拋擲爆破充填采空區

楊　濤

(1.中南大學資源與安全工程學院；2.洛鉬集團礦山公司)

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拋擲爆破充填采空區

楊濤1,2

(1.中南大學資源與安全工程學院；2.洛鉬集團礦山公司)

在空區側翼布置中深孔，根據拋擲爆破原理，確定孔網參數、單孔藥量等爆破參數，分3段起爆，使下部爆破巖石充填采空區，上部爆破巖石充填下部拋擲區，達到充填空區，降低空區危險性的目的。經過在三道莊露天礦試驗，達到了預期目的。

拋擲爆破集中藥包爆破分段爆破采空區治理

三道莊露天礦是欒川鉬礦田三大礦區之一，礦體厚大集中，走向長1 500m，厚度80～150m，主要賦存于箱狀背斜軸部及其兩翼，傾向南西，為埋藏淺、品位高、可選性好的特大型鉬鎢礦床。由于礦區經歷30a的地下開采，在采區內部存在大量的采空區，特別是存在大量無資料的私采空區，由于資料不明或與其他空區重疊，造成探測難度大，往往出現空區探明時，頂板安全厚度已不足以支持設備在空區上方穿孔作業，無法使用中深孔爆破法處理采空區，嚴重制約了該礦的安全生產。

因此，三道莊露天礦進行了基于拋擲爆破理論的球狀藥包分段爆破側翼充填采空區的技術研究。通過拋擲爆破理論確定爆破參數，并進行現場試驗，為類似工程提供新的施工方法。

1　爆破區域概況

(1)爆破地質概況。本次爆破范圍位于1 306m臺階北部橫1-2線、縱ⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅣ線，區域面積440m2。 爆區東部15m為1 275m空區、32m為1 295m空區，南部與1 280m空區相通，下部為1 254m空區。本區域地層為硅灰石石榴子石矽卡巖(zjs2-2)，區域內無明顯構造帶揭露，礦體賦存在硅灰石石榴子石矽卡巖中，預計Mo品位0.130%，Wu品位0.090%，無巖漿巖出露。

(2)爆區空區概況。該區域為E區1 270/1 280m復合空區，空區基本分為3部分：側翼部分西部頂底板標高分別為1 292/1 273m，空區高度19m，空區面積412m2；東部頂底板標高分別為1 295/1 282m，空區高度13m,空區面積430m2。在穿孔中發現東部穿孔下方出現1 270m空區，頂底板分別為1 281.2,1 272.5m。

2　拋擲爆破

2.1孔網參數

臺階地面集中藥包拋擲爆破的藥包間距：

(1)

式中,W為最小抵抗線，按炮孔距空區最小距離3m計算；n為爆破作用指數，1

根據式(1)計算，4.5

采用φ250mm牙輪鉆機穿孔，排距4.5m，孔距4.5m，三角形布孔，局部參數現場有所調整。共穿孔33個，施工中出現2個廢孔，已測孔中多數上部10m左右為虛渣，5個透孔，19個水孔，15個深水孔，受多日雨水沖灌，合格率較低，僅為47.1%。

2.2裝藥量與裝藥結構

計算單孔裝藥量：

Q=qabKL,

(2)

式中,Q為單孔裝藥量，kg；q為單耗，kg/m3;a為孔距，m;b為排距，m;L為藥柱長度，m;K為考慮受前面各排孔礦巖阻力作用系數，取1.1。

本次爆破采用間隔裝藥，共分3段，下部裝藥至1 292.5m水平，中部裝藥至1 302.5m水平，分層高度為3.0m，上部充填高度4.5m;下部1 292.5m水平以下為強拋擲爆破，單耗取q=1.89kg/m3；中部單耗為q=1.4kg/m3，上部單耗為q=0.96kg/m3。爆區計算總藥量為30 684kg,其中銨油炸藥15 850kg，乳化炸藥14 834kg，平均單耗1.32kg/m3。

裝藥結構[2]如圖1如示。

圖1　裝藥結構

2.3起爆網絡

采用澳瑞凱非電毫秒延期雷管起爆，為確保爆破及空區充填效果，同時減小震動，下部第一層采用逐孔起爆，分東西2個爆區，控制排采用100ms傳爆，同排孔間隔17ms，排間隔東部為117ms、西部為165ms。

爆破排間最優延時時間為前排爆破介質完全拋出后第二排開始爆破：一般爆破初速度為20m/s，不考慮重力作用，排距為4.5m，完全不影響后排爆破巖石移動時間(225ms)，因此層間最優延時為200～300ms。中部第二層整體爆破下落，分東西兩部分，兩部分間隔100ms，為防止上下層相互影響，第二層延時為第一層最后一孔的基礎上再增加200ms，同理上部第三層在第二層基礎上再增加200ms。起爆網絡見圖2。

圖2　爆破網絡

3　爆破效果

通過對施工過程的精心控制，爆后爆破區域塌陷平均深度為6m，面積663m2,如圖3所示。按爆破后巖石膨脹系數為1.2計算，共有9 016m3巖石充填空區，空區總體積為13 418m3，充填量占空區總體積的67%，并且塌陷區巖石塊度均勻，爆破效果達到了設計要求。

圖3　爆破后塌陷坑

4　結　語

(1)在頂板厚度達不到設備安全作業要求、降雨導致空區頂板安全性降低的情況下，側翼拋擲爆破充填采空區可以有效地保證設備在空區上方作業，在保障礦山正常生產進度的同時，消除了空區的安全隱患。

(2)由于爆破地表網絡連接使用了導爆管和導爆索，爆破網絡復雜，孔間容易相互影響，影響爆破網絡的安全，本次爆破提供了應對復雜網絡的連接經驗，可以有效保證爆破施工安全實施。

(3)本次爆破基本達到了設計目的，爆破后塊度均勻，未產生后沖，爆破塌陷區輪廓清晰，證明了基于拋擲爆破的側翼空區充填法在技術上是可行的，為今后處理空區提供了新的思路。

[1]郭近平，聶興信.新編爆破工程實用技術大全[M].北京：光明日報出版社，2002.

[2]趙井清,趙國彥,李啟月,等.基于深孔預裂的球狀藥包爆破一次成井技術[J].爆破,2013,30(3):49-53.

2016-03-04)

楊濤(1984—)，男，工程師，410012 湖南省長沙市麓山南路932號。