強(qiáng)制爆破放頂技術(shù)在殘礦回收中的應(yīng)用

梁耀東

(廣西華錫集團(tuán)有限責(zé)任公司銅坑礦, 廣西河池市 547207)

強(qiáng)制爆破放頂技術(shù)在殘礦回收中的應(yīng)用

梁耀東

(廣西華錫集團(tuán)有限責(zé)任公司銅坑礦, 廣西河池市 547207)

在銅坑礦的三大重疊礦體區(qū)域內(nèi),實(shí)施崩落重疊區(qū)內(nèi)的隔層及擾動(dòng)結(jié)塊殘礦的穩(wěn)定性,誘導(dǎo)頂部殘礦垮落充滿空區(qū),實(shí)現(xiàn)了礦柱垮落區(qū)殘礦的大量回收,共安全回收高品位殘礦28.1萬t,提高了礦山資源的回收率,創(chuàng)造了數(shù)千萬元經(jīng)濟(jì)效益。

強(qiáng)制爆破放頂;殘礦開采;端部出礦

銅坑礦為廣西華錫集團(tuán)有限責(zé)任公司下屬大型地下礦山之一,是實(shí)現(xiàn)井下采掘大型無軌化作業(yè)的礦山。銅坑礦開采的三大礦體為細(xì)脈帶礦體、91#礦體和92#礦體。細(xì)脈帶礦體為北東向的陡傾斜細(xì)脈,由密集細(xì)小的裂隙脈組成;91#礦體為似層狀細(xì)脈浸染交代型礦體,由層間交代和裂隙脈組成,產(chǎn)于細(xì)脈帶礦體下部;92#礦體為似層狀網(wǎng)脈浸染交代型礦體,由密集細(xì)小裂隙脈和層間裂隙組成,產(chǎn)于91#礦體下部?，F(xiàn)細(xì)脈帶和91#礦體回采基本結(jié)束,正大規(guī)模開采92#礦體,并進(jìn)一步回采細(xì)脈帶、91#礦體和92#礦體重疊區(qū)底部的92#礦體,然而在重疊區(qū)內(nèi)92#礦體上部尚存有較多細(xì)脈帶礦體和91#礦體的高品位殘礦。

為合理回收不可再生礦產(chǎn)資源,穩(wěn)定礦山生產(chǎn),延長(zhǎng)礦山壽命,2008年,銅坑礦放慢了下部92#礦體的開采速度,重點(diǎn)轉(zhuǎn)入回收上部細(xì)脈帶礦體和91#礦體殘礦資源。在91#礦體Ⅲ2Ⅲ3礦柱垮落區(qū),成功應(yīng)用上向扇形孔與帶有加強(qiáng)排的垂直扇形大孔相結(jié)合的爆破放頂技術(shù),回收了大量的高品位殘礦。

1 殘礦回采技術(shù)條件

1.1 殘礦的賦存及周邊狀況

405m以上20#至22#勘探線之間的Ⅲ2Ⅲ3礦柱垮落區(qū)內(nèi)有高品位的殘礦,受礦體開采破壞及礦房膠結(jié)充填的影響,無安全通道與礦柱垮落區(qū)連通;礦柱垮落區(qū)內(nèi)的殘礦塊度大多為0.5m左右,也存在部分特大塊,并形成氧化結(jié)塊。殘礦底板390～405m之間的隔層厚度約為10m,隔層為表外礦,無回收價(jià)值。381～390m為一淺采空區(qū);空區(qū)長(zhǎng)寬高尺寸為30m×20m×15m,空區(qū)南面381水平有六條出礦穿脈連通空區(qū),空區(qū)北面礦壁隔開的Ⅲ2空區(qū)已膠結(jié)充填(見圖1)。

圖1 殘礦回采綜合平面

1.2 回采技術(shù)現(xiàn)狀

在銅坑礦92#礦體開采和地壓管理中,多次采用“集中放頂”技術(shù):在礦房上部采用空?qǐng)龇ú傻V形成空區(qū)后,在礦房頂柱使用上向扇形孔進(jìn)行側(cè)向爆破,成功崩落頂柱充填空區(qū),在礦房下部覆蓋巖層下采、出礦。Ⅲ2Ⅲ3柱為礦柱垮落區(qū),根據(jù)其回采條件只能選擇在覆蓋巖層下進(jìn)行采、出礦;并且為減少有底結(jié)構(gòu)的工程及礦石的貧化率,充分利用現(xiàn)有的平底結(jié)構(gòu)在端部回收殘礦,采用鏟運(yùn)機(jī)在底部出礦穿脈出礦。

2 放頂技術(shù)的應(yīng)用

針對(duì)Ⅲ2Ⅲ3礦柱殘礦的回采技術(shù)條件,以及以往集中放頂?shù)募夹g(shù),選擇上向扇形孔與帶有加強(qiáng)排的垂直扇形大孔相結(jié)合的強(qiáng)制爆破放頂技術(shù),崩落隔層和頂部垮落的殘礦,在垮落區(qū)底部回收礦石。

