略谈露天深孔爆破与地下采空区处理一体化实践

曾宪静

（广东省大宝山矿业有限公司，广东韶关512127）

略谈露天深孔爆破与地下采空区处理一体化实践

曾宪静

（广东省大宝山矿业有限公司，广东韶关512127）

以某露天金属矿为例，对露天深孔爆破与地下采空区处理一体化实践进行研究。经过研究总结，在采空区顶板的厚度、完整性、强度等地质条件允许的情况下，可以进行深孔爆破作业和对地下采空区进行爆破崩落的处理。

露天开采深孔爆破地下采空区

地下采空区不利于矿产资源的安全开采，同时对爆破作业也具有一定的影响，一旦在进行爆破作业的过程中遇到采空区的影响，爆破现场可能会出现较为严重的安全隐患，此外，在采空区上方区域进行爆破作业，还会受到施工技术和采空区稳定性的制约。目前，某露天矿通过对正常爆破和不正常爆破的分析总结，对不规则的采空区进行爆破处理，不仅可以有效地降低了采空区的安全隐患，还为现场的人员、设备提供了安全保障。

1 露天金属矿的概况

20世纪未，由于周边民采对该矿区井下铜硫铅锌资源进行掠夺式开采，高峰时民窿最多达112条，从而遗留下大量不规则形状的采空区。为保护矿产资源，该露天矿铜矿中止露天开采，转入井下开采，形成露天与井下联合开采的格局。由于井下主要为空场法开采，开采期间形成了大量的井下采空区，这些采空区与民窿采空区相互交替重叠，形成了分布广泛而复杂的井下采空区群，成为了矿山开采的巨大安全隐患。随着开采深度下降，采空区已成为该矿山中最主要的危险源之一，日益严重地威胁着矿山的安全生产。采空区处理方法通常有封闭、加固、崩落和充填四大类。由于该矿山采空区都位于开采境界范围内，无法使用封闭法处理，加固法和充填法投资大，成本较高，不经济。针对该矿山的具体情况，选用深孔爆破的方式处理采空区较为合适。

2 案例分析

2.1 采空区区域情况

根据三维激光扫描数据、露天采场平面图和已知的钻孔岩性分析，该区域697m台阶以下大部分为含矿岩层，岩体完整，强度较高。该采空区群位于697m台阶下，部分采空区顶板已经小于安全厚度，处于较危险状态，应该对其立即处理，并确定该采空区处理整体方案为采空区原地爆破强制崩落[1]。采空区位置如图1所示。

图1 各采空区位置

2.2 爆破设计

本次采空区处理设计在697m平台进行垂直穿孔，爆破孔网参数采用4.5m×4.5m，由于爆破无可利用自由面，故在三个采空区顶板较薄的位置分别布置加强孔，采空区范围内的钻孔要求打穿采空区，共设计钻孔104个，孔径140mm，所有钻孔均要求穿透采空区顶板。设计钻孔总量为1 812.4m，设计总药量为17 983.0 kg。根据现场情况，原设计钻孔5个未打，补加孔共5个，实际钻孔数为104个，实际钻孔总量为2 009.5m，最深孔35.6m，实际用药量约18 000 kg[2]。

2.3 爆破效果

爆破实施过程中未出现有害飞石及爆破振动，爆破完成后经现场检查也未发现拒爆、盲炮等异常情况。根据现场观测，地表形成塌陷坑，塌陷范围达到2 145.3m2，塌陷深度平均约5m，采空区主体部分塌陷完全，塌陷坑范围覆盖大部分区域。采空区西部由于位于台阶边坡下，钻孔困难，存在部分未塌陷顶板。

为评价本采空区爆破处理效果，根据采空区三维激光扫描资料和爆破前、后采空区区域地形测量图，采用体积平衡原理对采空区爆破处理效果情况进行定量分析。即：空区顶板体积×松散系数=空腔体积+空区顶板体积－塌陷坑体[3]。分析结果见表1。

经过计算，公式两边体积差为2 032m3，误差率为3.4%。通过体积平衡法原理分析可知该采空区基本已得到成功爆破处理，处理效果达到预期目标，采空区顶板主体塌陷完全，空区得到了有效充填。

3 爆破处理采空区的注意事项

3.1 采空区顶板岩体的稳定性

由于爆破作业全程都在采空区上方进行，为保证施工人员和设备的安全，采空区顶板稳定是进行爆破处理采空区的前提条件。本文中的矿山通过钻孔岩芯、三维激光扫描、微震监控系统等技术手段来监测采空区的稳定性。从钻孔施工开始，有专职地压监测人员对该区附近进行24 h不间断监测，判断该区域实时地压情况，保证施工安全。

3.2 钻孔施工的可靠性

穿孔前，一定要保证钻机的可靠性，否则炮孔的孔距和深度无法得到充足的保障。其次，在打孔的过程中，开孔坐标要与设计的炮孔吻合，对成孔异常或无法成孔的炮孔，要及时通知爆破人员进行调整。穿孔完毕后，要做好保护措施，防止炮孔意外堵塞。在爆破作业之前，爆破人员要对炮孔的间距和孔深进行复核，作为炮孔装药计算的依据。

