銅采場668（五）采空區爆破處理實踐

摘要：大寶山礦凡洞銅礦由地采轉為露采后，遺留下許多未充填處理的采空區，給露天開采帶來了安全隱患。本文介紹銅采場685層面39線668（五）采空區的處理方案制定、選取，實施情況及爆破效果等，文中詳細闡述了有關爆破參數的確定，以及露天隨臺階爆破處理采空區這種方法應該注意的具體事項，很有借鑒價值。

關鍵詞：銅采場；臺階爆破；采空區；爆破處理

銅礦采場為一山坡露天礦，目前開采高度由709m逐層降至673m，臺階高度為12m。采用設備為1.8m3挖掘機，型號為宣化CM351型潛孔鉆機鑿孔和10m3自卸式汽車運輸。由于在開采境界內35-51線700-630m水平段，有大量原井下開采遺留的未充填采空區，給目前的露天臺階開采帶來嚴重的安全隱患。為確保露天采場順利進行，必須在充分研究的基礎上實施爆破處理。

668（五）采空區位于685m層面372-39線，為原后期坑668m中段采礦所遺留下來未充填的采空區（見圖1）。該采空區通過地質鉆孔探明并三維激光掃描儀掃描后發現，實際采空區面積為440m2，體積為2200m3，空區平均高度為5m，頂板厚度為12.74m，頂板高層為673m，底板高層為666m，采空區最大跨度為25m。參數見表1：

表1 668（五）采空區參數

空區頂板標高（m）空區底板標高（m）頂板厚度（m）空區最大跨度（m）空區高度（m）空區面積（m2）

672.26665.9612.7425.06.30440.0

1.采空區地質情況

根據地質勘察資料，668（五）號采空區頂板大部分為銅硫礦石，圍巖為矽卡巖，巖體條件較好，普氏系數?=10～12，根據長沙礦山院實驗表明，巖石松散系數為1.4。

2.處理方案的選取

地下采礦轉露天開采后，地下采空區的處理主要是消除隱伏空洞和殘留井巷空間，同時還要消除空區內以及周邊隱伏的礦（巖）柱，以確保露采作業的安全。因此，處理方案應當滿足以下要求：

（1）必須適合各種類型空區的形態和各種礦巖分布，必須保證處理效果和處理過程中作業人員和設備的安全。

（2）要充分利用現有的露采工藝和設備，減少工程投資，降低處理費用。

（3）提高處理效率，縮短處理周期，減少對露采生產的影響。

地下采空區處理方案可分為兩大類：一是地下處理，包括地下爆破和地下充填；二是露天處理，主要有露天爆破和露天充填。根據空區的特征，從處理的任務和要求出發，結合銅礦露采生產的實際，選用了露天爆破處理方案，即露天隨臺階爆破而充填空區的方法。該方法的工藝是：根據探測獲得的空區實際位置，選擇臺階處理水平。隨露采臺階的下降，在選定的臺階水平上，按設計向下部的空區鉆鑿炮孔，編制爆破方案，實施空區爆破處理施工；達到安全處理空區，同時又正常開采臺階的目的。露天隨臺階爆破處理方案具有以下突出的優點：

（1）沿用了現行的露天開采工藝，技術簡單、周期短、進度快。

（2）利用現有的露采生產設備，投資省、處理費用低。

（3）處理施工的各項作業均在地面進行，工作條件好、作業安全。

（4）處理過程中，還可以對空區進行補充探測，因此可靠性較高。

3.爆破參數的確定

3.1炸藥單耗

為確保采空區頂板完全被炸跨且爆破后塊度盡可能小使得采空區完全被充填而又不產生很遠的飛石。我們在設計和實施爆破中，按所在區域的巖性，選取了經該礦生產實踐驗證的炸藥單耗，q =0.5-0.70kg/t巖石；炮孔單位長度裝藥量為12kg/m。經實踐爆破效果較好，經濟上也較為合理。

