額仁陶勒蓋銀礦中深孔爆破問題分析及建議*

2022-02-14 09:35:02張偉斌張旭旭張亞明王亞軍

采礦技術 2022年1期

張偉斌，張旭旭，張亞明，王亞軍

(1.內蒙古金山礦業有限公司，內蒙古呼倫貝爾市 021000；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南長沙 410012；3.國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南長沙 410012)

0 前言

額仁陶勒蓋銀礦主采礦體分布在36～31 線之間，礦體呈似層狀賦存于硅質碎裂蝕變安山質凝灰角礫巖中。礦體傾角一般在15°～55°之間，局部偏大，達到73°。礦體走向長度超過1000 m，最大斜深超過1400 m，礦體厚度在0.29～26.47 m 之間，主采礦體平均厚度為3.65 m，局部區域可見厚大連續性礦體，厚度變化系數為103.10%，屬較穩定型。礦區主采礦體中銀平均品位為202.47 g/t，礦體厚大連續區域銀平均品位也能達到120 g/t 以上，噸礦價值較大，銀品位變化系數為96.95%，屬均勻型。

礦山淺部由于礦體厚度較薄，且厚度大多在40°左右，基本采用淺孔留礦法進行回采。當回采到460 m 中段時，礦體厚度急劇變化，且礦體傾角變陡，原有采礦方法難以在這部分區域應用。經研究，針對深部開采區域礦體賦存情況，提出采用分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法進行開采[1?3]。

1 分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法

額仁陶勒蓋銀礦460 m 中段中深孔采場主要包括460～500 m 之間的32 線礦體，采場礦體由3 條穿脈工程控制，控制礦體長度接近90 m，礦體平均寬度為38.88 m，采場銀品位為103.15 g/t，采用分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法進行回采（見圖1）。

圖1 分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法

1.1 采準切割

采場沿礦體厚度方向布置，在礦體走向方向劃分第一步驟和第二步驟采場。分兩步驟回采，一步驟采場寬為15 m，二步驟采場寬為20 m，采場長度為礦體寬度，中段高度為40 m，頂板留2～3 m厚的護頂礦層。沿礦體走向方向隔一采一，一步驟采場生產完畢后，采用高強度充填體充填，二步驟采場待兩側采場充填完畢且養護一段時間后，再開始采準切割和回采工作，二步驟采場回采完后采用低強度充填體充填。每步驟采用分段鑿巖階段出礦回采，分為460，473.3，486.6 m 三個分段，各分段崩下礦石集中于460 m 中段塹溝底部結構出礦。

采用脈外階段運輸巷道（2.5 m×2.5 m）和穿脈出礦巷道（2.5 m×2.5 m）構成礦塊的聯合采準工程。礦體下盤布置出礦溜井和廢石溜井。相鄰的第一步驟和第二步驟采場共一條出礦穿脈。各分段水平施工一條下盤脈外沿脈平巷，從各分段下盤沿脈平巷開始掘進分段鑿巖巷道。460 m 水平掘進出礦巷道和裝礦進路，裝礦進路間距為10 m，與出礦巷道交角為50°。

各分段水平采場在礦體近上盤位置掘進切割橫巷和切割天井。在切割橫巷內，采用YGZ-90 型中深孔鉆機施工平行中深孔，以切割井為自由面和補償空間分段爆破形成切割槽。

一步驟采場切割槽施工完成后，便在分段鑿巖巷道內采用YGZ90 鉆機施工上向扇形孔，自上而下逐個分段分次組織裝藥爆破，通常上部分段回采超前下部分段10 m 左右。

1.2 回采工藝

根據類似礦山礦巖條件，確定采場炮孔孔徑為Φ65 mm，排距為1.2～1.6 m，孔底距為2.0～2.4 m。中深孔采場爆破參數還可以結合所采用的炸藥類型及其特性、孔徑、炮孔布置形式、裝藥結構、爆破方式等因素，通過系列爆破試驗分析確定。

炮孔施工完后，采用BQF-100 裝藥器向炮孔內裝填粉狀乳化炸藥，連接好爆破網路，向切割槽依次分段爆破崩礦。崩礦時自上分段向下分段依次進行，即上分段崩礦超前下分段，上下分段之間崩礦后形成臺階。每排炮孔之間用普通毫秒導爆管雷管進行分段微差爆破，同一排炮孔間也可以進行分段微差爆破。采用孔底起爆，導爆管雷管的腳線從炮孔中引出，各炮孔的雷管腳線捆綁在孔外主導爆索上，用雷管起爆主導爆索，主導爆索引爆導爆管，導爆管雷管引爆炮孔內的乳化炸藥。

崩下礦石在460 m 中段水平用鏟運機出礦，鏟運機通過運輸巷道、出礦巷道進入裝礦進路，鏟礦后將礦石倒入出礦溜井。

2 中深孔爆破設計與研究

2.1 起爆方式

2.1.1 孔口起爆方式

孔口起爆方式是炸藥裝入炮孔后，孔口附近的起爆藥包起爆產生的爆轟波從孔口傳至孔底，引爆整個炮孔內炸藥的一種起爆方法（見圖2）。

圖2 孔口起爆

由于孔口起爆方式起爆藥包位于孔口，起爆時有可能將導爆管雷管炸斷引起拒爆，一般在孔口起爆時全程敷設導爆索，并將同段起爆炮孔的導爆索用三角連接。

2.1.2 孔底起爆方式

孔底起爆是把起爆藥包（裝有炸藥和導爆管雷管的孔底起爆器具）放在孔底附近，然后在炮孔中裝入炸藥，使爆轟波從孔底傳至孔口，從而引爆炮孔內炸藥的一種起爆方法（見圖3）。

