挤压爆破在阿舍勒铜矿充填采矿法中的成功应用

2010-11-16何良军李建国

采矿技术 2010年1期

关键词：舍勒矿岩采场

何良军,李建国

(新疆阿舍勒铜业股份有限公司, 新疆哈巴河县 836700)

挤压爆破在阿舍勒铜矿充填采矿法中的成功应用

何良军,李建国

(新疆阿舍勒铜业股份有限公司, 新疆哈巴河县 836700)

利用胶结充填体的可压缩性,采用挤压爆破的方式挤压胶结充填体,为采场爆破提供切割拉槽。该技术的成功运用,为阿舍勒铜矿解决了生产实际问题,而且降低了直接采矿成本。该技术现已在全矿推广和运用。

胶结充填体;分段分条采矿法;挤压爆破;切割拉槽

1 概况

阿舍勒铜矿 650～700 m中段,前期采用分段崩落中段空场嗣后充填采矿法,矿体上盘与凝灰岩接触,下盘为玄武岩,整个采区矿岩极其破碎。在用上述采矿方法进行一步回采中,1#、3#、5#、7#、21#采场700 m水平以上都发生了大面积的垮塌,致使垮塌采场无法回采,相邻采场的回采难度也进一步加大。为了解决采场垮塌,保证采场回采中顶板的安全,对采矿方法重新进行研究和试验。根据采区矿岩条件及一步回采的实际情况,决定采用分段分条采矿法,该方法如果采用正常的切割拉槽,将导致掘进工程量剧增,采矿成本急剧上升,同时由于采场循环加快,将给生产组织、采场的衔接带来很大的困难。为解决这两个不利因素,决定利用充填体早期的可压缩性,在充填体终凝之前使用挤压充填体爆破拉槽方式为采场爆破拉槽。

2 技术方案设计

2.1 挤压充填体料浆性能参数分析

阿舍勒铜矿井下采场采用尾砂-戈壁集料胶结充填,为保证挤压爆破拉槽,设计充填体料浆的灰沙比为 1∶6;全尾砂 ∶戈壁集料为 3∶7;充填体料浆浓度 75%～77%,3 d充填体强度达 0.67 MPa,7 d强度达 0.92MPa,28 d强度为 1.5MPa,充填料浆输送能力为 80～100 m3/h。各成分配比如下表1所示。

表1 1m3充填材料的组成

根据水泥、尾砂、戈壁集料的物理力学参数,求得 1 m3充填体中,3种固体材料的密度体积为0.5578 m3,水和骨料之间的孔隙之和为 0.442 m3,其中部分水被骨料吸收,部分水被脱掉,充填体的可压缩空间至少在 10%以上。当然,具体能压缩多少主要取决于对充填体的施压情况和充填体的力学性能,很难从理论上计算得出,只能通过试验来确定。

2.2 采场结构参数的选取

由于采场回采采用中深孔,所以试验采场分段高度仍然使用原来的分段高度 16～17 m,采幅宽度10 m,为了减小采场顶板暴露面积,保证采场的稳定性,并综合考虑采场出矿的因素,回采步距确定为5 m。

2.3 挤压爆破参数的选取

(1)挤压爆破参数的初选。拉槽宽度设计为2.0 m,挤压排和加强排相间布置,挤压排孔底距为0.8～1.2 m,正常排孔底距为 1.8～2.0 m,采用平底底部结构。排位布置上,1,3,5排为挤压排,2,4排为加强排,挤压排到加强排之间排距为 0.2 m,加强排到挤压排之间排距 0.8 m,首排挤压层厚度为0.3 m,药量单耗设计为 2.7 kg/t。先期决定在 684 m分段 29#采场进行试验。

(2)爆破控制及效果。为了保证充填体的可压缩性,爆破时间必须控制在充填完毕后 7～10 d之内。若时间过早,由于充填体脱水较少,充填体初凝时间不充分,容易对整个充填体造成较大的破坏,不利于采场的稳定;若时间过长,由于充填体后期强度上升较快,较高的充填体强度对挤压效果影响较大,挤压补偿空间变小,容易造成挤死切割槽,使拉槽效果受达不到预期目的。起爆方式为排间毫秒微差爆破。为了充分利用充填体的可压缩性,保证挤压效果,在 29#采场上盘分条充填高度达到 13 m以后,掘开 684 m下盘充填挡墙,抢先充填体的掘进,掘进超采幅边界(下盘眉县口)0.8 m以后,开始 24 h/d中孔穿孔作业,充填结束第 7天,实施了首次挤压爆破。本次爆破只形成立槽,破碎、松动矿石挤死切割槽,并且挤压槽并未形成破顶,未达到预期目的。

(3)挤压爆破参数的修订。第一次挤压爆破后,通过分析,结合施工实际,决定对挤压爆破参数重新进行修订。为了控制爆破药量,孔底距仍然为0.8～1.2 m,取消挤压排和加强排的区分,各排布孔参数一致,挤压切割槽宽度仍采用 2 m,排距修订为0.4 m,首排挤压层厚度调整为 0.4 m,该排距也有利于工人现场施工,减小了施工难度。应用采场为684 m分段 27#采场,药量单耗控制在 2.8～3.0 kg/t。

(4)修订后的挤压爆破控制与效果。起爆方式仍然为排间毫秒微差爆破,在 684分段 27#采场修订了挤压爆破参数,较好控制了爆破时间以后,运用挤压爆破一次成槽取得了很好的效果。本次拉槽的成槽宽度在 2～3 m之间,切槽规整,破顶效果良好,灰砂比 1∶6的胶结充填体基本没有破坏,没有大的垮落现象,并完全能够自立,并约有 30%～40%的首排挤压层矿岩被压入胶结充填体,和充填体一起形成再生岩。挤压崩落矿岩中,充填体约占 10%左右,后期对下盘正常排进行爆破,挤压充填体抗冲击能力良好,基本不被破坏,并且自立能力良好。从整个回采过程看,挤压胶结充填体一直保持自立,不垮落,而且采场也没有发生垮落现象,有效的控制了地压对采场的破坏,达到了预期目的。

3 采场生产能力及技术经济指标

挤压充填体爆破切割拉槽的成功应用,大大的提高了分段分条采场的生产能力,比利用切割拉槽分段分条采矿法效率提高一倍以上,利用切割拉槽,一个分段分条采场的采充循环在 40 d左右,运用挤压充填体爆破拉槽以来,采场的采充循环周期缩减到 15～20 d。自 2006年 7月以来,运用挤压爆破单个分段分条采场的生产能力平均为 5000～7000 t/月。

贫化率 9.57%～10.88%,损失率 4.18%～7.7%(含矿柱损失 2.8%)。一次炸药单耗:分段分条挤压拉槽采场 0.9～1.1 kg/t。分段分条切割拉槽采场 0.37～0.5 kg/t。充填成本 20.6元 /t。

运用挤压爆破方式后,回采成本只是增加了切割槽的中孔凿岩量和拉槽爆破的火工品材料,但节省了切割巷道和切割天井的工程量。684分段 20#切割拉槽和 684分段 22#采场挤压拉槽的工程量统计对比见表2。