中深孔落礦在緩傾斜礦體中的應用

曹少亮,高 奎

(金堆城鉬業汝陽有限責任公司, 河南汝陽縣 471200)

中深孔落礦在緩傾斜礦體中的應用

曹少亮,高 奎

(金堆城鉬業汝陽有限責任公司, 河南汝陽縣 471200)

金堆城鉬業汝陽有限責任公司原采用進路式平底淺孔留礦法采礦,施工過程中發現采場空區空間暴露面積大,碎裂礦體隨時冒落威脅鑿巖工人生命安全,并且平場等勞動強度極大,礦山的生產能力及采礦安全受到影響。因此在9#井1號采場進行了中深孔落礦試驗,采用微差爆破技術降低爆破震動破壞效應,保證了礦山生產的持續穩定發展。

中深孔爆破;淺孔留礦法;爆破震動

本礦區位于華北地臺南緣隆起區與臺緣坳陷區的過渡帶。區內主要出露中元古界長城系熊耳群雞蛋坪組二段、三段、及四段火山巖。在溝谷中分布有新近系殘坡積物及洪積物。賦礦底層主要為雞蛋坪三段,賦礦巖石主要是安山巖、英安巖及安山質火山角礫巖。

礦區位于拔菜坪寬緩背斜東段南翼近軸部位,镢頭村-王坪區域性斷裂的西南側,呈單斜構造。區內以斷裂構造為主,有北西向、北東向及近東西向斷裂。巖體、礦體穩定開采性好,利于礦石的開采。

礦巖賦存體少部分為碎裂巖石區,該區位于礦床的西北部,地表北東向長390m,北西向長約300 m,鉆探控制垂向最大深度118.48m,礦巖為碎塊狀、碎屑狀,裂隙網格狀密集發育,抗壓強度為24.3 MPa,斷裂、次級斷裂發育,礦體穩定性差,對礦床開采非常不利。中深孔落礦試驗采場就位于此碎裂巖區內,英安巖普氏系數f=9.9、安山巖普氏系數f=7.6,從揭露出的礦體來看,地層比較松軟,解理裂隙發育,可爆性好,由于局部破碎孔內易掉塊,開采條件較差。

1 采礦設計

目前礦區采礦方法為進路式平底淺孔留礦法,落礦方式為淺孔落礦。在碎裂巖區布置的采場,用淺孔留礦法回采最大的安全隱患是采場空區空間暴露面積大,碎裂礦體隨時冒落威脅鑿巖工人的生命安全;淺孔作業平場勞動強度大,大塊需經常放炮,效率低。同時淺孔落礦由于爆破次數多,加之爆破藥量大的緣故,容易造成巷道片幫冒頂現象,不僅加大了支護的長度,而且支護的難度和勞動強度也相當大,給公司的經濟效益帶來很大影響,因此,尋找合適的落礦方法成為當務之急。

為解決淺孔留礦法落礦威脅鑿巖工人人身安全的問題,提出在9號井試驗進路式平底結構自拉立槽上向垂直扇形中深孔采礦法。為減少采切工程,采場分次爆破回采。第一次為自拉立槽爆破,回采爆破補償空間為15%～20%。出完后向松散體內擠壓爆破,一般出礦達1/3以上即可進行爆破。

1.1 試驗采場結構參數及采切工程布置

礦房長50m、礦房寬10m、礦房高10m、間柱10m、在間柱中央沿長軸方向鑿運輸巷道,從運輸巷道每隔6～8m向礦房鑿出礦進路,在礦房中央沿長軸方向鑿鑿巖巷道,巷道規格為2.7m×2.8m,在礦房一端鑿切割天井、切割巷(見圖1)。

首先在切割巷內圍繞切割天井鑿上向中深孔,以切割天井為自由面,根據計算出的補償空間確定第一次爆破的排數。第二次爆破是在采場出礦達1/3以上時進行,爆破長度為第一次爆破長度的2/3左右。落礦爆破在鑿巖巷道內鑿向上扇形孔,排距1.8m,采用毫秒導爆管微差一次爆破(見圖1)。

