薩熱克銅礦中深孔爆破懸頂問題的探討

張增勝

(新疆匯祥永金礦業有限公司)

薩熱克銅礦始建于2010年，于2014年后半年建成投產。主要采用無底柱分段崩落法和分段空場嗣后充填法回采[1-2]，中深孔爆破。通過多年的實際生產，中深孔爆破懸頂問題一直給回采中帶來安全和生產影響，結合礦山的實際情況和借鑒其他礦山的懸頂產生原因、處理方法和預防措施[3-4]。通過近年的實際操作和分析總結，中深孔爆破懸頂問題在回采中的影響大幅度降低，通過對薩熱克銅礦中深孔爆破懸頂問題的產生原因、處理方法和預防措施的分析和總結，能給別的礦山帶來借鑒。

1 回采流程

薩熱克銅礦生產規模為日采選礦石3 500 t。采用斜坡道開拓，主要開采礦體為Ⅰ號和Ⅱ號礦體，呈東西走向，南傾，為緩傾斜礦體，礦體產狀171°～186°∠1°～56°，走向長度747 m，平均厚度11.61 m，平均品位1.08%，礦體上盤圍巖為灰色、紫紅色鈣質雜砂巖、粉細砂巖，下盤圍巖為灰褐色砂巖，近礦圍巖為灰褐色礫巖，局部構造較發育。該礦體主要采用無底柱分段崩落法回采，采場寬度14 m，長度按礦體傾向布置，分段高度15 m，采場中部布置切割井和切割槽、出礦進路，用HT-71施工向上扇形中深孔，孔徑76 mm，正常排距1.8 m。

中深孔爆破使用巖石膨化硝銨炸藥，裝藥采用BQF-100型裝藥器裝藥，從采場的切割槽開始后退爆破，每次爆破2排。

2 懸頂產生的原因

通過多年的生產實踐，無論在生產管理，還是在回采工藝上，中深孔爆破技術[5]在薩熱克銅礦已經很成熟。但是在生產實際中，由于各種原因，時常出現中深孔爆破懸頂問題，給礦山的安全生產帶來一定的影響。經過對中深孔爆破懸頂原因的分析，發現產生懸頂的主要原因為下述幾個方面。

2.1 地質因素

礦山在多年的生產活動中，礦體與上下盤圍巖存在斷層、節理等地質構造[6]，導致中深孔爆破出現懸頂幾率占85%。特別是存在兩組以上的斷層、節理發育處，由于前排爆破震動和爆破沖擊波擠壓，將后排存在斷層發育處擠壓破壞炮孔造成懸頂，嚴重的情況下，造成后排無法進行正常裝藥爆破，必須在采取對應的處理后才能裝藥爆破。

2.2 中深孔設計因素

無底柱分段崩落法回采中深孔爆破設計相對容易，影響中深孔爆破效果的設計參數主要有以下幾點。

(1)對上下分層巷道未進行實測或實測數據不準確，導致上下分層的高程及工程布置出現誤差，人為因素造成炮孔位置出現偏差。孔深未達到設計要求，爆破時炸藥傳爆范圍達不到要求，出現懸頂現象。

(2)孔底距設計過大，爆破時傳爆范圍達不到要求，導致爆破出現大塊或懸頂。

(3)炮孔設計不合理，排距過大或排面的邊孔設計孔深不夠，爆破后形成懸頂。

(4)中深孔設計[7]時未進行現場實際考察地質情況，在斷層、節理發育處設計炮孔未采取有效措施，導致爆破時出現懸頂。

2.3 施工質量因素

(1)中深孔施工質量。在無底柱分段崩落法回采中，中深孔的施工質量尤為重要。鉆機的固定、鉆孔角度及孔深是保證爆破效果的基本條件。在中深孔施工中由于鉆機擺放不正，鉆孔角度未按設計施工，孔深未達到設計深度或超出設計深度，導致施工的鉆孔偏斜率較大，造成排間距增大，孔底距增大，超過設計孔深的鉆孔破壞覆蓋層使覆蓋層的碎石掉入鉆孔，從而影響爆破效果，導致爆破懸頂。

(2)裝藥爆破因素。該礦采用BQF-100型裝藥器裝藥，人工操作高壓風管將散裝炸藥送入孔內。由于操作人員的經驗不足，在裝藥中未把握好裝藥密度，使裝藥密度不均勻，造成爆轟不連續，甚至部分炮孔不能完全傳爆，出現懸頂。

2.4 生產管理因素

該礦山按照礦體走向劃分礦塊進行回采[8]，在實際生產中，由于生產順序等因素，造成爆破順序未按照計劃進行，相鄰采場出現斷層、節理等構造發育，遇到未按計劃爆破時，先爆破巖性好的采場，就會帶來構造發育的采場中深孔炮孔遭到破壞，后期爆破容易出現懸頂。

