紫金山金銅礦520 m水平礦柱爆破試驗

王世炫

(福建海峽科化富興建設工程有限公司)

紫金山金銅礦520 m水平礦柱爆破試驗

王世炫

(福建海峽科化富興建設工程有限公司)

通過調查紫金山金銅礦520 m中段采場的圍巖地質條件，選擇1-3采場作為試驗采場，布置7排扇形孔，采取合理的鉆孔設計、爆破參數、爆破組織及安全措施，順利將水平礦柱、出礦漏斗崩落到460 m采空區，沒有超爆，取得良好的效果，保證礦房穩定性，為520 m中段其他采場的水平礦柱爆破提供參考。

采空區處理 水平礦柱 爆破參數 拉槽孔

紫金山金銅礦已開采近25 a，地采銅礦已經開采460和520 m水平，露天金礦資源預計2018年將開采完，紫金山金銅礦將由露采、地采聯合開采模式轉為完全地下開采模式。銅礦2個水平采空區高達120 m，是露天生產的安全隱患，也是制約礦山開采模式轉變的一個重要因素[1]。為了保持紫金山金銅礦的經濟效益，須對銅礦地采460，518 m中段的采空區進行處理，消除安全隱患，為開采模式的轉變做好準備。

1 采場概況

紫金山金銅礦各中段采空區巖性主要為弱風化中細粒花崗巖，局部可見隱爆角礫巖、英安玢巖和石英斑巖，主要呈脈狀或透鏡狀分布于中細粒花崗巖中；銅礦床主要工程地質巖組完整堅硬，Rc不小于60 MPa，RQD不小于75%，裂隙少于2組，間距大于1 m。巖石新鮮完整，富水性極弱-隔水，局部弱，巖石質量好。巖芯以特長柱狀-長柱狀為主，巖體較完整-完整，工程地質條件好。礦區銅礦體的容礦巖石及頂底板圍巖主要為中細粒花崗巖，次為隱爆角礫巖及少量英安玢巖。礦巖均屬穩固，坑道一般無需支護。

520 m中段共采礦房55個，460 m中段已采36個，2個中段的采空區重疊計算需爆破處理的礦房共36個。采空區平面位置在0～15線，垂向方向在460～570 m標高。礦房寬15 m，礦房間隔離礦柱寬約15 m，長度不一，最長達120 m，礦房采空區形狀較規整，近似長方體，510～520 m 水平礦柱平均厚8.3 m。

2 采空區處理方法

根據礦山研究，決定采用崩落法處理采空區，即先崩落520 m水平礦柱，貫通460，520 m水平，再崩落露天采場30 m厚的隔離礦柱，在露天采場運送低品位礦石，直接充填采空區，以降低采空區的安全隱患和控制礦壓。所以，必須先對520 m水平礦柱實施爆破崩落[2-4]。

3 崩落法爆破設計

3.1 試驗采場選擇

520 m中段共有36個采場需實施爆破，根據馬鞍山礦山研究院對典型礦巖的物理力學性質試驗及對采空區圍巖穩定性分區評價結果，1-3采場位于7～11線，采場圍巖強度是520 m中段采場中最高的，且屬于基本穩固區(Ⅲ級)，硅化、明礬石化蝕變強烈，巖石堅硬，局部因地開石化、絹云母化而呈半堅硬狀態，節理裂隙較發育，巷道潮濕，偶見滲水或滴水現象，主要表現為完整半堅硬的工程地質巖組特征，巷道及其頂板圍巖基本穩固。選擇最堅硬、最穩固的1-3采場進行爆破試驗。

3.2 穿孔設計

在采場兩側采準巷道擺放潛孔鉆機，垂直巷道走向安排布置扇形中深孔，爆破崩落510～530 m水平礦柱。每一礦房的水平礦柱布置7排扇形孔(圖1)：一種為拉槽排，第3、第4、第5排，為單邊孔；另一種為正排，第1、第2、第6、第7排，為雙邊孔。拉槽排爆破形成拉槽空間，正排向相鄰采空區爆破落礦。

圖1 采場扇形炮孔布置示意

3.3 爆破參數設計

3.3.1 正 排

3.3.1.1 炮孔直徑

本次設計采用T-100型高氣壓環形潛孔鉆機，選取φ85 mm球齒鉆頭，正排炮孔直徑為85 mm。

3.3.1.2 最小抵抗線

按堅硬巖石公式計算:

(1)

式中,d為孔徑，85 mm。

計算得出W=1.7～2.55 m，取1.7 m。

3.3.1.3 孔底距

根據計算公式

(2)

式中，m為深孔密集系數，取1.625。

計算得出炮孔孔底距a=2.76 m。

3.3.2 拉槽排

根據正排的爆破參數以及考慮拉槽排的特殊性，選擇爆破參數：炮孔直徑為85 mm,最小抵抗線為1.6 m,孔底距為1.6～2 m。

3.3.3 炸藥單耗

根據以其他金屬礦山空區處理的經驗，炸藥單耗取相同部位正常臺階深孔爆破炸藥單耗的1.3倍，因此，本次爆破處理520 m水平礦柱的炸藥單耗取0.65 kg/m3。

3.3.4 藥量計算

通過炸藥單耗計算爆破總藥量Q，平均到每排炮孔藥量，最后根據炮孔的長度，均勻分配每個炮孔的藥量。

(3)