圖3 孔底起爆

由于雷管在裝入孔底時距離較長，為了避免摩擦使得雷管失效而造成拒爆，一般在孔底起爆具中裝入雙發同段雷管。

2.1.3 起爆方式對比分析

采用孔口起爆方式時，引爆孔口起爆藥包后，高能爆轟氣體極有可能向孔外做功釋放能量，致使傳爆效率較低，能量溢散明顯。孔底引爆能明顯減少爆轟氣體能量的溢散損失，大部分能量可作用在對介質的作功上。兩種起爆方式爆轟能量實際利用率差別大，導致其爆破效果差別較大，孔底起爆方式實際爆破效果更優。

孔口起爆時，孔底部分容易產生大塊，不便于后期鏟裝，影響鏟運機出礦效率，同時增加二次爆破費用。另外，全程敷設導爆索也增加爆破費用，且容易破壞眉線，給后排裝藥爆破增加困難。

2.2 起爆網路

中深孔的爆破采用同排孔間微差V 型爆破[4-6]，采用這種爆破方法，可避免同排同段起爆高應力疊加導致的爆破擠死情況。同排及相鄰炮孔排面采用不同段數雷管起爆，充分利用爆破能量，能有效創造爆破自由面和補償空間。相鄰兩排炮孔雷管段位布置如圖4 所示。

圖4 相鄰兩排炮孔布置及起爆雷管段位

采用同排孔間微差V 型爆破方法的爆破效果更優，崩下礦石塊度更均勻。與同排同段的爆破方式相比，崩下礦石大塊率減少，炸藥二次損耗更少，采礦出礦效率也明顯提升。同排孔間微差V 型爆破方法能更好的保護眉線，為采場后續爆破及采場出礦創造了有利條件。

2.3 合理爆破堵塞長度

裝藥過程中，炮孔堵塞也是其中一個重要的環節。炮孔堵塞直接影響爆破能量的利用，對爆破效果影響較大。堵塞長度與孔徑及抵抗線大小關系密切，也與炮孔孔深、礦巖性質、裝藥長度等相關聯，炮孔堵塞材料和結構會對爆破效果造成影響。

當炮孔孔徑、炮孔長度及抵抗線增加時，炮孔堵塞長度也應有一定程度的增長，反之亦然。增加堵塞材料的內摩擦系數等技術參數，優化堵塞結構，堵塞長度可以有一定程度的降低。由此可見，炮孔孔徑、炮孔長度及抵抗線等參數確定情況下，為了保證炮孔內炸藥充分反應，提高爆破能量的利用率，合理的堵塞結構及堵塞長度也至關重要。

460 m 中段中深孔采場炮孔采用普通編織袋卷起放入炮孔內堵塞即可，堵塞長度一般與排距相當，即1.5 m 左右。

2.4 采場中深孔爆破

2020 年6 月4 日，中深孔采場2 分層采用孔口起爆并全孔敷設導爆索的方式爆破后，整個斷面頂部及兩側較前一次爆破有接近2 m 的內縮，且在爆破斷面能看到部分殘孔保存完好，未爆破完全的炮孔內還能明顯看到炸藥及導爆索殘留，爆破后現場情況如圖5 所示。

圖5 孔口起爆爆破照片

對于此次該爆破，可能存在的原因分析如下：

（1）炮孔內導爆索與起爆用的導爆索未進行三角連接，導致導爆索無法正常傳爆。三角連接如圖6 所示。

圖6 導爆索的三角形連接

（2）孔口起爆且全孔敷設導爆索一般采用同排同段雷管起爆，本次爆破對同排炮孔進行了分段處理，可能導致先爆破的碎石切斷了相鄰炮孔的導爆索，導致導爆索無法傳爆，從現場部分炮孔底部內炸藥未引爆且有導爆索露出可以看出，殘留的未起爆導爆索是被炸藥炸斷的。

（3）現場裝藥過程中，炮孔內裝藥密度達不到爆破要求，裝藥不到位，以至于無法正常傳爆，這就是部分炮孔孔底殘留炸藥的原因。按照爆破標準與規范要求，裝藥時拔管速度應均勻，并控制在0.5 m/s 以內。

2020 年6 月20 日，對上一次排面爆破出現的問題進行分析且對采場進行處理后，繼續進行中深孔爆破。本次爆破設計采用孔底起爆方式，整體爆破效果良好，眉線留存較好，爆破塊度適中。但裝藥前清理炮孔過程中由于礦巖條件較破碎，部分炮孔中存在較多碎石塊難以清理干凈，致使孔底起爆具無法裝入到孔底位置，同時炸藥也難以裝滿，這部分炮孔在爆破后可以明顯看到殘孔，從而導致懸頂現象產生，兩側低角度炮孔也產生了采場邊界內縮的情況。爆破現場情況如圖7 所示。