1.2 孔網參數

扇形孔參數分為切割槽扇形孔參數和正常排面扇形孔參數:切割槽扇形孔傾角依次為83°,90°,83°,每排3個孔;正常排面每排7個孔,孔的傾角依次為46°,65°,77°,90°,扇形孔孔深為5.6～10.5 m,超挖部分取0.25～0.4W。中深孔鑿巖設備采用YGZ-90型軌道式鑿巖機,接桿式釬桿鉆頭直徑Φ=60mm,孔徑d=65mm。松軟巖層中最小抵抗線,根據經驗公式計算為2.28m,排距抵抗線計算為1.76m。參照同類型礦山的礦石硬度、礦石性質及礦石層理情況,一般為1.8～2.2m,為提高可靠性,選用較小值,即W=1.8m,以后根據試驗情況再調整抵抗線值,扇形炮孔孔底密集系數取0.85～1.2,采用BQF-100型裝藥器以風壓為動力進行裝藥,使用粉狀乳化炸藥。裝藥密度為0.9g/cm3,每次爆破炸藥單耗控制在0.23kg/t左右。使用高精度非電導爆管雷管,等間隔25ms,遲延誤差＜1%,段別分別為1,2,3,4,5,6,7,8。爆破網絡采用復式起爆網路,即高精度非電導爆管雷管獨立起爆網路和同排孔內導爆索傳爆兩個起爆網路。

圖1 1號采場中深孔爆破試驗采場平面布置

2 爆破效果

為降低爆破震動,減少爆破作用對施工采場及鄰近采場礦柱、頂板的破壞,同時減少二次爆破工作量,采用微差爆破技術控制一段齊爆藥量。試驗單段最大藥量為105.2kg。爆破后,檢查爆破效果時發現:采場礦柱、頂板沒有明顯破壞痕跡;附近巷道頂板除了少量碎石下落外,頂板的整體沒有變化;根據經驗公式在安全距離處的木支護巷道也沒有破壞。因此,在不降低一次爆破藥量的前提下,采用微差爆破,可以達到分散藥包,降低爆破震動破壞效應的目的。

3 結 論

中深孔落礦回采工作采用上向垂直扇形孔,排距W=1.8m(根據巖石的實際松軟程度可以做適當的調整),實行排間微差爆破,取得了良好效果。

(1)利用采切工程中的切割井作為爆破補償空間,通過爆破形成切割槽后進行中深孔回采。這種回采方式即保證了人身安全,又改善了爆破質量,降低了二次爆破工程量,使得施工效率有較大程度的提高。

(2)微差爆破技術的使用,降低了爆破震動效應,回采進路及相鄰進路得到保護,延長了巷道的使用壽命,減少了支護工程量。

(3)提高經濟效益。回采方式的合理應用,在保證人身安全的同時降低了安全成本;微差爆破的爆堆集中,爆破塊度均勻,大塊率低,減少了二次爆破成本。

金堆城汝陽東溝鉬礦礦體破碎、結構松軟、整體穩定性差、施工的巷道地壓顯現較快,尤其在南區9#得到充分體現。采用中深孔回采落礦,既利用了礦巖穩固性差、容易垮塌的特點,又改善了作業條件,提高了施工安全系數,試驗取得了很好的效果。經過一年多的生產實踐,通過對最小抵抗線、孔間距及炸藥單耗的合理調整,逐漸形成了適合汝陽東溝鉬礦中深孔落礦的回采方法,保證了礦山生產的持續穩定發展。

[1]陶頌霖.鑿巖爆破[M].北京:冶金工業出版社,1986.

[2]馬光第.井巷工程[M].北京:煤炭工業出版社,1989:59～61.

[3]汪旭光,于亞倫.關于爆破震動安全判據的幾個問題[J].工程爆破,2001,7(22):88～92.

[4]解世俊.金屬礦山床底下開采(第二版)[M].北京:冶金出版社,1980:80～90.

[5]北京有色冶金設計研究總院.采礦設計手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,1987:336～347.

2009-11-11)

曹少亮(1980-),男,河北保定人,助理工程師,主要從事采礦工程管理工作,Email:csliang2190@163.com。