強拉槽中深孔崩落法在地下空區處理中的應用

詹 進，羅 佳

(1.長沙礦山研究院有限責任公司, 湖南長沙 410012；2.國家金屬采礦工程技術研究中心, 湖南長沙 410012)

強拉槽中深孔崩落法在地下空區處理中的應用

詹 進1，2，羅 佳1，2

(1.長沙礦山研究院有限責任公司, 湖南長沙 410012；2.國家金屬采礦工程技術研究中心, 湖南長沙 410012)

根據三道莊鉬鎢礦1350空區的特點，并考慮礦山生產銜接、施工困難等原因，采用在1378水平先進行強拉槽，強拉槽區以外的炮孔以拉槽區為自由面逐孔起爆，對1350空區進行切割崩落處理。結果表明:強拉槽法處理1350空區面積5200 m2，體積41600 m3，崩落礦石33.2萬t，成功充滿了1350空區。

強拉槽；采空區；逐孔起爆；空區處理

三道莊礦區歷史上經過30多年的地下開采,在露天開采境界內形成了大量的地下空區,共有空區面積120萬m2,空區體積1800萬m3,而受空區影響的地質資源占整個三道莊礦區資源總量的30%～40%[1]。由于大規模采空區群存在于當前生產的露天境界內,多層采空區極其復雜,大量不規則、多層重疊采空區的存在嚴重影響了礦山的正常生產,給礦山施工的人員和設備帶來了極大的安全威脅,殘礦資源回收難度大,危險程度高。

針對境界內采空區治理難題,礦山與長沙礦山研究院合作,開展了大量的采空區治理方案研究。研究出了地表鉆孔碎石充填、地表中深孔崩落工藝、混凝土充填法、露天臺階邊坡再造等一些列方法[2]。其中用得比較多的是地表中深孔崩落法,該方法適用范圍廣,靈活性強,針對三道莊礦區的開采條件,本文主要介紹了地表中深孔崩落法的一種特殊形式——強拉槽中深孔崩落法來治理采空區。

1 爆區情況介紹

本次爆區位于三道莊露天采場D區的南部,橫5～11線,縱ⅩⅦ～ⅩⅧ線之間,爆破臺階為1378水平和1390水平的2個臺階,爆區周邊主要有1350 和1330兩個大空區,并對爆區內空區進行了鉆孔監測。

1.1 爆區地質

本區域地層為透輝石石榴子石矽卡巖(zjs2-2)。穿孔區有1條大的破碎帶揭露,寬3～5 m,構造帶產狀133°∠89°。礦體主要賦存在透輝石石榴子石矽卡巖中,預計平均品位鉬為0.118%,鎢為0.094%左右,無巖漿巖出露[3-4]。

1.2 爆區范圍內空區情況

1350空區:2012年對1350空區及下部的1300空區進行過充填,且充填量比較大,從空區鉆孔探測和三維激光掃描分析,1350空區上部85%的面積被1376空區處理虛碴覆蓋,虛碴厚度14～16 m,頂板原巖厚度22～26 m；1350空區形態簡單,空區底板標高1343～1346 m,頂板標高為1352～1356 m,空區內有2個礦柱,空區跨度20～30m,采高8～14m,空區頂板至1378水平厚度為23～26 m,至1390水平的厚度為34～36 m(其中虛碴14～16 m)。在9線處有一條較大的破碎帶由南往北分割了整個空區。

1330空區:從原有資料分析,1350空區下方賦存有1330空區,空區采高4 m、6 m、8 m不等,空區底板為1328～1332 m水平,空區頂板標高為1334～1338 m水平,與1350空區之間的隔板厚度為10～15 m,重疊區的面積為550 m2。但從鉆孔資料分析,除1402-2＃探測孔探到1330空區外,周邊的探測孔均未能探測到1330空區。因此可以推測1330空區面積不大,不會對本次空區處理造成大的影響。

1.3 空區監測

本次爆破區內目前共布置了1390-53＃、1390-54＃、1378-23＃、1366-31＃四個監測孔,根據監測情況分析,近期未出現大的地壓活動事件[5-6]。總體而言,可以初步斷定穿空區地壓顯現不明顯,暫時處于相對平穩狀態。

2 空區處理方案

由于1350空區上部的1390水平85%的面積被1376空區處理后的虛碴所覆蓋,使得1390水平處理穿孔難度大,成孔率低,難以保證空區成功崩落；而如果將臺階全部下降至1378水平,然后采用中深孔崩落法處理,雖然可以將虛碴鏟掉,解決穿孔難的問題,但臺階全部降至1378水平后,空區頂板至臺階面的厚度僅22～26 m,而空區跨度達30 m,加上受構造帶的影響,穿孔過程中安全難以得到保證。

為了在安全的條件下進行1350空區的處理,計劃在1378水平(對應于1350空區上方)布置深孔,同時在1390水平(對應于1376空區處理范圍外)布置切割深孔,1390與1378兩個臺階同時爆破,切割崩落1350空區(炮孔布置圖見圖1)。爆破總區面積5528 m2,其中1390水平爆破面積3108 m2,1378水平爆破面積2420 m2。