式中,q為炸藥單耗，0.65 kg/m3；b為排距，1.7 m；n為炮孔排數，7排；S1、S2分別為出礦漏斗面積、隔板面積，共207.5 m2。

計算得出7排孔爆破設計總藥量為1 605 kg。

3.3.5 裝藥結構

采用φ60 mm 2#巖石乳化炸藥，耦合裝藥。炮孔中部裝一卷帶非電導爆管雷管的起爆藥包，中深孔做一個起爆藥包，深孔做2個起爆藥包，填塞長度為2.5 m。中深孔裝藥結構見圖2。

3.3.6 起爆網路

采用排間微差逐孔起爆方式，同排引出的非電毫秒雷管分別采用捆扎式連接2發非電毫秒雷管，孔外接力至主起爆網絡。網絡連接示意見圖3。1-3采場扇形孔爆破參數見表1。

3.4 最小安全距離計算

采空區有礦柱阻隔，受個別爆破飛石影響可以忽略不計，根據爆破沖擊波的安全允許距離經驗公式

(4)

計算得出爆破沖擊波的安全允許距離為293 m。

綜合考慮，確定本次爆破警戒距離為350 m。

圖2 裝藥結構

圖3 網絡連接示意

炮孔名稱孔號傾角/(°)孔深/m裝藥長度/m堵塞長度/m單孔藥量/kg雷管段位雙邊孔1#20.19.532.5010.2132#810.232.5010.2113#-3.211.44.32.5014.694#-13.313.85.82.502075#-21.814.56.42.5021.856#-29.615.57.22.5024.537#-37.512.13.52.5011.61單邊孔1#22.19.63.12.5010.5132#1010.73.32.5011.2133#-111.04.52.5015.3114#-819.912.52.5042.595#-17.620.313.42.5045.576#-25.821.213.92.504757#-31.718.912.42.504238#-37.913.74.52.5015.31

在爆破現場，選擇有錨噴支護的硐室為起爆點，保證起爆安全。

3.5 安全技術措施

(1)由于520 m中段位于露天采場正下方，露天爆破震動會引起巷道圍巖變形破壞，同時隔板爆破震動也會影響更大的圍巖破壞，因此，在鑿巖、裝藥作業前須進行敲幫問頂，確保作業面安全[5]。

(2)嚴格按照設計要求進行炮孔位置放樣，鑿巖鉆機必須按照設計的角度、深度打鉆，做好炮孔質量的檢測及登記，補打異常孔，并在所有成孔后形成驗孔總結，為逐孔藥量設計提供依據。

(3)巖層裂隙使炮孔容易滲水，裝藥前須用高壓泵進行吹水作業，裝藥順暢，藥包相連接，保證炮轟波傳到每個藥包，順利起爆，防止拒爆。

4 結 論

根據爆破方案組織施工，成功實施了爆破，本次爆破實際使用炸藥1 580 kg，單耗約0.64 kg/m3，雷管210發，導爆管1 000 m。水平礦柱隔板、出礦漏斗都崩落到460 m中段，沒有超爆，保護了礦房的完整性，取得良好的爆破效果，后續采場爆破施工可以此為參考，根據采場圍巖實際情況，適當調整爆破參數，安全爆破。

[1] 申其鴻.紫金山金銅礦復雜層群采空區綜合處理過程控制因素[J].現代礦業,2016(6):228-230，232.

[2] 張成良,侯克鵬,李克鋼.硐室爆破法處理采空區的應用實踐[J].工程爆破,2008(4):53-56，59.

[3] 李俊平,肖旭峰,馮長根.采空區處理方法研究進展[J].中國安全科學學報,2012(3):48-54.

[4] 劉建東,陳贊成,孫忠銘.特大采空區下盤滑坡體硐室爆破崩落處理實踐[J].工程爆破,2012(2):33-35，59.

[5] 朱大勇,錢七虎,周早生,等.基于余推力法的邊坡臨界滑動場[J].巖石力學與工程學報,1999(6):667-670.

Blasting Test of the Horizontal Pillars of 520 m level of Zijinshan Gold-copper Mine

Wang Shixuan

(Fujian Channel Kehua Fuxing Construction Engineering Co., Ltd.)

Based on conducting geological investigation of surrounding rock geological conditions of the 520 m middle section stope of Zijinshan gold-copper mine, the 1-3 stope is taken as the study example, seven rows of scallop hole are set up, besides that, the drilling hole design, blasting parameters， blasting organization and safety measures are taken. The results show that the horizontal pillars and drawing funnel are caving into 460 m goaf, the overbreak is not happened, the blasting effect is good, stability of chamber is guaranteed. The study results of this paper can provide some reference for the horizontal pillars blasting engineering of 520 m middle section other stope of Zijinshan gold-copper mine.

Goaf treatment, Horizontal pillar, Blasting parameters, Grooving hole

2016-07-29)

王世炫(1990—)男，助理工程師，366000 福建省永安市中山路546號。