安徽铜陵冬瓜山铜矿深孔爆破采场破顶率提高措施

2018-12-21周强唐恺

现代矿业 2018年11期

周强唐恺

(1.铜陵有色集团公司冬瓜山铜矿；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

现阶段，冬瓜山铜矿采用大直径深孔嗣后充填采矿法生产，大孔凿岩采用Simba261潜孔钻机凿直径165 mm下向平行深孔[1]，炮孔深度贯穿凿岩硐室底板和拉底层顶板之间，孔间距和排距分别为3.0～3.5 m，凿岩机1次钻凿完1个采场的全部炮孔，分次装药爆破，爆破采用普通乳化油炸药[2-6]。以切割槽和拉低层为自由面分段倒梯段侧向崩矿，边界孔与充填体的间距控制在2.2～2.5 m。如果采场破顶效果差，将造成后续爆破最小抵抗线增大，甚至产生过挤压现象，并且采矿损失率也会急剧增加[7-9]。因此，有必要提高该矿采场破顶率。

1 前期调查分析

通过调查发现，冬瓜山铜矿2015年采场深孔爆破破顶率为93.7%(图1)，本研究拟将其提高至98%以上。通过调查采用同类型爆破方法的矿山(江西德兴铜矿、金川二矿、凡口铅锌矿、云南东川铜矿)的采场破顶情况(图1)，可知：该类矿山的采场破顶率大体优于冬瓜山铜矿，可见，该矿采场破顶率有一定的提升空间。

图1 矿山采场破顶率统计结果

通过调查统计与本研究生产条件(爆破规模、炸药类型、岩石结构等)相似的冬瓜山铜矿12个采场破顶率(图2)，可知：56-7#、54-19#采场破顶率均超过采场破顶率目标值98%，反应出本研究大幅提升该矿采场破顶率具有可行性。

图2 冬瓜山铜矿采场破顶统计结果

2 采场破顶率低的原因

冬瓜山铜矿采场破顶率低的原因为：①槽孔布置形式欠妥，依据相关标准，槽孔数量应控制在13个，保证边孔不受破坏，通过随机抽取6个采场进行统计，发现槽孔数量无法满足上述标准；②起爆雷管段别多，一般来说，雷管段别应控制在10个段次，通过随机调取50-17#、54-19#、56-7#、58-22#采场资料，并对雷管段次进行了统计，发现雷管段次均为11个段次，不满足上述要求；③开孔坐标误差大，孔口位置与设计值的偏差应小于15 cm，通过随机抽查3个采场各槽孔孔口坐标偏差数据，发现槽孔孔口坐标偏差均小于15 cm，可见，开孔坐标误差大并非造成深孔破顶率低的原因；④破顶预留高度过大，破顶高度不宜小于11 m，通过调取采场图纸等实测资料，可知采场破顶高度平均为11.6 m，满足要求，因而破顶预留高度过大并非深孔破顶率低的主要原因；⑤孔底损坏严重，一般来说，大孔爆破孔底堵塞距孔底0.5 m，填砂深度不宜小于0.8～1.0 m，孔底堵塞铁丝在孔口由毛竹固定，通过采场调查分析，孔底堵塞段距孔底平均为0.93 m，满足上述要求，因而孔底损坏严重并非深孔破顶率低的主要原因；⑥孔口堵塞预留长度小，一般来说，大爆破孔孔口堵孔长度应控制在0.4～0.5 m，通过调查发现，采场槽孔装药完毕后槽孔孔口堵塞不规范，炮孔堵塞长度为0.25 m，不满足上述标准。综合分析可知，槽孔布置形式欠妥、起爆雷管段别多和孔口堵塞预留长度小为该矿采场破顶率低的主要原因。

3 技术措施

根据上述分析，本研究提出了如表1所示的技术措施。

(1)选择合理的槽孔布置形式。布孔设计时将原设计的槽区排距及孔底距由3 m调整为2.8 m，从而提高爆破效果、降低大块率、减少二次破碎次数；将原设计槽区的17个槽孔减少至13个槽孔，同时要求采矿、测量技术人员及时进行现场监督，确保施工质量。

(2)调整装药结构。根据采场现场情况调整装药结构，炮孔堵塞段长度为2 m(距孔底0.5 m处堵水泥坨，后充填1.5 m黄沙)，采用连续装药方式，药包直径为140 mm，装药长度为4 m，单槽孔药量为72 kg，孔口堵塞预留长度为0.4～0.5 m，单槽孔爆高8 m。孔内采用双非电雷管直接起爆炸药，而后依据雷管段次传爆，实现采场破顶。

(3)减少起爆雷管段别。①缩小采场破顶范围，由原来的5排孔破顶调整为4排孔破顶；②减少雷管段次，由2～18段调整为2～13段。

4 效果分析

上述措施实施后，对冬瓜山铜矿6个采场采空区进行了实测(表2)，发现采场破顶率由93.7%提高至98.9%左右，达到了预期目标。

表2 采场破顶率计算结果

由表2可知：6个采场的破顶设计矿量为53 581 t，按照以往的采场破顶率(93.7%)计算的破顶矿量约为50 205.4 t，按照本研究获得的采场破顶率(98.9%)计算的破顶矿量约为52 991.6 t，可见通过提高采场破顶率后，多采出2 786.2 t。按照400元/t 矿石价格以及开采成本4.8元/t计算，可获得110万元左右利润，经济效益显著。