CHA-300型起爆器配 CCH型導爆管非電擊發針擊發雙導爆管一段雷管,雙導爆管一段雷管再引爆雙傳爆導爆索。

本次爆破設計采用自拌多孔粒狀銨油炸藥爆破。13#、14#天井似水平孔孔深大于 14 m時,大于15 m的部分用人工裝填柱狀乳化炸藥,剩余部分采用BQF-100型裝藥器裝填多孔粒狀銨油炸藥,水孔全部裝填Φ90 mm柱狀乳化炸藥,其起爆藥包采用防水袋。水平孔孔口不裝藥段采用木塞堵塞,堵塞長度不小于最小抵抗線的 0.8倍;穿透冒落空區的炮孔兩端均需堵塞,孔底堵塞長度為 0.8～1.2 m。為了避免孔口裝藥過于集中,除邊孔和中孔裝得較多外,其余各孔均交錯增加填塞長度。雙導爆管雷管起爆藥包應置于孔底或孔中。

90鉆炮孔除部分水孔外,全部裝填多孔粒狀銨油炸藥,90鉆炮孔水孔采用乳膠柱藥。

3 爆破施工與安全防護

3.1 施工組織

本次大爆破設計藥量 284.16 t,爆破級別為 B級。為使本次大爆破工程安全、優質、順利完成,成立了大爆破施工組織機構,大爆破施工組織機構設立爆破指揮部,下設技術秘書組、安全保衛組、施工組、通訊宣傳組和設備材料組共 5個小組。制定施工細則,明確各職能機構的工作職責。如施工組對炮孔、藥室及采場的爆前清理和驗收;負責采場裝藥與堵塞;按要求購置、運輸、保管、發放爆破器材及相應工器具;負責爆破危險區內器材的回收與轉移。

3.2 施工技術要求

爆破對火工品運輸、起爆藥包加工、裝藥施工、堵塞充填、爆破網絡聯接及收場工作都制定了詳細的技術要求。

爆破時,嚴格按施工設計執行,炮孔內的碎碴都必須清除干凈,裝藥管必須捅至炮孔孔底,調好裝藥風壓,控制抽管速度,保證裝藥質量。爆破總崩礦量747541 t,主要技術經濟指標見表1。

表1 爆破技術經濟指標

3.3 爆破安全防護

(1)爆破施工時,作業人員必須遵守技術和安全操作規程。

(2)裝藥前須先把散藥踩碎,以免堵管,導致裝藥管傷人和影響裝藥質量,所有水孔要裝乳膠柱藥。

(3)裝藥時坑內可采用 36 V安全電照明,線路應絕緣良好,燈泡應設防護網,與炸藥堆的距離不小于 2 m,裝起爆藥包藥箱前必須切斷硐室外照明線路,使用檢查不漏電的礦燈或絕緣手電筒照明。

(4)由于后續工程離爆區較近,爆破后,必須待炮煙排干凈,并經相關人員檢查,確認無安全隱患后,才能進入作業面作業。作業時,必須先把頂板及兩幫的松石處理干凈,以確保作業安全。

(5)12 km 470分段及上山公路的人員在爆破時,必須全部撤離。大爆破后,加強爆區周圍的地壓監測工作。

4 結 論

本次大爆破總崩礦量為 747541 t,90鉆進尺消耗 80412 m,炮孔 7997個;潛孔鉆進尺消耗為 13770 m,炮孔 828個。設計總裝藥量 284162 kg,其中散藥消耗 256651 kg,Φ90 mm乳化柱藥 24921 kg,Φ50 mm乳化柱藥 1000 kg,2#巖石炸藥(用于自制起爆彈)1590 kg。由于部分炮孔變形、跨落,實際裝藥量約為 250000 kg。

從爆破現場來看,除了局部有大塊產生外,其它都達到了預期的爆破效果。值得一提的是:在施工組織上,由于職責明確,落實到位,技術指導與生產組織兩者相互協調,從裝藥到爆破僅用了 2 d時間,為類似礦山提供了良好的借鑒實例。

[1] 袁節平,宋嘉棟,歐任澤.地下中深孔大規模爆破的研究與實踐[J].礦業研究與開發,2008,28(1):76～80.

[2] 林衛星,程建勇,歐任澤.地下多層復雜空區處理的工程實踐[J].爆破,2009,26(2):31～34.

[3] 劉學勇,胡毅軍.1號豎井 20中段貫穿工程爆破實踐[J].工程爆破,2007,13(3):45～47.

2009-10-27)

曹華鋒(1970-),男,湖南郴州人,工程師,主要從事礦山生產與管理工作。