3.2 孔網布置

孔網設計中，首先要使單孔所負擔的爆破巖體的單耗達到合理的選定值，并盡量使各孔爆破能量在整個爆區均勻分布，達到爆破塊度均勻的目的。孔網參數有排距a 和孔距b，單孔負擔爆破面積（s =a·b）可根據選定的單耗來確定：

S =Q/qHγ式中：Q 為正常炮孔裝藥量；H 為裝藥高度；γ為礦巖容重；孔、排距比（m =b/a）值，在1.1～1.4間選取，對于矽卡巖m 取1.15。經生產實踐證明：排距a 在4.0～4.5m間選取，孔距b在4.5～5.0m間選取較為合理。因此孔網參數采用：4×4m，見圖2，炮孔共57個。孔深要求打穿采空區頂板，深度11.7-17.5m之間。

圖2

3.3炮孔填塞長度

本次爆破采用連續柱狀裝藥，上部充填高度為3.5m。采用同段雙發起爆藥包起爆。透孔應先吊孔堵塞，在下部充填1.5m后再進行裝藥，上部采用細巖粉密實充填。炮孔裝藥結構和堵塞見圖3

炮孔裝藥結構和堵塞示意圖

3.4炮孔藥量分配

由于一個爆區內各排孔爆破約束條件有差別，因此在設計處理炮孔裝藥量時，是根據該采空區在實施處理的爆破臺階內的空間形態、炮孔深度和炮孔與空區邊界距離大小，以及前后排裝藥量要求來選取和調整的。

3.5爆破網絡與段別

爆破起爆網絡采用礦山目前使用的地表逐孔網絡連接，孔內雙發非電毫秒延期雷管分段起爆，穿孔裝藥結構為連續柱狀裝藥，未穿孔使用分段裝藥。爆破首先進行掏槽孔起爆，后排孔以掏槽孔為自由面排間微差逐排起爆。為保護中心硐及周邊設施不受爆破影響，爆破過程中，分7段起爆，起爆時間為250ms。

4.施工過程中遇到的問題及采取措施

（1）在穿孔過程中，打到29#、30#、32#孔時，發現采空區高度為10-15m，遠大于原采空區高度，經分析資料確定為民采非法在650中段盜采所形成，為確保安全，在周邊增加了4個探孔，其中有3個發現空區，均在采空區掃描邊界線之外。

（2）裝藥。現場裝藥過程中有4個空出現塌孔不能裝藥，所以實際裝藥孔數為50個。在現場裝藥過程中，有以下幾個問題出現：①多次出現炮孔中間位置出現空區，大小不一，影響了現場裝藥速度；②炮孔由于受雨水侵蝕，出現塌孔、孔內積水以及孔內石子卡孔現象，甚至在裝藥過程中還出現在裝藥前測孔內未積水，裝藥進行到一半過程的時候，孔內突然出水現象；③現場在作業過程中，間斷下著陣雨，在裝藥、聯網過程中一直進行防水工作。

5.爆破效果及評價

5.1爆破效果

爆破較為順利，無盲炮和飛石現象，塊度相對均勻，爆破后下沉最大深度約8m，空區范圍整體下沉約2m。根據爆破前、后地形圖，計算爆破沉陷方量為2033m3。

5.2評價

（1）本次爆破基本成功，達到處理采空區目的。

（2）在采空區范圍內，大采空區隱患已經消除，但是小型采空區隱患未必消除。在生產過程中，要實施鉆探認證，確保安全。

（3）爆破采空區位置西南方向372-37線的區域，推斷下方隱伏大型采空區，采剝作業切不可快速推進，一定要先探后進。

6.結語

668（五）采空區的成功爆破處理，達到了預期效果。通過此次成功爆破處理采空區，一方面消除了采場安全隱患；另一方面使我們得到了寶貴經驗，為今后的采空區防治奠定基石。

參考文獻

〔1〕王森.德興銅礦坑采轉露采采空區的處理[J].江西銅業工程，1996（1）：5.

〔2〕查克兵.優化爆破設計———提高難爆礦巖爆破效果[J].有色礦山，1999（增刊）：12.