堑沟底部结构VCR法拉槽爆破在某矿山的应用

2022-12-06李斌，江鹏

黄金 2022年11期

李斌，江鹏

(紫金矿业集团股份有限公司紫金山金铜矿)

引言

某矿山深部铜矿床属于大型斑岩铜矿床，矿石自然类型主要为斑岩型硫化铜矿石，其次为隐爆碎屑岩型硫化铜矿石和英安玢岩型硫化铜矿石，属中等坚硬岩石。矿体呈东西走向，矿石工业类型为含硫砷的单一硫化铜矿石。目前，该矿山开采范围为100～-100 m，已形成斜坡道、平硐、盲竖井联合开拓形式，设计生产能力5 000 t/d，垂直矿体走向布置采场，矿房尺寸长×宽×高为(50～70)m×15 m×(50～100)m，运输巷、回风巷沿矿体东西向布置，各中段拥有完整的通风系统。

该矿山采用大直径深孔充填采矿法开采，采场分段高度50 m，前期回采0～-100 m水平矿房时，在-100 m中段布置堑沟的底部结构，在矿体下盘布置出矿巷道，每隔10～12 m布置1条穿脉出矿进路，以45°掘进至矿房底部集矿堑沟。因矿床分矿房、矿柱两步骤回采，矿房回采完成后再回收矿柱，矿柱内的出矿进路顶板被爆破挑高用作矿房出矿的装矿点，导致回采矿柱时，矿柱底部被挑高区域无法凿岩形成扇形中深孔，造成矿柱回收困难。因此，亟需对现有的施工工艺进行优化，以达到安全高效回收矿柱，提高企业经济效益的目的。

1 施工工艺优化

底部结构是采场结构的重要组成部分，在很大程度上决定着采场的生产能力及其他技术经济指标。目前，底部结构一般分为平底受矿底部结构或V型堑沟受矿底部结构，通过钻凿上向扇形中深孔爆破扩刷而成[1-3]。为形成底部结构拉槽，阿舍勒铜矿采用无切割井拉槽法(又称炮孔拉槽法),特点是不施工切割天井,仅在切割巷道中施工不同角度的扇形中深孔，采用微差起爆，一次或分次爆破形成切割槽。该方法利用施工的切割巷道作为爆破自由面，使用微差起爆，先起爆中间孔，再起爆两侧斜孔，先起爆钻孔形成的空间作为后续爆破的补偿空间，拉槽高度交替上升，最终形成设计高度的切割槽[4]。保山金厂河矿则是首先由采场底部受矿硐室掘进和出矿巷道同等断面的巷道作为拉底巷道，再通过扩刷方式的不同进而形成平底受矿底部结构或V型堑沟受矿底部结构[5]。五龙沟金矿针对无底柱分段崩落采矿法(分层凿岩分层出矿)采矿损失贫化大，采场生产能力制约矿山发展等问题,以大中段、大间距高效放矿为实际需要,采用无切井拉槽法和扇形中深孔爆破联合拉槽形成堑沟式底部结构，开展了VCR采矿法试验研究及应用，生产实践表明:该方法具有生产安全，爆破质量好，生产能力高等优点[6]。凡口铅锌矿采用下部硐室用凿岩台车钻凿上向中深孔爆破与在上部硐室用潜孔钻机钻凿下向炮孔爆破联合拉槽和侧向崩矿的技术方案对原有拉槽方法进行改进[7]。在结合现场实际和借鉴相似矿山经验的基础上，该矿山提出由上部延伸下向大孔代替中深孔形成爆破补偿空间,具体做法是：

矿柱内大孔凿岩硐室采用双排巷形式布置(见图1)。回采矿石时，在矿房南北两端交错布置硐室开口，平行施工2条巷道，巷道断面呈四分之一三心拱形，规格根据矿柱回采边界可分为5.5 m×4.1 m、4 m×4 m、5 m×4.1 m，2条巷道之间预留3.0 m宽的安全间柱，安全间柱沿硐室长轴方向以长条形布置在矿房正中央。双排巷道形成后在条形安全间柱两端分别施工贯通口作为人形通道，贯通口规格约2.0 m×2.0 m，间柱中央再扩刷形成4.5 m通道作为切割天井拉槽区域，便于天井和拉槽孔的施工作业。

图1 凿岩硐室双排巷布置平面图

优化前使用切割天井作为拉槽爆破的补偿空间，底部由中深孔爆破形成堑沟，堑沟底部结构上方由大孔爆破形成条形空腔作为大孔侧向崩矿所需补偿空间。优化后，取消了切割天井，同时将凿岩硐室VCR拉槽区域的大孔向下延伸替代了切割天井周边几排上向扇形中深孔，并对大孔的布置形式进行了调整(见图2)。

图2 VCR拉槽爆破补偿空间施工示意图

2 现场试验及效果

按照优化后的施工工艺，选取典型的矿柱作为现场工业试验研究对象，进行经济效益分析对比。

1)施工成本方面。与VCR拉槽布置形式相比，原切割天井布置形式大孔施工量较少，但天井钻机成井、底部堑沟中深孔施工成本较高。对切割天井布置形式和VCR拉槽布置形式进行施工成本核算，具体成本计算结果见表1。经过对比发现，VCR拉槽布置形式单矿房成本降低约5.2万元，表明优化后的施工工艺能显著提高经济效益。

表1 不同施工工艺技术经济指标对比

2)现场施工效果对比。从凿岩施工的工程进度来看，天井钻机成井慢且底部扇形中深孔施工也需要时间，而VCR拉槽布置的方案节省了机械成井时间，省去了槽区扇形中深孔施工，切割天井方案较VCR拉槽施工多约20 d；从拉槽爆破到形成大孔大规模侧向崩矿来看，切割天井只需4～5次，而VCR拉槽爆破需13～15次，切割天井方案较VCR拉槽方案少约10次；从施工结果来看，VCR拉槽代替底部扇形中深孔能很好地形成底部堑沟结构(见图3)，综合来看，优化后的施工方案应用效果良好。