分层矿柱回采及天井采矿的爆破工程实践

曹华锋

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司, 湖南郴州市 423037)

分层矿柱回采及天井采矿的爆破工程实践

曹华锋

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司, 湖南郴州市 423037)

简要介绍了柿竹园多金属矿 490中段 315 m×313 m范围内 514～610分层 P2、C4、C5矿柱及 13#、14#天井采矿爆破工程的实践活动,爆破总崩矿量 74.75万 t,实际药耗250 t,为国内外同类型矿山资源的安全、合理开发利用提供了借鉴和参考范例。

分层矿柱回采;天井采矿;井下大爆破;施工组织

1 工程概况及地质条件

1.1 工程概况

依据《湖南柿竹园有色金属有限责任公司多金属矿床连续开采方案研究》和《湖南柿竹园有色金属有限责任公司多金属采矿技改工程初步设计》所确定的首采区与开采顺序,首采区选择在开采范围的西北角。其回采对象为 315 m×313 m范围内间柱和 558 m水平以上对应矿块。回采从采区西北角开始,呈北东向斜线向东南方向推进。在采的相邻矿柱之间基本上保持在一条直线上,各盘区之间超前一个房间柱,即一盘区超前二盘区,二盘区超前三盘区,三盘区超前四盘区。558 m水平以上矿块超前一个与之对应的矿柱(房间柱和盘间柱)回采。到目前为止,采区西北角已成功实施了“天窗及其610 m水平以上富矿回采大爆破”和“天窗隐患处理大爆破”,已相继进行了 514～547分层一盘区 C2、C3及二盘区 C2、C3残柱西边部分矿柱回采大爆破,610分层以上一二盘区 C5以北回采大爆破,11#、12#、17#、10#、5#、19#、20#压顶回采大爆破,P2、P3部分盘间柱回采爆破,现 K1-1、K1-2、K1-3、K2-1、K2-2、K2-3、K3-1、K3-2采空区均已被崩落矿石充填,矿堆高度在 620 m水平左右,为后续的矿柱回采与采空区处理创造了条件。

1.2 地质条件

首采区中 C4房间柱位于构造发育区,主要有两组北东向的断裂破碎带,倾向北西,倾角约 70°。此处的地压活动较为活跃,凿岩巷临近空场处多破碎。

地表为马鞍形陡峭山谷,东高西低,倾向西北,山坡角 35°～42°。地表主要为中、上泥盆统灰岩,覆盖有少量第四纪表土。爆区南 710 m水平和爆区上方 750 m水平有简易公路通过。距爆区中心 700 m内,未见矿山工业厂房及居民住房,只有少量临时工棚。山下有东坡甘港河和柿竹园至多金属采场的公路,山脚有拦石坝,以防止暴雨时洪水对矿区的危害。在开采岩石移动范围上方南东方向进行了地表剥离并布置排洪渠,以减少塌陷区的汇水面积,将大气降水引向沟谷后自然排泻。爆区主要为矽卡岩,夹有花岗岩,属难爆类型。

514-610段 K1-4,K2-4矿房及 C4房柱(P1-P3)矿块位于 315 m×313 m范围内的西部,品位比西北角矿块有所降低,总取样长度 1198 m,全部为Ⅲ1-1矿带矿石,经过前几次大爆破,采空区已扩至C4附近。爆区在矿区中属于较稳定区,断裂破碎带不发育,只有一条破碎带从 P1穿过,往 S W而去,走向 NE,倾向 NW,倾角约 70°。

2 工程爆破方案

根据公司要求和采矿场生产计划安排,本次爆破是 2009年采矿计划第 III步骤的第一次,爆破区域由以下 3部分组成,第 1部分为 514～603分段一盘区 C4及 586～603一盘区 C5房间柱和 610 P1,1#、2#、3#凿岩巷 K1-5以北部分;第 2部分为 P2巷道514～547C4以北及 558～603分段 C5以北部分;第3部分为 558～610分段 13#、14#天井控制 K1-4采场范围,爆破区域周围采准及凿岩工程已基本完成。13#、14#天井所覆盖的区域,采用似水平孔以采空区为自由面压顶爆破,爆破顺序为:按照每排炮孔一段雷管的原则,从下往上依次爆破。C4、C5房间柱及P2盘间柱采用上向扇形孔,以切割槽或采空区为自由面爆破,或以采空区矿堆为挤压面挤压爆破。