3.3 安全措施

爆破处理采空区与普通爆破的区别在于采空区对爆破施工的安全威胁是全程的，为此，必须采取足够有效的措施来保障施工安全[4]。

1）为保证爆破安全顺利进行，必须设置采空区处理管理部门协调全程工作，作业现场配备专职安全管理人员。严格执行采空区生产作业规程，对具体作业人员进行培训。让作业人员对面临的现实危险有足够的认识，能够严格按照作业规程进行生产，对异常情况有思想准备，管理人员要对生产作业情况经常进行核查，发现异常及时处理。编制安全撤离预案，每个作业点至少要有两处以上安全撤退路线，在施工现场设置安全撤离路线标志（明示牌）。

2）采空区的平面位置要设立明显标识，标明空区标高和安全作业厚度。对有裂隙地带设置警戒线，严禁人员进入危险地带。划定警戒区域，控制进入警戒区域的人员数量，来往运输车辆远离爆区作业区域。在采空区边上或塌方区附近，安排专职人员进行监测，如有异常情况作业人员立即撤离。为保证人员设备安全施工，在施工区域建立地压活动监测点，自穿孔之日起设置专人进行24 h不间断监测，提供可靠的数据资料用以分析预测地压活动情况[5]，确定能否按计划实施作业，发现异常及时报告并立即通知施工人员向安全地带撤离，实施安全撤离预案。

3）钻孔作业平台必须保持平整，无大块或其他障碍物。钻孔作业前必须认真检查作业区域和附近的岩性稳定及其变化状况，作业时要有经验丰富的人员作警戒工作，各施工队及现场管理人员必须严格交接班制度，做好交接班的记录工作。设备出现故障，应移至安全区域进行维修。施工单位穿孔作业人员必须认真如实记录穿孔的施工情况，只允许白天作业，对异常现象必须记录清楚，并及时向采空区处理管理部门通报。

4）现场施工中有下列情形之一者，人员必须迅速撤离至安全地点，并及时向采空区处理管理人员汇报：地表新鲜开裂；地表松动、沉降；遇到空区，且小于要求保安层厚度时；雨天地表汇水灌入的低洼处；其他异常情况。

5）爆破施工作业，必须严格按照国家有关爆破规程操作。在采空区上进行爆破作业时，严禁在临近区域进行爆破作业，必须先警戒到位再装药，装药速度要求要快，待药装好后方可连接迅速起爆。为了预防部分孔内温度高的炸药自燃，预备消防车在附近待命。在爆破施工期间，各现场施工人员必须严格按有关规定程序进行作业，严禁携带烟火和手机进人爆区，安全保卫人员要阻止一切闲杂人员进人施工现场。装药、连线过程中严禁车辆和设备在爆区周围20m内运行。在空区安全厚度较薄的区域用警戒带标示，并严格限制施工人数，要求两人运药，两人装药，两人充填。爆破施工过程中如发现危及人身安全的险情，应立即组织人员撤离。

6）起爆后，由地压监测人员确认采空区安全后方可对爆区彻底检查，查看是否有未起爆的炮孔，如发现立即上报，同时要采用作业规程中的瞎炮处理办法进行处理，未处理完之前不准解除爆破警戒。

4 结语

深孔爆破的方式处理采空区，不但沿用了矿山现行的露天开采工艺，技术简单、周期段、进度快；不用增加新的生产设备，投资省、处理费用低；还由于施工的各项作业都在地面进行，工作条件好、作业相对更为安全。矿山可以根据自身采空区的特征，结合矿山露天开采的实际，在条件允许的情况下选用空区爆破处理。

[1]陈光木，赵博深，陈晶晶.大宝山668-1采空区强制崩落工程实践研究[J].矿业研究与开发，2014（1）：8-10.

[2]长沙矿山研究院.广东省大宝山矿业有限公司25~29线采空区群爆破处理效果评价[R].长沙：长沙矿山研究院，2016：1-4.

[3]李科.银山矿露天采区内采空区的爆破处理[J].矿冶，2002，11（4）：12-16.

[4]蓝宇.大宝山矿1号主井采空区治理方案设计与实践[J].南方金属，2011（4）：42-44.

[5]张培波.中深孔爆破采矿实验[J].新疆有色金属，2012（5）：67-89.

（编辑：苗运平）

On Integrated Practice of Open-pit Deep Hole Blasting and Underground Goaf Treatment

ZENG Xianjing
（Guangdong Province Dabaoshan M ining Co.,Ltd.,Shaoguan Guangdong 512127）

An open-pitmetal mine is taken as an example to study the integrated practice of open-pit deep hole blasting and underground goaf treatment.Through the research and summary,with geological condition of roof thickness,integrity,strength and so on,the deep hole blasting for underground goaf is carried out.

open-pitmining,deep hole blasting,underground goaf

TD05

A

1672-1152（2017）02-0100-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.39

2016-12-14

曾宪静（1980—），男，广西钦州人，2004年毕业于广西大学，工学士，采矿工程师，主要从事采矿技术工作。