藥室爆破在黑箐銅礦采空區處理中的應用

劉良發,譚 勇,賴 偉

(1.四川會理鉛鋅股份有限公司， 四川 會理縣 615105; 2.四川會理黑箐礦業有限責任公司，四川 會理縣 615141; 3.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

1 地質概況

會理縣黑箐礦業有限責任公司下屬的黑箐銅礦位于會理縣城西南70 km黎溪鎮境內 ，礦區地貌單元為山麓斜坡地帶，東、南、北三面環山，礦區東側山坡有侵蝕型小沖溝，但常年無流水，均為季節性干溝。地表山谷至山坡，局部為農田，部分為山地。地表上覆地層為第四系全新統耕土層，及第四系沖洪積含角礫粉質粘土層和粗砂層，下伏基巖為二疊系上統通安組大理巖，地層由于沉積年代久遠，經歷了多期次、多階段的構造活動，形成了復雜的各種地質構造。礦山含礦巖層為白云大理巖,上、下盤巖層也均為大理巖，地勢為東高西低，西面地勢平緩，有30～50 m表土層，而東面地勢較陡，大理巖出露地表，f系數為8～12，屬中等堅固性巖石，巖石走向135°～315°，傾向NE，傾角45°～65°；10-20勘探線控制走向長500 m。

2 采空區處理的必要性

黑箐銅礦曾經歷過無序的亂挖亂采，開采技術條件復雜，部分礦體開采條件遭到嚴重破壞。曾經歷過公司接手后聘請專業技術人員，對礦山進行了規范設計，進行有序開采，達到了設計的年產量15萬t。設計時根據礦體的賦存條件，確定了合理的開采中段，按50 m一個中段劃分為1800～1750、1750～1700、1700～1650 m三個中段進行開采。設計采用有底柱淺孔留礦法進行開采，電耙出礦，電機車運礦，斜井、豎井提升。前期采用房柱法進行開采，留規則或不規則的礦柱支撐采空區；現采用留礦法開采，中段上，沿走向劃分采場，留間柱、頂底柱支撐采空區。因此，隨著開采的進行，空區體積不斷累積，2014年以來采空區的地壓力逐漸顯現，所留礦柱在地壓的作用下開始變形，部分地方有片幫現象，部分礦柱和頂底板出現局部垮塌、冒落。地表局部有明顯位移和下沉。

當采空區范圍、空區體積達到一定規模時，就會形成空區安全隱患，采空區的存在將對礦山的安全生產構成嚴重的威協，若不及時進行處理，就有可能導致礦山重特大事故的發生。因此，采空區處理已經刻不容緩。

3 采空區現狀

(1) 1826分層。由老斜井(井口高程1861)進入到1826水平分岔，進入1826分層，16～18勘探線礦體厚度較薄，只有3～5 m，局部地方與1806分層采通；18～20勘探線為礦體尾部，分枝較多，老窿較多，上部與下部相互貫通，有7個采空區。留了些規則和不規則的礦柱來支撐采空區，上部的老巷道采通地表。

(2) 1800與1806分層。該分層以17勘探線附近分南北兩段，13線～17線為北段，在1800分層；17～20線為南段，為1806分層。北段1800有14個采空區，局部礦體與上、下分層采通，1#礦體中的沿脈巷道已產生變形；南段1806分層中有16個采空區，局部巷道和空區已塌陷，或被下分層采通，無法通過進一步測量。礦體中采場與上、下分層采通留有不規則礦柱支撐采空區。

(3) 1785分層。采礦范圍北起10線，南到21線，分層高15～20 m。有29個采空區，大部分采空區與上下分層采通，留有圍巖和低品位礦石作礦柱，部分礦柱較小而薄。

(4) 1750中段。主要的采礦中段，主要有1#、2#、3#、4#礦體，1#和2#礦體夾石厚度35 m，剔除開采，2#、3#、4#礦體夾石較薄，沒有剔除，且圍巖含礦，品位較低。該中段已布置49個采場，并已開采完，留下了大量礦柱(間柱、頂柱、底柱)。12～20線礦體走向長400 m，重點在12～16線，長200 m，水平厚度為200 m，其余16～20線長200 m，厚度為30～50 m。

綜上所述，黑箐銅礦水平方向目前形成1#、2#、3#、4#四層空區，垂直方向被頂底柱隔開，已向4段空區，空區賦存復雜，其中1826分層老窿覆槽多，空區現狀不清。空區面積廣，空區累計體積大，處理技術條件復雜。礦柱已發生不同程度的冒落，頂底板發生垮塌，地表發生明顯位移，地壓活動開始顯現，2008年和2011年兩次出現地表塌陷深坑。