圖1 炮孔布置平面

2.1 布孔方式

根據爆破區內巖性以及空區處理要求,1378水平拉槽區采用KY-310牙輪鉆施工孔徑為310 mm的深孔,采用5.0 m×5.0 m孔網參數,正方型布孔,拉槽區面積為500 m2,1378水平其余地方采用孔徑為140 mm的潛孔鉆機進行施工,采用5.0 m×4.0 m孔網參數(即孔距為5.0 m,排距為4.0 m),呈三角型方式布孔,靠近邊坡的炮孔布置為傾斜孔(炮孔傾角為75°～80°)；1390水平采用孔徑為140 mm的潛孔鉆機進行施工,采用4.5 m×4.0 m孔網參數(即孔距為4.5 m,排距為4.0 m),呈三角型方式布孔[7]。

2.2 穿孔情況

1378水平布置孔徑為310 mm的拉槽孔30個,平均孔深25 m,布置孔徑為140 mm的切割孔37個,平均孔深26 m,1390水平布置孔徑為140 mm的切割孔76個,平均孔深31 m。

2個臺階的穿孔效果都較好,1378水平炮孔成孔率為100%,合格率為96.3%；1390水平炮孔成孔率為100%,合格率為90.6%。

2.3 裝藥施工

本次爆破炸藥采用多孔粒狀銨油炸藥,水孔采用乳化炸藥。

拉槽區炮孔分2段進行裝藥,下部裝藥段7～11 m,中間間隔2 m,上部段為8 m,上部充填5 m；拉槽區以外的炮孔采用連性柱狀裝藥結構,采用同段雙發起爆彈起爆,中間不間隔,炮孔上部充填3.5～4.0 m。透孔應先吊孔堵塞,孔口采用細巖粉密實充填,而靠近臺階坡面虛碴較厚的位置堵塞長度應相應增加。炮孔裝藥結構見圖2。

2.4 爆破網絡連接

本次爆破強拉槽區孔內分段,其余切割炮孔孔內不分段,采用連續裝藥結構,非電毫秒延期雷管起爆,網絡為行列式地表逐孔起爆網絡。控制排采用雙發17 ms、25 ms非電毫秒雷管傳爆,普通排采用42 ms、65 ms非電毫秒雷管傳爆,孔內采用400 ms非電毫秒雷管起爆。1378水平強拉槽區域在孔口使用導爆索連接上下分段導爆管,上下分段爆破間隔時間300 ms(強拉槽區爆破網絡見圖3),1378水平切割區炮孔采用逐孔起爆,起爆點通過17 ms非電毫秒雷管與上分段導爆索相連,1390水平炮孔起爆點通過雙發400 ms非電毫秒地表管與1378爆破網絡相連,V型起爆。1378水平強拉槽區最先起爆,然后是1378水平切割區,最后是1390水平切割區。地表傳播總時間為983 ms,飛石運行速度遠小于上臺階網絡傳播速度,上下臺階爆破網絡互不影響,網絡安全可靠。

3 爆破效果及評價

本次空區處理中深孔爆破分1390,1378兩個臺階同時進行,總面積5528m2,其中1390水平爆破面積3108 m2,1378水平爆破面積2420 m2；共施工炮孔143個,鉆孔總量4052 m,總裝藥量82.4 t,處理1350空區面積5200 m2,體積41600 m3,崩落礦石33.2萬t(10.4萬m3),成本3.63元/m3。

爆破后對爆破情況進行了現場勘探分析,從臺階面垮塌情況來看,本次處理范圍的南部1390臺階坡底沉陷高度為8～9 m,計算得出坍塌的礦石體積很好地充滿了1350空區；沉陷面積為1140m2,與處理區的1350空區范圍大致相等。由此可以得出, 1350空區得到了全面的處理,實現了1350空區崩落處理的目的,消除了1350空區的安全隱患。

圖2 炮孔裝藥結構

圖3 拉槽區爆破網絡圖

4 結 論

(1)強拉槽法空區處理技術作為一種新型的空區處理技術,具有工藝簡單,成本低的優點,空區處理成本僅為3.63元/m3,綜合技術經濟指標先進。

(2)強拉槽法處理采空區施工周期短,能夠實現采空區快速有效治理的目的,對于礦山安全生產、穩定礦山產量具有積極意義。

(3)強拉槽法空區處理技術在三道莊鉬鎢礦的成功應用,表明該技術在空區處理中具有廣泛的應用前景,可推廣應用于其他類似礦山空區處理。

[1]何亞清,秦予輝,陳鳳群,等.三道莊露天礦綠色礦山地質工作的方法與實踐[J].采礦技術,2013(2):49-51.

[2]林衛星,詹 進,等.三道莊露天礦空區處理與殘礦回收利用示范工程整體方案設計[R].長沙:長沙礦山研究院有限責任公司,2013.

[3]石英霞,李 諾,楊 艷.河南省欒川縣三道莊鉬鎢礦床地質和流體包裹體研究[J].巖石學報,2009,25(10):2575-2587.

[4]甕紀昌,張云政,黃超勇,等.欒川三道莊特大型鉬鎢礦床地質特征及礦床成因[J].地質與勘探,2010(1):41-48.

[5]彭府華,程建勇,賈寶珊,等.三道莊露天礦D采區多通道微震監測的可行性研究[J].采礦技術,2013(1):33-36.

[6]徐榮軍,穆永慶,張承濤.探測掃描與監測系統在洛鉬集團露天礦的應用[J].采礦技術,2010,10(5):83-84.

[7]楊榮彥.洛鉬集團礦山公司露天礦鉆孔布置方法的改進[J].露天采礦技術,2011(2):40-40.

2015-04-06)

詹 進(1983-)，男，湖南懷化人，采礦工程專業，主要從事采礦技術與研究工作，Email:82212756＠qq.com。