露天礦二次穿孔區域穿孔爆破施工的探討

楊榮彥,劉廣興

(洛陽欒川鉬業集團礦山公司, 河南欒川縣 471542)

露天礦二次穿孔區域穿孔爆破施工的探討

楊榮彥,劉廣興

(洛陽欒川鉬業集團礦山公司, 河南欒川縣 471542)

針對洛鉬集團礦山公司露天礦存在“二次穿孔區域”、“亂渣孔”的特點,創新地提出了“亂渣孔”穿孔及裝藥的改進措施,通過實施較好地解決了露天礦生產中這一特殊性及復雜性的難題。該實踐經驗可供其他類似情況的露天礦借鑒。

二次穿孔區域;空區處理;亂渣孔;穿孔作業;裝藥作業

洛鉬集團礦山公司是從事鉬鎢露天開采的現代化大型礦山企業,現生產能力為 30000 t/d。該礦山是由原來的地下開采轉而進行露天開采的,由于歷史原因和地采的不規范性,導致現在露天臺階采礦區域下部采空區多、規模大而且錯綜復雜。礦山在臺階正常推進之前,利用中深孔崩落的方法進行處理,讓臺階塌落充填下部采空區,這一施工過程礦山稱之為“空區處理”。在經過鏟裝之后,到下臺階原來經過空區處理的那部分區域稱之為“二次穿孔區域”。在該區域凡是成孔條件不好的孔稱之為“亂渣孔”。

由于塌落區一般不會完全塌實,巖體也不完全破碎,塌落區裂縫多、巖塊大,還有許多不確定因素,如小的空區、巖根、巖墻存在等。為了保障臺階有序推進,便于鏟裝,減少二次破碎,保證安全生產。在臺階推進到該區域時,礦山仍采用中深孔松動爆破技術進行穿孔爆破。但“二次穿孔區域”的特殊性及復雜性對穿孔及裝藥有很大的影響,增加了施工的難度。為此,針對該區域對穿孔及裝藥的影響進行分析、探討并采取了一定的措施,收到了良好的效果。

1 二次穿孔區域對穿孔的影響及措施

1.1 “二次穿孔區域”對穿孔的影響

(1)為了保證臺階的正常標高及場地的平整度,便于大型牙輪鉆機和大型電鏟的作業,一般在“二次穿孔區域”會留下數米虛渣。但虛渣的存在容易引起塌孔,增加了穿孔的難度。

(2)由于不穩定的巖體及大的石塊存在,裂隙發育,加之還有不確定的未塌實的小空區,在穿孔過程中,極易產生卡堵鉆機沖擊器、鉆頭甚至鉆桿的現象,從而帶來較大經濟損失,該情況本礦時有發生。

(3)鉆機在該區域穿孔時的工作效率低,成孔質量差。鉆機沖擊器、鉆頭及鉆桿的磨損嚴重、容易損壞,增加了穿孔成本。同時由于大量不確定因素的存在,還有埋鉆、塌孔甚至引起地面塌陷,危及機械及人員的安全。

1.2 穿孔作業中采取的措施

依據現場實際情況,尋找導致問題發生的各種因素,分析和梳理因素之間存在的關系。確定預防和消除的辦法,并采取針對性措施,主要做法如下:

(1)在該區域正常穿孔之前,打探測孔盡量弄清該臺階塌陷區及其外圍巖體賦存狀態,進一步核實虛渣的厚度及空區的存在。如果有空區存在,利用三維探測儀對空區進行掃描,確定空區的空間位置及空區范圍、形狀、高度、大小等,為穿孔設計提供詳細的基礎資料,做到穿孔前心中有數。

(2)結合實際情況,在確保安全的前提下適當調整前排抵抗線。若清渣情況下穿孔,可適當加大前排抵抗線 1～1.5 m。與正常區域穿孔相比,孔網參數適當調整。一般該區域用Φ250 mm鉆機施工。正常區域穿孔孔網參數為:排距 5 m,孔距 7～7.5 m;二次穿孔區域排距采用 5.5 m。

(3)在“二次穿孔區域”穿孔要備足黃土。鉆機施工過程遇到虛渣或破碎地帶,即鉆機打不出巖粉的地帶,可以將鉆桿提出,往孔中一次回填 1.5～2 m黃土,然后再開鉆。在鉆進時,要適當掌握水量及鉆進速度,通過鉆桿轉動及擠壓黃土可起到護壁的作用。有時為了增加黃土的粘度,可在黃土中加少量建筑用的白灰。經過以上反復作業,鉆機能較好地穿越破碎地帶,便于成孔。

(4)如果鉆機沒辦法回避空區,為防止卡鉆等問題發生。鉆機鉆至離空區頂 3 m左右時,要調整鉆機速度,改用小程鉆進。

(5)鉆機鉆到設計孔深時,一定要慢提鉆桿,防止破壞孔壁。鉆機挪離后,要注意護孔,盡量避免車輛等機械設備在孔位附近產生大的震動。礦山制作了一種類似鍋蓋形狀的鍍鋅鐵皮工具將孔口蓋住,以防止雨水等對孔的沖刷及破壞,防止二次塌孔。