4 采空區處理方案選擇

國內外處理采空區的方法，主要有充填處理采空區、崩落圍巖處理采空區、留永久礦柱支撐采空區、隔離與疏導采空區和聯合法處理采空區5類[1-3]，前4類是最基本的采空區處理方法，聯合法是采用上述幾種方法聯合處理采空區。由于礦山所留礦柱不足以支撐采空區，而且留礦柱不能徹底的治理空區隱患，所以留永久礦柱支撐空區的方法不適應該礦。充填法處理采空區的效果好，但是投資大，成本高，進度慢，而該礦地壓活動已經顯現，刻不容緩，不能采用充填法處理。崩落法具有成本低、見效快的特點，如能及時處理，并達到要求的崩落范圍和厚度，可以保證井下生產區的安全，適于黑箐銅礦的現狀。

崩落法處理空區是將空區內的間柱、底柱、頂柱和部分圍巖崩落，崩落后將這些采空區聯通形成規模更大的空區，當空區達到一定極限時，空區對應上部的巖石便會自然垮塌，充填整個大采空區，之后下一個中段的采場便可在覆蓋巖土下進行放礦，放出有用礦石，這期間，崩落巖層會隨之下沉，礦石放完后便停止放礦，特別的，覆蓋巖層不得放空，應保證上部覆蓋巖層的厚度大于20 m以上。

5 空區處理方案

5.1 爆破工程布置及工程量估算

根據4#、5#新斜井的施工進度，為不影響生產運輸，需要暫時保留老運輸斜井，因此這次只對12～16線的采空區進行處理，8～10線的采空區待4#、5#新斜井完工后再進行處理。因爆破區域內的老巷道斷面比較小無法架機打中深孔，但爆破自由面條件都很好，故采用以藥室為主，加少量中深孔的爆破方式進行空區處理。[4-9]設計時又將12～16線的采空區分為1800分層和1785分層進行處理。其中1800水平設計了19組共計36個藥室，三處中深孔；1785水平設計了11組共計16個藥室。藥室都是從老巷道壁上向礦柱掘進3～5 m導硐，再掘成“T”形、“Y”形或“7”字形藥室。藥室分層布置如圖1所示，主要爆破工程量見表1。

表1 爆破工程量

圖1 1785施工平面

5.2 裝藥及爆破網絡

(1) 裝藥。此次爆破采用袋裝粉狀硝銨炸藥，中深孔采用裝藥器進行現場裝藥，采用連續裝藥，每米炮孔裝藥量5.7,裝藥系數0.8左右,孔口留1～1.5 m用炮泥進行堵塞。藥室裝藥量按加強松動爆破進行計算，藥室用手工裝藥，全部藥室都按集中藥包布置，嚴格按技術要求進行裝藥，確保裝藥質量，起爆藥包的雷管段別，每個藥室裝藥量、藥室填塞長度和填塞質量一定要符合設計要求。

(2)爆破網絡。本次爆破采用雙股非電導爆管傳爆網路，傳爆和起爆雷管均使用非電毫秒雷管。要求主網路和分支網路之間、分支網路和藥室起爆雷管之間、分支網路和排孔起爆雷管之間都一定要嚴格使用爆破網絡設計的非電毫秒雷管進行可靠的聯接，保證網路傳爆的可靠性和各藥室、中深孔的設計爆破順序，在藥室和中深孔起爆藥包加工中嚴格按設計使用設計段別的雷管，避免出現雷管錯裝、混裝現象。另外，對導硐中填塞段的雷管導爆管腳線進行穿管保護，避免起爆雷管脫落、導爆管破損以確保藥室起爆的可靠性。

6 結 論

爆破后幾秒鐘內，空區對應的地表便發生了大面積的垮塌下沉，垮塌區域長約50 m、寬35 m、深2～10 m，其后垮塌范圍不斷擴大加深，根據塌落區面積和深度分析，此次空區處理完全達到了預期效果，消除了制約本礦開采的安全隱患，為藥室爆破在礦山空區處理中的應用積累了經驗。

參考文獻：

[1]《采礦設計手冊》編委會.采礦設計手冊( 第 3 卷) [M]． 北京:中國建筑工業出版社，1989.

[2]曹祥偉，蔡寅峰，郭忠林.采空區處理技術的分析研究[J]. 銅業工程，2005(1)：22-24.

[3]徐 江，崔棟梁，陳 琪.金屬礦山采空區處理方法綜述[J].黑龍江冶金，2007(4)：35-37.

[4]郭進平，等. 新編爆破工程實用技術大全[M].北京：光明日報出版社，2002：647-670.

[5]江英海，潘錦平．采空區充填工藝技術在張馬屯鐵礦的應用和發展[J]．礦業快報,2004(12)：41-42.

[6]朱紅旗，劉 軍，張金龍．中深孔爆破在地下采空區處理中的應用[J]．采礦技術,2006(3)：71-72.

[7]袁節平，宋矗棟，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. [8]程秀升，王春毅.硐室爆破處理復雜大規?？諈^的實踐[J]. 采礦技術,2006,6(3):528-529.

[9]歐任澤，宋嘉棟，曾慧明，等.井下特大規模爆破研究與實踐[J].采礦技術, 2012,12(4)：76-79.