無補償空間爆破在阿舍勒銅礦中深孔充填采礦法中的成功應用

栗盼平

(新疆阿舍勒銅業股份有限公司 哈巴河 836700 )

1 概況

阿舍勒銅礦600～700中段，前期采用分段崩落中段空場嗣后充填的采礦方法，礦體上盤與凝灰巖接觸，下盤為玄武巖，整個采區礦巖極其破碎，而且礦巖性質極差，礦巖極不穩固，在用上述采礦方法進行一步棸回采中，2#、4#、6#、8#、20#采場650水平以上都發生了大面積的垮塌，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，只有對采礦方法重新進行研究和試驗。根據采區礦巖條件及一步驟回采的實際情況，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，第一、人工施工切割天井，危險系數較高，安全不能得到保障；第二、由于采場循環加快，給生產組織、采場的銜接帶來很大的困難；第三、切割工程量較大，施工成本較高。為此，為了解決這三個不利因素，決定利用充填體初凝期的可壓縮性，利用充填體可壓縮性作為爆破的補償空間，決定使用擠壓充填體爆破拉槽方式為采場爆破拉槽，因此該爆破技術成為分段分條采礦法的核心技術，它的成敗決定該方法能否成功使用。

2 技術方案設計

2.1 擠壓充填體料漿性能參數分析

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，充填體料漿的參數設計為：灰砂比：1：4、1：6，全尾砂：戈壁集料：3：7，充填體料漿濃度 75～77%，三天充填體強度達0.67Mpa，7天強度達0.92 Mpa，28天強度為1.5 Mpa，充填料漿輸送能力為100～140m3/h。1m3充填材料組成見表1。

表1 1m3充填材料組成

根據水泥、尾砂、戈壁集料的物理力學參數，求得 1m3充填體中該 3種固體材料的密度體積為0.5578m3，水和骨料之間的孔隙之和為0.442m3，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 16～17m，采幅寬度12m，為了減小采場頂板暴露面積，保證采場的穩定性，回采步距確定為6m。確定為6m回采步距還綜合考慮了采場出礦的因素，過大會造成采場殘礦過多，損失率高，給下分段的回采也帶來很大的困難。

2.3 擠壓爆破參數的選取

2.3.1 擠壓爆破參數的初選

擠壓爆破拉槽緊鄰膠結充填體，拉槽寬度臨采場充填體設計為 2.0m，擠壓排和加強排相間布置，擠壓排孔底距為 0.4～1.2m，正常排孔底距為1.4～2.2m，底部結構采用平底結構。排位布置：一、三、五排為擠壓欲裂排，二、四排為加強排，擠壓排與加強排排距為0.2m，加強排與擠壓排排距0.8m。首排擠壓層厚度為0.3m，加強排是做為擠壓排的加強爆破排，藥量單耗設計為 2.7kg/t。先期決定在617m分段20#采場進行試驗使用。

2.3.2 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7～10日之內，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，不利于采場的穩定；時間過長，由于后期充填體后期強度上升較快，強度較高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，使拉槽效果受到嚴重限制，達不到預期目的。

起爆方式為排間毫秒微差爆破，在 617m分段20#采場應用中，為了充分利用充填體的可壓縮性，保證擠壓效果，在 20#采場上盤分條充填高度達到13m以后，掘開617m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）0.8m以后，開始24h/d中孔穿孔作業，充填結束第七天，實施了首次擠壓爆破。本次爆破效果，擠壓槽只形成立槽，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。

2.3.3 擠壓爆破參數的修訂

由于第一次擠壓爆破效果未能達到預期目的，只形成立槽，爆破松動礦石擠死切割槽，采場頂部形成懸頂。經過對現場的爆破效果信息的采集與分析，結合施工實際，決定對擠壓爆破參數重新進行修訂。二次選擇擠壓爆破參數如下：為了控制爆破藥量，孔底距仍然為0.8～1.2m，取消擠壓排和加強排區分，各排布孔參數一致，擠壓切割槽寬度仍采用 2m，排距修訂為0.4m，首排擠壓層厚度調整為0.4m，該排距也有利于工人現場施工，減小了施工難度。應用采場為684m分段27#采場，藥量單耗控制在 2.8～3.0kg/t。

2.3.4 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 617m分段20#采場修訂了擠壓爆破參數，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，從成槽情況看，成槽寬度在 2～3m之間，切槽規整，破頂效果良好，灰砂比 1：4、1：6的膠結充填體基本沒有破壞，沒有大的垮落現象，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，基本不受破壞，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，抗破壞能力強，而且采場穩定，不會發生垮落現象，有效的控制了地壓對采場的破壞，達到了預期目的，使該技術得到了成功的運用。

3 采場生產能力及技術經濟指標

3.1 生產能力方面

在阿舍勒銅礦擠壓充填體爆破切割拉槽在分段分條采礦法中的成功應用，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在40天左右，運用擠壓充填體爆破拉槽以來，采場的采充循環周期縮減到15～20天之間。自2012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5500～7500t/月。

3.2 主要生產技術經濟指標

（1）采場生產能力

分段分條擠壓拉槽：5500～7500t/月

分段分條切割拉槽：3500～3800t/月

（2）貧化率：7.57～9.88%

（3）損失率：4.15～7.8%（含礦柱損失2.8%）

（4）一次炸藥單耗：分段分條擠壓拉槽采場：0.9～1.1kg/t

分段分條切割拉槽采場：0.37～0.5 kg/t

（5）充填成本：20.6元/t

其中：貧化率和損失率是礦山地質和測量質檢部門驗收的結果。

3.3 回采成本比較

由于運用擠壓爆破方式，分段分條采場的回采成本變化只表現在切割槽部分，其他均未變化。擠壓拉槽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，但節省了切割巷道和切割天井的工程量。現對684m分段20#切割拉槽和684m分段22#采場擠壓拉槽工程量統計對比表見表2。

表2 切割拉槽和擠壓拉槽工程量統計對比表

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

通過擠壓充填體爆破拉槽在阿舍勒銅礦成功的運用，很好的達到了預期目的和效果，使該技術成為在650～700中段的主要的采礦方法。擠壓爆破拉槽分段分條采礦法，有效的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定性。在生產任務重的情況下，直接減少了切割工程量，有效的解決了采場循環慢的問題，提高了回采效率，使生產能力大大提高。生產技術指標，控制效果也很明顯，損失率和貧化率都較分段崩落中段空場法明顯下降。從經濟效益來說，有效的降低了回采成本，方法先進，經濟效益明顯。

擠壓充填體爆破在礦巖性質極差，軟弱礦巖，礦巖極其破碎，采場暴露面不易過大的礦山具有很好的運用前景和應用價值，特別是在用充填采礦法的礦山，具有明顯的優勢。它能有效的控制采場塌方問題，能有效提高工程效率，提高采場回采效率，解決采場接替快的問題，并且和正常切割拉槽的采礦方法相比較，有較大的經濟效益，能有效降低采礦直接成本。所以，擠壓爆破切割拉槽采礦法，作為一種先進的采礦方法，易于廣泛推廣和應用。