擠壓爆破在阿舍勒銅礦充填采礦法中的成功應用

何良軍,李建國

(新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司, 新疆哈巴河縣 836700)

擠壓爆破在阿舍勒銅礦充填采礦法中的成功應用

何良軍,李建國

(新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司, 新疆哈巴河縣 836700)

利用膠結充填體的可壓縮性,采用擠壓爆破的方式擠壓膠結充填體,為采場爆破提供切割拉槽。該技術的成功運用,為阿舍勒銅礦解決了生產實際問題,而且降低了直接采礦成本。該技術現(xiàn)已在全礦推廣和運用。

膠結充填體;分段分條采礦法;擠壓爆破;切割拉槽

1 概 況

阿舍勒銅礦 650～700 m中段,前期采用分段崩落中段空場嗣后充填采礦法,礦體上盤與凝灰?guī)r接觸,下盤為玄武巖,整個采區(qū)礦巖極其破碎。在用上述采礦方法進行一步回采中,1#、3#、5#、7#、21#采場700 m水平以上都發(fā)生了大面積的垮塌,致使垮塌采場無法回采,相鄰采場的回采難度也進一步加大。為了解決采場垮塌,保證采場回采中頂板的安全,對采礦方法重新進行研究和試驗。根據(jù)采區(qū)礦巖條件及一步回采的實際情況,決定采用分段分條采礦法,該方法如果采用正常的切割拉槽,將導致掘進工程量劇增,采礦成本急劇上升,同時由于采場循環(huán)加快,將給生產組織、采場的銜接帶來很大的困難。為解決這兩個不利因素,決定利用充填體早期的可壓縮性,在充填體終凝之前使用擠壓充填體爆破拉槽方式為采場爆破拉槽。

2 技術方案設計

2.1 擠壓充填體料漿性能參數(shù)分析

阿舍勒銅礦井下采場采用尾砂-戈壁集料膠結充填,為保證擠壓爆破拉槽,設計充填體料漿的灰沙比為 1∶6;全尾砂 ∶戈壁集料為 3∶7;充填體料漿濃度 75%～77%,3 d充填體強度達 0.67 MPa,7 d強度達 0.92MPa,28 d強度為 1.5MPa,充填料漿輸送能力為 80～100 m3/h。各成分配比如下表1所示。

表1 1m3充填材料的組成

根據(jù)水泥、尾砂、戈壁集料的物理力學參數(shù),求得 1 m3充填體中,3種固體材料的密度體積為0.5578 m3,水和骨料之間的孔隙之和為 0.442 m3,其中部分水被骨料吸收,部分水被脫掉,充填體的可壓縮空間至少在 10%以上。當然,具體能壓縮多少主要取決于對充填體的施壓情況和充填體的力學性能,很難從理論上計算得出,只能通過試驗來確定。

2.2 采場結構參數(shù)的選取

由于采場回采采用中深孔,所以試驗采場分段高度仍然使用原來的分段高度 16～17 m,采幅寬度10 m,為了減小采場頂板暴露面積,保證采場的穩(wěn)定性,并綜合考慮采場出礦的因素,回采步距確定為5 m。

2.3 擠壓爆破參數(shù)的選取

(1)擠壓爆破參數(shù)的初選。拉槽寬度設計為2.0 m,擠壓排和加強排相間布置,擠壓排孔底距為0.8～1.2 m,正常排孔底距為 1.8～2.0 m,采用平底底部結構。排位布置上,1,3,5排為擠壓排,2,4排為加強排,擠壓排到加強排之間排距為 0.2 m,加強排到擠壓排之間排距 0.8 m,首排擠壓層厚度為0.3 m,藥量單耗設計為 2.7 kg/t。先期決定在 684 m分段 29#采場進行試驗。

(2)爆破控制及效果。為了保證充填體的可壓縮性,爆破時間必須控制在充填完畢后 7～10 d之內。若時間過早,由于充填體脫水較少,充填體初凝時間不充分,容易對整個充填體造成較大的破壞,不利于采場的穩(wěn)定;若時間過長,由于充填體后期強度上升較快,較高的充填體強度對擠壓效果影響較大,擠壓補償空間變小,容易造成擠死切割槽,使拉槽效果受達不到預期目的。起爆方式為排間毫秒微差爆破。為了充分利用充填體的可壓縮性,保證擠壓效果,在 29#采場上盤分條充填高度達到 13 m以后,掘開 684 m下盤充填擋墻,搶先充填體的掘進,掘進超采幅邊界(下盤眉縣口)0.8 m以后,開始 24 h/d中孔穿孔作業(yè),充填結束第 7天,實施了首次擠壓爆破。本次爆破只形成立槽,破碎、松動礦石擠死切割槽,并且擠壓槽并未形成破頂,未達到預期目的。

