萨热克铜矿中深孔爆破悬顶问题的探讨

张增胜

(新疆汇祥永金矿业有限公司)

萨热克铜矿始建于2010年，于2014年后半年建成投产。主要采用无底柱分段崩落法和分段空场嗣后充填法回采[1-2]，中深孔爆破。通过多年的实际生产，中深孔爆破悬顶问题一直给回采中带来安全和生产影响，结合矿山的实际情况和借鉴其他矿山的悬顶产生原因、处理方法和预防措施[3-4]。通过近年的实际操作和分析总结，中深孔爆破悬顶问题在回采中的影响大幅度降低，通过对萨热克铜矿中深孔爆破悬顶问题的产生原因、处理方法和预防措施的分析和总结，能给别的矿山带来借鉴。

1 回采流程

萨热克铜矿生产规模为日采选矿石3 500 t。采用斜坡道开拓，主要开采矿体为Ⅰ号和Ⅱ号矿体，呈东西走向，南倾，为缓倾斜矿体，矿体产状171°～186°∠1°～56°，走向长度747 m，平均厚度11.61 m，平均品位1.08%，矿体上盘围岩为灰色、紫红色钙质杂砂岩、粉细砂岩，下盘围岩为灰褐色砂岩，近矿围岩为灰褐色砾岩，局部构造较发育。该矿体主要采用无底柱分段崩落法回采，采场宽度14 m，长度按矿体倾向布置，分段高度15 m，采场中部布置切割井和切割槽、出矿进路，用HT-71施工向上扇形中深孔，孔径76 mm，正常排距1.8 m。

中深孔爆破使用岩石膨化硝铵炸药，装药采用BQF-100型装药器装药，从采场的切割槽开始后退爆破，每次爆破2排。

2 悬顶产生的原因

通过多年的生产实践，无论在生产管理，还是在回采工艺上，中深孔爆破技术[5]在萨热克铜矿已经很成熟。但是在生产实际中，由于各种原因，时常出现中深孔爆破悬顶问题，给矿山的安全生产带来一定的影响。经过对中深孔爆破悬顶原因的分析，发现产生悬顶的主要原因为下述几个方面。

2.1 地质因素

矿山在多年的生产活动中，矿体与上下盘围岩存在断层、节理等地质构造[6]，导致中深孔爆破出现悬顶几率占85%。特别是存在两组以上的断层、节理发育处，由于前排爆破震动和爆破冲击波挤压，将后排存在断层发育处挤压破坏炮孔造成悬顶，严重的情况下，造成后排无法进行正常装药爆破，必须在采取对应的处理后才能装药爆破。

2.2 中深孔设计因素

无底柱分段崩落法回采中深孔爆破设计相对容易，影响中深孔爆破效果的设计参数主要有以下几点。

(1)对上下分层巷道未进行实测或实测数据不准确，导致上下分层的高程及工程布置出现误差，人为因素造成炮孔位置出现偏差。孔深未达到设计要求，爆破时炸药传爆范围达不到要求，出现悬顶现象。

(2)孔底距设计过大，爆破时传爆范围达不到要求，导致爆破出现大块或悬顶。

(3)炮孔设计不合理，排距过大或排面的边孔设计孔深不够，爆破后形成悬顶。

(4)中深孔设计[7]时未进行现场实际考察地质情况，在断层、节理发育处设计炮孔未采取有效措施，导致爆破时出现悬顶。

2.3 施工质量因素

(1)中深孔施工质量。在无底柱分段崩落法回采中，中深孔的施工质量尤为重要。钻机的固定、钻孔角度及孔深是保证爆破效果的基本条件。在中深孔施工中由于钻机摆放不正，钻孔角度未按设计施工，孔深未达到设计深度或超出设计深度，导致施工的钻孔偏斜率较大，造成排间距增大，孔底距增大，超过设计孔深的钻孔破坏覆盖层使覆盖层的碎石掉入钻孔，从而影响爆破效果，导致爆破悬顶。

(2)装药爆破因素。该矿采用BQF-100型装药器装药，人工操作高压风管将散装炸药送入孔内。由于操作人员的经验不足，在装药中未把握好装药密度，使装药密度不均匀，造成爆轰不连续，甚至部分炮孔不能完全传爆，出现悬顶。

2.4 生产管理因素

该矿山按照矿体走向划分矿块进行回采[8]，在实际生产中，由于生产顺序等因素，造成爆破顺序未按照计划进行，相邻采场出现断层、节理等构造发育，遇到未按计划爆破时，先爆破岩性好的采场，就会带来构造发育的采场中深孔炮孔遭到破坏，后期爆破容易出现悬顶。

