束狀深孔爆破方案在冬瓜山銅礦的應用

2011-06-12 07:58:00陸正來王發芝

有色金屬(礦山部分) 2011年4期

陸正來, 王發芝

(銅陵有色金屬集團股份有限公司冬瓜山銅礦，安徽銅陵244031)

引言

銅陵有色冬瓜山銅礦是我國首座開采千米、日產萬噸的特大型金屬礦山。礦段采用階段空場嗣后充填采礦法，采場以盤區形式布置，盤區垂直礦體走向，寬度為100 m，長度為礦體的傾向長度，采場沿礦體走向布置，塹溝式底部結構，鏟運機進路出礦[1]。因此，礦床的賦存狀況及產狀要滿足1萬t/d的持續生產能力，必須采取強化開采措施。因此，新技術的推廣應用對實現礦山可持續發展顯得十分重要[2]。

1 礦床地質條件

冬瓜山礦床是大型銅硫礦床，埋藏深、含硫高、規模大，主礦體長1 810 m，平均寬500 m，平均厚37.5 m，賦存標高為-690～-1 007 m[3-6]。

冬瓜山礦體由易選和難選兩種性質的礦石組成：上部礦體是易選的含銅磁黃鐵礦，f系數15～20，平均厚度為30.5 m，較穩固；下部礦體是難選的含銅蛇紋巖，包含蛇紋巖、綠泥石、滑石、石膏等強度低的礦物，f系數3～10，平均厚度為7 m，整體穩固性較差。礦體頂板巖性以棲霞組—黃龍—龍山組大理巖為主，f系數6～11，穩固性較好；礦體底板巖性為砂巖、石英砂巖，f系數12～23，穩固性一般。

2 采場參數及鑿巖參數的確定

2.1 采場參數

采場參數在冬瓜山礦體總體設計中已確定：礦房采場長82 m，礦柱采場長78 m，寬度均為18 m，高度為礦體的垂直厚度[7]。

2.2 鑿巖參數

采場拉底采用SimbaH1354鑿巖機在塹溝巷道內向上鑿扇形中深孔。炮孔深度9～11 m，炮孔直徑76 mm，排距1.6 m，孔底距2.2～2.6 m，每排7～9個孔，均為55°以上炮孔，相鄰排之間孔底呈梅花交錯布置。采場束狀深孔采用Simba261高風壓潛孔鉆機鑿下向垂直深孔，炮孔直徑Φ165 mm，炮孔深度貫穿鑿巖硐室底板和拉底層頂板之間。

3 束狀深孔爆破機理及布孔參數

通過在獅子山銅礦進行大直徑束狀深孔盤區崩落采礦法試驗和應用研究，結果表明：大直徑束狀深孔爆破技術具有作業效率高、改善作業環境、采場結構簡單、便于地壓控制等顯著優點，在相同爆破條件下，可以獲得更好的爆破效果[8]。根據冬瓜山礦床的特點與開采技術條件，厚大緩傾斜礦體采用階段空場嗣后充填采礦法，采用大直徑束狀深孔當量球形藥包爆破工藝。通過爆破漏斗試驗，束孔乳化硝銨炸藥最大比能V0/W=0.196，大孔比能V0/W=0.049，等效束狀孔爆破與大孔爆破進行比較，等效束狀孔爆破明顯比大孔爆破好。

由數個間距為3～8倍孔徑的密集平行深孔組成一束孔，束孔(直徑d)同時起爆，對周圍巖體的作用視同一個更大直徑(等效直徑D)炮孔的裝藥的爆破作用。

束狀孔布孔參數[9]：5個孔為一束，形成邊長為0.825 m的正五邊形，束狀孔之間中心距為7 m；硐室邊界孔離束狀孔中心為5.5 m，布置2個大孔為一組，一組內孔距0.825 m，兩組孔中心距為7 m，端幫為垂直平行單孔，間距為3.6 m，以控制采場邊界。

4 采場爆破方案

隨著束狀孔爆破在冬瓜山礦床的廣泛應用，目前礦房采場的束狀孔爆破方案有下面兩種：

方案一：采場的所有束狀孔整體起爆，爆高7 m；破頂高度控制在12～14 m，見圖1。

圖1 爆破范圍及雷管分布

方案二：先在采場中間用束狀孔拉槽，形成側向崩礦空間，見圖2；待爆到一定的高度后，再對其余束狀、邊孔進行側向崩礦；破頂時爆高控制在10～12 m，采場所有孔一次性崩落(同圖1)。

圖2 拉槽爆破范圍及雷管分布

5 裝藥結構及起爆順序和網絡

5.1 束孔爆破裝藥結構

圖3 方案一裝藥結構

圖4 方案二裝藥結構

方案一裝藥結構(見圖3)：按0.4～0.8倍的最小抵抗線要求，堵塞長度取3 m，在距孔底0.5 m處堵孔，然后充填2～2.5 m河砂。裝藥采用連續裝藥，每孔裝8條藥，炸藥直徑為140 mm，裝藥長度為4 m，共計72 kg，上部堵塞3 m河砂；采用雙導爆索孔內全長起爆方式起爆炸藥，將雙導爆索綁于袋裝乳化炸藥上，放到孔底，裝藥至設計高度；破頂裝藥結構：孔底堵塞2 m，連續裝藥4 m，中間堵塞0.5 m，再連續裝藥4 m，孔口堵塞2 m。

方案二裝藥結構(見圖4)：拉槽及破頂孔的裝藥結構與方案一相同，側崩孔孔底堵塞3 m，連續裝藥3 m/6條/54 kg，中間再堵塞3 m，再連續裝藥3 m，以此類推，起爆方式與方案一相同；破頂裝藥結構：孔底堵塞1.5 m，連續裝藥3.5 m，中間堵塞0.5 m，再連續裝藥3.5 m，孔口堵塞2 m。

5.2 起爆順序

方案一首先起爆采場中首爆束狀深孔，然后起爆采場兩側及兩端深孔(具體順序見圖1)；方案二拉槽起爆順序如圖2所示，側崩爆破順序為先起爆槽區邊的束孔，再起爆邊孔。束孔內各孔同時起爆，束孔、邊孔采用孔口和孔內微差起爆。

5.3 起爆網絡

孔內采用雙導爆索起爆炸藥，放至每個炮孔距孔口10 cm處，在孔內雙導爆索上連接兩發非電雷管，孔口由兩發雷管起爆環形導爆索，主起爆網絡采用單導爆索雙回路環形起爆系統。起爆網絡如圖5所示。

圖5 爆破網絡

6 結語

通過對兩種方案的比較，可以總結出：方案一每次爆破的炸藥用量較大，一次性采礦量也較大，但是每個孔都要進行多次裝藥，在多次爆破后對孔口、孔壁的破壞較嚴重，影響下次裝藥；方案二靈活多變，側崩時爆高及范圍可根據需要適當調整，側崩孔爆破次數減少，對孔的保護較好。單孔爆破次數較少，工人勞動強度減少。爆破施工技術要求降低，容易實施，但前期拉槽產量較小，后期產量可達到要求。最大一響藥量大，地震波較大(見圖6、7)。

可供類似礦山爆破借鑒的主要經驗有：

1)控制深孔偏斜率，其孔底偏斜隨著深度的加深而增大，由于束孔孔間距為0.825 m，容易造成大孔之間的貫通，將形成一邊抵抗線增大，一邊抵抗線減小，影響爆破效果，導致大塊率增加。

2)為了減少下向爆破沖擊波對出礦進路眉線產生的破壞作用，我們采取在采場底部預留礦石墊層進行保護，高度控制在出礦進路眉線高3 m以上。