2.1 工程布置

在空區(qū)邊南面礦柱內(nèi)布置兩個(gè)天井到隔層側(cè)部,然后布置一條聯(lián)絡(luò)道及一個(gè)鑿巖硐室,在半中段鑿巖硐室布置上向扇形孔;同時(shí)利用空區(qū)底部381水平南面的出礦穿脈作為鑿巖硐,在空區(qū)底部381水平的每個(gè)鑿巖硐室布室置2～4排帶有加強(qiáng)排的垂直扇形大孔;并且保留空區(qū)西北面的礦壁(見圖2)。

圖2 炮孔布置

2.2 放頂技術(shù)及其殘礦回采

由于垮落區(qū)的殘礦塊度較小,通過加大上向扇形孔的抵抗線達(dá)到加大隔層崩落塊度的目的,使高品位的小塊殘礦先漏到底部出礦穿脈,減少隔層大塊廢石的混入。同時(shí)保護(hù)好空區(qū)與膠結(jié)充填空區(qū)的礦壁,可有效地避免充填空區(qū)廢石的混入,減少礦石貧化率。垂直扇形大孔的爆破采用孔底爆破,以擴(kuò)大空區(qū)的暴露面積和震動(dòng)破壞結(jié)塊殘礦的穩(wěn)定性,誘導(dǎo)頂部殘礦垮落充滿空區(qū)。

第一輪破頂爆破后,礦柱垮落區(qū)內(nèi)的結(jié)塊殘礦未隨隔層崩落;之后進(jìn)行第二輪帶加強(qiáng)排的垂直扇形大孔爆破后,受擾動(dòng)的結(jié)塊殘礦才垮落充滿空區(qū),然后在底部(381水平)出礦穿脈進(jìn)行殘礦回收;最后再對(duì)剩余兩條出礦穿脈的垂直扇形大孔實(shí)施爆破,進(jìn)一步擴(kuò)大垮落區(qū)范圍,增加殘礦回收量。

2.3 安全技術(shù)措施

實(shí)施隔層放頂爆破兩天后,監(jiān)測(cè)殘礦區(qū)域的地壓活動(dòng)。安全情況下,通過人行井到半中段檢查隔層及其上部殘礦是否垮落充填采空區(qū);確認(rèn)空區(qū)充滿殘礦、安全后方可進(jìn)行出礦等作業(yè)。且在后面的每次出礦等作業(yè)前,都先到半中段檢查空區(qū)是否充滿殘礦,確保底部出礦等作業(yè)的安全。

在底部381水平出礦工程中,眉線內(nèi)有礦塊懸空或礦石嚴(yán)重結(jié)塊時(shí),可在半中段或空區(qū)底端部出礦穿脈借用長(zhǎng)竹竿捆綁炸藥放置在裂縫等適當(dāng)位置,然后進(jìn)行爆破實(shí)現(xiàn)結(jié)塊礦的二次爆破放礦。同時(shí)禁止鏟車、人員進(jìn)入垮落區(qū)的空區(qū)內(nèi)作業(yè);也禁止在漏斗眉線的出礦穿脈內(nèi)進(jìn)行出礦、二次爆破的作業(yè)。

2.4 實(shí)施效果

2009年1～9月統(tǒng)計(jì)表明,在381水平Ⅲ2Ⅲ3柱實(shí)現(xiàn)安全回收殘礦13.6萬t,錫礦石品位達(dá)0.95%;鋅礦石品位達(dá)到2.67%;共回收錫金屬1742t,鋅金屬4844t;回收的殘礦價(jià)值5263.2萬元,創(chuàng)造利潤(rùn)1781.6萬元。

3 結(jié) 論

總結(jié)上向扇形孔與帶有加強(qiáng)排的垂直扇形大孔相結(jié)合的爆破放頂技術(shù),針對(duì)相似回采技術(shù)條件的470水平Ⅳ4Ⅳ7柱,采用該技術(shù)之后,在底部455水平出礦穿脈實(shí)現(xiàn)安全回收上部殘礦14.5萬t;另外還成功利用該工藝技術(shù)處理解決了448水平T312等采場(chǎng)的懸頂問題。

采用上向扇形孔與帶有加強(qiáng)排的垂直扇形大孔強(qiáng)制爆破放頂技術(shù)解決了垮落區(qū)下殘礦回收難、回采安全性差、礦石損失貧化大的難題,實(shí)現(xiàn)了礦柱垮落(重疊)區(qū)殘礦,采空區(qū)內(nèi)懸空、結(jié)塊礦石的安全回收,并在推廣應(yīng)用中取得了豐碩成果,但還需改進(jìn)部分工藝技術(shù)。

(1)改進(jìn)方法,解決礦石結(jié)塊、懸空的多次二次爆破問題,降低殘礦回收的成本。

(2)強(qiáng)化二次爆破作業(yè)人員的技能。

(3)加強(qiáng)殘礦放頂回采過程中的安全管理,保障生產(chǎn)的安全。

[1]《采礦手冊(cè)》編委會(huì).采礦手冊(cè)(第2,4卷)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990.

[2]解世俊.金屬礦山地下開采[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990.

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[5]胡建華,蘇家紅,周科平,等.頂板誘導(dǎo)崩落模式選擇時(shí)變數(shù)值分析[J].巖土力學(xué),2008,29(4),931～936.

2009-10-29)

梁耀東(1977-),男,廣西河池人,工程師,從事礦山技術(shù)與安全管理工作。