3 悬顶的处理方法

当中深孔爆破出现悬顶时，形成一定空间的采空区，这时需要技术人员对悬顶的空间、高程进行测量，结合之前的中深孔设计图纸和施工记录，制定出合理的悬顶处理方案。

3.1 补孔爆破法

使用HT-71台车，在产生悬顶的巷道里，依据测量数据和位置，退后几排施工前倾炮孔，使前倾炮孔直达悬顶位置和高度，依据现场情况，一般补打2～3排的前倾炮孔，补打的炮孔爆破时，装药只需要装悬顶部分的高度，剩余的炮孔使用炮泥填塞后，进行爆破，从而有效地处理了悬顶，在萨热克铜矿通常采用补孔爆破法处理悬顶。

3.2 自然冒落法

根据现场情况，由于矿体及围岩稳定性差，加上顶部已崩落覆盖的岩层自重力下，可以继续后排中深孔的正常爆破，使悬顶空间进一步增大，悬顶在不能自稳的情况下，受重力的作用冒落。但是这种方法处理悬顶人为无法控制冒落时间，在悬顶未冒落时需要做好安全防护工作。

3.3 重新施工切割槽法

通过现场察看和测量数据，在退后几排重新施工切割井和切割槽，形成新的爆破自由面，经过新的自由面爆破，使得最后接近悬顶的爆破排面将未处理的悬顶一次爆破。这种方法施工时间长、安全可靠，但是采矿成本增加。

3.4 相邻凿岩巷施工中深孔

通过对悬顶现场和相邻凿岩巷数据测量，掌握准确的悬顶位置和高度。通过平面图和剖面图分析对比，选择合适的凿岩巷位置施工中深孔，孔深施工到悬顶位置。在爆破前对已施工的炮孔进行孔深测量和清洗，确保炮孔位置达到悬顶位置和炮孔内无堵塞现象，新施工的炮孔爆破时装药只需要装悬顶部分的高度，剩余的炮孔使用炮泥填塞后，进行爆破，从而安全、高效地处理了悬顶。这种方法安全、施工时间短，但对施工钻机要求高。

4 悬顶的预防措施

4.1 增加加强排炮孔

通过多年生产实践证明，由于地质条件造成悬顶的达85%。所以在中深孔设计前对现场观察，在断层、节理发育处的中深孔设计要比正常时中深孔设计多增加炮孔数、减小排距及减小孔底距，这样在爆破时，使得炸药的炮轰范围更大，达到预期的爆破效果，消除爆破悬顶的问题。

4.2 合理减小排间距和孔底距

萨热克铜矿中深孔设计最早采用的排间距为2.0～2.4 m，孔底距为2.2～2.4 m，每次爆破2～3排。为了避免悬顶现象，现将排间距改为1.5～1.8 m，孔底距为1.8～2.0 m，每次爆破2排。改进后悬顶现象出现几率有所下降，但是炸药单耗增加，采矿成本明显增加。

4.3 加深炮孔

在实际生产中发现，在爆破后的采场顶部会预留0.5～1.5 m的矿体未爆掉。针对这种情况，在设计炮孔时，有意将炮孔深度加深0.5～1.5 m，这样可以达到预期的爆破效果。该方法使得中深孔工程量增加，装药量增加，同时增加了采矿成本。

4.4 加强装药管理

装药前要对比炮孔设计，对炮孔深度进行复测和吹洗，清理炮孔的堵塞物，在确定炮孔没有问题时，由经验丰富的主操手进行装药，装药时要均匀，使装药密度均匀无断续情况出现，这样会避免悬顶问题的发生。

4.5 加强生产管理

合理安排采场的回采顺序，掌握相邻采场的矿体及围岩情况，在保证回采计划有序推进时，优先考虑构造发育的采场先进性爆破，这样避免在爆破时破坏构造发育的炮孔。

5 总 结

萨热克铜矿在生产中，时常出现爆破悬顶现象，通过多次的悬顶处理试验和分析总结，在发生悬顶后采用补孔爆破法、自然冒落法、重新施工切割槽法或相邻凿岩巷施工中深孔都能很快的处理悬顶，进而为采场的后续回采提供了生产保障。总结悬顶产生的原因，采取了安全第一，预防为主的安全生产原则。目前矿山在爆破中出现悬顶的几率有所下降，出现爆破悬顶也能安全有序的进行处理，为矿山的长期发展带来保障。