3 懸頂的處理方法

當中深孔爆破出現懸頂時，形成一定空間的采空區，這時需要技術人員對懸頂的空間、高程進行測量，結合之前的中深孔設計圖紙和施工記錄，制定出合理的懸頂處理方案。

3.1 補孔爆破法

使用HT-71臺車，在產生懸頂的巷道里，依據測量數據和位置，退后幾排施工前傾炮孔，使前傾炮孔直達懸頂位置和高度，依據現場情況，一般補打2～3排的前傾炮孔，補打的炮孔爆破時，裝藥只需要裝懸頂部分的高度，剩余的炮孔使用炮泥填塞后，進行爆破，從而有效地處理了懸頂，在薩熱克銅礦通常采用補孔爆破法處理懸頂。

3.2 自然冒落法

根據現場情況，由于礦體及圍巖穩定性差，加上頂部已崩落覆蓋的巖層自重力下，可以繼續后排中深孔的正常爆破，使懸頂空間進一步增大，懸頂在不能自穩的情況下，受重力的作用冒落。但是這種方法處理懸頂人為無法控制冒落時間，在懸頂未冒落時需要做好安全防護工作。

3.3 重新施工切割槽法

通過現場察看和測量數據，在退后幾排重新施工切割井和切割槽，形成新的爆破自由面，經過新的自由面爆破，使得最后接近懸頂的爆破排面將未處理的懸頂一次爆破。這種方法施工時間長、安全可靠，但是采礦成本增加。

3.4 相鄰鑿巖巷施工中深孔

通過對懸頂現場和相鄰鑿巖巷數據測量，掌握準確的懸頂位置和高度。通過平面圖和剖面圖分析對比，選擇合適的鑿巖巷位置施工中深孔，孔深施工到懸頂位置。在爆破前對已施工的炮孔進行孔深測量和清洗，確保炮孔位置達到懸頂位置和炮孔內無堵塞現象，新施工的炮孔爆破時裝藥只需要裝懸頂部分的高度，剩余的炮孔使用炮泥填塞后，進行爆破，從而安全、高效地處理了懸頂。這種方法安全、施工時間短，但對施工鉆機要求高。

4 懸頂的預防措施

4.1 增加加強排炮孔

通過多年生產實踐證明，由于地質條件造成懸頂的達85%。所以在中深孔設計前對現場觀察，在斷層、節理發育處的中深孔設計要比正常時中深孔設計多增加炮孔數、減小排距及減小孔底距，這樣在爆破時，使得炸藥的炮轟范圍更大，達到預期的爆破效果，消除爆破懸頂的問題。

4.2 合理減小排間距和孔底距

薩熱克銅礦中深孔設計最早采用的排間距為2.0～2.4 m，孔底距為2.2～2.4 m，每次爆破2～3排。為了避免懸頂現象，現將排間距改為1.5～1.8 m，孔底距為1.8～2.0 m，每次爆破2排。改進后懸頂現象出現幾率有所下降，但是炸藥單耗增加，采礦成本明顯增加。

4.3 加深炮孔

在實際生產中發現，在爆破后的采場頂部會預留0.5～1.5 m的礦體未爆掉。針對這種情況，在設計炮孔時，有意將炮孔深度加深0.5～1.5 m，這樣可以達到預期的爆破效果。該方法使得中深孔工程量增加，裝藥量增加，同時增加了采礦成本。

4.4 加強裝藥管理

裝藥前要對比炮孔設計，對炮孔深度進行復測和吹洗，清理炮孔的堵塞物，在確定炮孔沒有問題時，由經驗豐富的主操手進行裝藥，裝藥時要均勻，使裝藥密度均勻無斷續情況出現，這樣會避免懸頂問題的發生。

4.5 加強生產管理

合理安排采場的回采順序，掌握相鄰采場的礦體及圍巖情況，在保證回采計劃有序推進時，優先考慮構造發育的采場先進性爆破，這樣避免在爆破時破壞構造發育的炮孔。

5 總 結

薩熱克銅礦在生產中，時常出現爆破懸頂現象，通過多次的懸頂處理試驗和分析總結，在發生懸頂后采用補孔爆破法、自然冒落法、重新施工切割槽法或相鄰鑿巖巷施工中深孔都能很快的處理懸頂，進而為采場的后續回采提供了生產保障。總結懸頂產生的原因，采取了安全第一，預防為主的安全生產原則。目前礦山在爆破中出現懸頂的幾率有所下降，出現爆破懸頂也能安全有序的進行處理，為礦山的長期發展帶來保障。