(6)由于可能還有未知情況存在,為保障施工安全,要做好安全措施。加強對該區域地壓活動的監測,若有異常情況發生,所有人員一定要立即撤離現場到安全地方,待情況查明確保安全后,才準施工。在該區域施工一定要選用機械性能良好的設備。技術人員及操作工不僅要熟悉該區域情況,同時要有一定經驗和掌握技術要領,施工過程要注意觀察并做好各孔情況的記錄。

2 二次穿孔區域對爆破施工的影響及措施

2.1 二次穿孔區域對爆破施工的影響

“二次穿孔區域”的特殊性及復雜性增加了穿孔的難度。采取以上措施,成孔率有較大提高,孔深能較好地達到設計要求。但是各孔情況不一,仍有這樣幾種孔存在:一種是孔中部有較大的裂縫或小的未塌實區存在;另一種是孔底部有較大的裂縫或小的未塌實區存在;還有一種是沒有小的空區存在,黃土護壁卻沒完全封堵孔壁及孔底上的裂縫仍留有較多大小裂隙,這種孔比較普遍;再有一些孔具有以上多種因素。

“亂渣孔”的裝藥一直是一個令人頭疼的問題,因為現在露天礦山的炸藥主要有銨油炸藥和乳化炸藥,亂孔的縫隙和小的未塌實區會讓大量的炸藥流失,嚴重影響了爆破的質量。過去常用的裝藥方法是:對于第 1種孔,一般采用下部裝一部分炸藥,到中部未塌實區附近用硝酸銨編織袋裝少量炸藥,然后用鐵絲將其吊至未塌實區上方,再裝藥充填。這種方法最大的缺點是:如果孔中間有多處未塌實區,就會增加裝藥施工的難度,而且炸藥不集中,影響爆破效果。對于第 2種孔,一般采用乳化炸藥或用硝酸銨編織袋裝少量銨油炸藥,然后將其丟至孔底部,以防止炸藥流失。但是如果遇到底部有較大的未塌實區時,該方法就不起作用了。對于第 3種孔,常采用全部裝乳化炸藥或用硝酸銨編織袋裝少量銨油炸藥一點點放入孔中的辦法。

由于“亂渣孔”的孔壁不光滑,并且孔壁容易變形,石塊極易位移甚至坍塌,施工人員在施工時很難掌握。利用以上的方法在裝藥的過程中,極易堵塞炮孔。在處理堵塞炮孔時,可能損壞導爆管而產生盲炮,也可能發生大范圍坍塌而廢孔,還可能因炸藥與起爆藥包分離而拒爆。同時上述方法也難以保障裝藥線密度,使裝藥量難以達到設計要求。因以上因素的存在,很難達到良好的爆破效果。另外,由于大量使用乳化炸藥,增加了爆破成本。

2.2 對裝藥施工采取的措施

針對“亂渣孔”裝藥施工中存在的問題,創新發明了一種新型的實用技術,并取得了良好效果。

采用一種加長型柔性桶狀編織袋來進行裝藥,編織袋的工作內徑一般比孔內徑大 50 mm。新型裝藥裝置的具體操作過程為:

假定炮孔深 14 m、孔徑為Φ250 mm,炮孔中部有一個小的未塌實區,下部具有部分亂石,孔壁還有裂隙。設計裝銨油炸藥 320 kg,用一套起爆具,充填高度為 6 m。選用定制的Φ300 mm內徑長編織袋,長度根據孔的實際深度加長 1.5～2 m剪取,裝藥前,在長編織袋容器的一端內裝入少量巖粉 (以不堵炮孔為宜),扎緊封閉此端。然后將長編織袋沿炮孔拉直放至孔底,放的過程不能使長編織袋扭轉,保證長編織袋內腔順暢。在長編織袋放到孔底后,用刀片將編織袋出孔部分從中間割開,分為左右兩片,并在裝藥時安排兩人在相對方向拉緊以上兩片編織袋,另一人向袋內倒入炸藥,裝好底藥 120 kg(3袋)后,向袋中置入起爆體,然后倒入上部炸藥 200 kg(5袋),裝藥完畢后用巖粉進行充填 (見圖1)。這種孔也可用銨油混裝炸藥車直接向袋內裝藥,新型的實用裝置可保障裝藥過程中炸藥不會流失,同時又節省裝藥時間并使爆破質量得到保障,還減輕了人員勞動強度。

圖1 加長型柔性桶狀編織袋使用狀態

3 結 語

通過以上辦法,較好地解決了“二次穿孔區域”穿孔作業的難題,較理想地克服了“亂渣孔”影響裝藥的制約因素,安全、節約、高效地提高了爆破質量,能保證生產開采的需要,可以在類似情況的露天礦中借鑒應用。

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2010-10-25)

楊榮彥 (1966-),男,河南欒川人,助理工程師,1990年 6月畢業于昆明冶金專科學校,從事礦山測量及礦山開采技術工作。