(3)擠壓爆破參數(shù)的修訂。第一次擠壓爆破后,通過分析,結合施工實際,決定對擠壓爆破參數(shù)重新進行修訂。為了控制爆破藥量,孔底距仍然為0.8～1.2 m,取消擠壓排和加強排的區(qū)分,各排布孔參數(shù)一致,擠壓切割槽寬度仍采用 2 m,排距修訂為0.4 m,首排擠壓層厚度調整為 0.4 m,該排距也有利于工人現(xiàn)場施工,減小了施工難度。應用采場為684 m分段 27#采場,藥量單耗控制在 2.8～3.0 kg/t。

(4)修訂后的擠壓爆破控制與效果。起爆方式仍然為排間毫秒微差爆破,在 684分段 27#采場修訂了擠壓爆破參數(shù),較好控制了爆破時間以后,運用擠壓爆破一次成槽取得了很好的效果。本次拉槽的成槽寬度在 2～3 m之間,切槽規(guī)整,破頂效果良好,灰砂比 1∶6的膠結充填體基本沒有破壞,沒有大的垮落現(xiàn)象,并完全能夠自立,并約有 30%～40%的首排擠壓層礦巖被壓入膠結充填體,和充填體一起形成再生巖。擠壓崩落礦巖中,充填體約占 10%左右,后期對下盤正常排進行爆破,擠壓充填體抗沖擊能力良好,基本不被破壞,并且自立能力良好。從整個回采過程看,擠壓膠結充填體一直保持自立,不垮落,而且采場也沒有發(fā)生垮落現(xiàn)象,有效的控制了地壓對采場的破壞,達到了預期目的。

3 采場生產能力及技術經濟指標

擠壓充填體爆破切割拉槽的成功應用,大大的提高了分段分條采場的生產能力,比利用切割拉槽分段分條采礦法效率提高一倍以上,利用切割拉槽,一個分段分條采場的采充循環(huán)在 40 d左右,運用擠壓充填體爆破拉槽以來,采場的采充循環(huán)周期縮減到 15～20 d。自 2006年 7月以來,運用擠壓爆破單個分段分條采場的生產能力平均為 5000～7000 t/月。

貧化率 9.57%～10.88%,損失率 4.18%～7.7%(含礦柱損失 2.8%)。一次炸藥單耗:分段分條擠壓拉槽采場 0.9～1.1 kg/t。分段分條切割拉槽采場 0.37～0.5 kg/t。充填成本 20.6元 /t。

運用擠壓爆破方式后,回采成本只是增加了切割槽的中孔鑿巖量和拉槽爆破的火工品材料,但節(jié)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#采場擠壓拉槽的工程量統(tǒng)計對比見表2。

表2 切割拉槽與擠壓拉槽的工程量對比

通過對兩種破槽方法的采場實際工程造價的測算,切割拉槽的分段分條采場回采成本比擠壓爆破拉槽的采場回采成本高出 4.7元/t,擠壓拉槽采礦法的直接成本明顯下降,經濟效益明顯。

4 結 語

擠壓充填體爆破拉槽在阿舍勒銅礦的運用,很好地達到了預期目的和效果,有效地解決了軟弱礦巖中采場容易垮塌的問題,保證了回采期采場的穩(wěn)定性;減少了切割工程量,加快了采場的作業(yè)循環(huán),提高了回采效率,使生產能力大大提高。同時,損失率和貧化率都較分段崩落中段空場法明顯下降,經濟效益明顯。

擠壓充填體爆破在礦巖性質極差的軟弱礦巖、破碎礦巖、采場暴露面不宜過大的礦山,具有很好的運用前景和價值,特別是用充填采礦法的礦山,具有明顯的優(yōu)勢。它能有效地控制采場塌方問題,且能提高采場回采效率,解決采場接替快慢的問題,并且和正常切割拉槽的采礦方法相比較,有很好的經濟效益,能有效降低采礦直接成本。

[1] 解世俊.金屬礦山床底下開采(第二版)[M].北京:冶金出版社,1980.

[2] 北京有色冶金設計研究總院.采礦設計手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1987.

2009-08-26)

何良軍(1971-),甘肅靜寧人,工程師,主要從事采礦技術的現(xiàn)場施工與管理工作。