本次爆破采用双导爆索传爆、导爆管雷管起爆的非电微差起爆系统起爆。因为此次爆破天井硐室的水平孔排数较多,为确保起爆系统的可靠性,采用澳瑞凯公司生产的毫秒微差导爆管雷管起爆,设计采用复式网路,即水平孔内每个起爆药包装 2发雷管,孔内全程敷设导爆索,而 90钻炮孔则采用单发雷管,各炮孔引出的导爆管与孔外的双传爆导爆索连接,90钻炮孔前两排需敷设导爆索,点火地点设置在 490井口,用 CHA-300型起爆器配 CCH型导爆管非电击发针击发双导爆管一段雷管,双导爆管一段雷管再引爆双传爆导爆索。

本次爆破设计采用自拌多孔粒状铵油炸药爆破。13#、14#天井似水平孔孔深大于 14 m时,大于15 m的部分用人工装填柱状乳化炸药,剩余部分采用BQF-100型装药器装填多孔粒状铵油炸药,水孔全部装填Φ90 mm柱状乳化炸药,其起爆药包采用防水袋。水平孔孔口不装药段采用木塞堵塞,堵塞长度不小于最小抵抗线的 0.8倍;穿透冒落空区的炮孔两端均需堵塞,孔底堵塞长度为 0.8～1.2 m。为了避免孔口装药过于集中,除边孔和中孔装得较多外,其余各孔均交错增加填塞长度。双导爆管雷管起爆药包应置于孔底或孔中。

90钻炮孔除部分水孔外,全部装填多孔粒状铵油炸药,90钻炮孔水孔采用乳胶柱药。

3 爆破施工与安全防护

3.1 施工组织

本次大爆破设计药量 284.16 t,爆破级别为 B级。为使本次大爆破工程安全、优质、顺利完成,成立了大爆破施工组织机构,大爆破施工组织机构设立爆破指挥部,下设技术秘书组、安全保卫组、施工组、通讯宣传组和设备材料组共 5个小组。制定施工细则,明确各职能机构的工作职责。如施工组对炮孔、药室及采场的爆前清理和验收;负责采场装药与堵塞;按要求购置、运输、保管、发放爆破器材及相应工器具;负责爆破危险区内器材的回收与转移。

3.2 施工技术要求

爆破对火工品运输、起爆药包加工、装药施工、堵塞充填、爆破网络联接及收场工作都制定了详细的技术要求。

爆破时,严格按施工设计执行,炮孔内的碎碴都必须清除干净,装药管必须捅至炮孔孔底,调好装药风压,控制抽管速度,保证装药质量。爆破总崩矿量747541 t,主要技术经济指标见表1。

表1 爆破技术经济指标

3.3 爆破安全防护

(1)爆破施工时,作业人员必须遵守技术和安全操作规程。

(2)装药前须先把散药踩碎,以免堵管,导致装药管伤人和影响装药质量,所有水孔要装乳胶柱药。

(3)装药时坑内可采用 36 V安全电照明,线路应绝缘良好,灯泡应设防护网,与炸药堆的距离不小于 2 m,装起爆药包药箱前必须切断硐室外照明线路,使用检查不漏电的矿灯或绝缘手电筒照明。

(4)由于后续工程离爆区较近,爆破后,必须待炮烟排干净,并经相关人员检查,确认无安全隐患后,才能进入作业面作业。作业时,必须先把顶板及两帮的松石处理干净,以确保作业安全。

(5)12 km 470分段及上山公路的人员在爆破时,必须全部撤离。大爆破后,加强爆区周围的地压监测工作。

4 结 论

本次大爆破总崩矿量为 747541 t,90钻进尺消耗 80412 m,炮孔 7997个;潜孔钻进尺消耗为 13770 m,炮孔 828个。设计总装药量 284162 kg,其中散药消耗 256651 kg,Φ90 mm乳化柱药 24921 kg,Φ50 mm乳化柱药 1000 kg,2#岩石炸药(用于自制起爆弹)1590 kg。由于部分炮孔变形、跨落,实际装药量约为 250000 kg。

从爆破现场来看,除了局部有大块产生外,其它都达到了预期的爆破效果。值得一提的是:在施工组织上,由于职责明确,落实到位,技术指导与生产组织两者相互协调,从装药到爆破仅用了 2 d时间,为类似矿山提供了良好的借鉴实例。

[1] 袁节平,宋嘉栋,欧任泽.地下中深孔大规模爆破的研究与实践[J].矿业研究与开发,2008,28(1):76～80.

[2] 林卫星,程建勇,欧任泽.地下多层复杂空区处理的工程实践[J].爆破,2009,26(2):31～34.

[3] 刘学勇,胡毅军.1号竖井 20中段贯穿工程爆破实践[J].工程爆破,2007,13(3):45～47.

2009-10-27)

曹华锋(1970-),男,湖南郴州人,工程师,主要从事矿山生产与管理工作。