安徽銅陵冬瓜山銅礦深孔爆破采場(chǎng)破頂率提高措施

周 強(qiáng) 唐 愷

(1.銅陵有色集團(tuán)公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

現(xiàn)階段，冬瓜山銅礦采用大直徑深孔嗣后充填采礦法生產(chǎn)，大孔鑿巖采用Simba261潛孔鉆機(jī)鑿直徑165 mm下向平行深孔[1]，炮孔深度貫穿鑿巖硐室底板和拉底層頂板之間，孔間距和排距分別為3.0～3.5 m，鑿巖機(jī)1次鉆鑿?fù)?個(gè)采場(chǎng)的全部炮孔，分次裝藥爆破，爆破采用普通乳化油炸藥[2-6]。以切割槽和拉低層為自由面分段倒梯段側(cè)向崩礦，邊界孔與充填體的間距控制在2.2～2.5 m。如果采場(chǎng)破頂效果差，將造成后續(xù)爆破最小抵抗線增大，甚至產(chǎn)生過(guò)擠壓現(xiàn)象，并且采礦損失率也會(huì)急劇增加[7-9]。因此，有必要提高該礦采場(chǎng)破頂率。

1 前期調(diào)查分析

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，冬瓜山銅礦2015年采場(chǎng)深孔爆破破頂率為93.7%(圖1)，本研究擬將其提高至98%以上。通過(guò)調(diào)查采用同類型爆破方法的礦山(江西德興銅礦、金川二礦、凡口鉛鋅礦、云南東川銅礦)的采場(chǎng)破頂情況(圖1)，可知：該類礦山的采場(chǎng)破頂率大體優(yōu)于冬瓜山銅礦，可見(jiàn)，該礦采場(chǎng)破頂率有一定的提升空間。

圖1 礦山采場(chǎng)破頂率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)與本研究生產(chǎn)條件(爆破規(guī)模、炸藥類型、巖石結(jié)構(gòu)等)相似的冬瓜山銅礦12個(gè)采場(chǎng)破頂率(圖2)，可知：56-7#、54-19#采場(chǎng)破頂率均超過(guò)采場(chǎng)破頂率目標(biāo)值98%，反應(yīng)出本研究大幅提升該礦采場(chǎng)破頂率具有可行性。

圖2 冬瓜山銅礦采場(chǎng)破頂統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2 采場(chǎng)破頂率低的原因

冬瓜山銅礦采場(chǎng)破頂率低的原因?yàn)椋孩俨劭撞贾眯问角吠祝罁?jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，槽孔數(shù)量應(yīng)控制在13個(gè)，保證邊孔不受破壞，通過(guò)隨機(jī)抽取6個(gè)采場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)槽孔數(shù)量無(wú)法滿足上述標(biāo)準(zhǔn)；②起爆雷管段別多，一般來(lái)說(shuō)，雷管段別應(yīng)控制在10個(gè)段次，通過(guò)隨機(jī)調(diào)取50-17#、54-19#、56-7#、58-22#采場(chǎng)資料，并對(duì)雷管段次進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)雷管段次均為11個(gè)段次，不滿足上述要求；③開(kāi)孔坐標(biāo)誤差大，孔口位置與設(shè)計(jì)值的偏差應(yīng)小于15 cm，通過(guò)隨機(jī)抽查3個(gè)采場(chǎng)各槽孔孔口坐標(biāo)偏差數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)槽孔孔口坐標(biāo)偏差均小于15 cm，可見(jiàn)，開(kāi)孔坐標(biāo)誤差大并非造成深孔破頂率低的原因；④破頂預(yù)留高度過(guò)大，破頂高度不宜小于11 m，通過(guò)調(diào)取采場(chǎng)圖紙等實(shí)測(cè)資料，可知采場(chǎng)破頂高度平均為11.6 m，滿足要求，因而破頂預(yù)留高度過(guò)大并非深孔破頂率低的主要原因；⑤孔底損壞嚴(yán)重，一般來(lái)說(shuō)，大孔爆破孔底堵塞距孔底0.5 m，填砂深度不宜小于0.8～1.0 m，孔底堵塞鐵絲在孔口由毛竹固定，通過(guò)采場(chǎng)調(diào)查分析，孔底堵塞段距孔底平均為0.93 m，滿足上述要求，因而孔底損壞嚴(yán)重并非深孔破頂率低的主要原因；⑥孔口堵塞預(yù)留長(zhǎng)度小，一般來(lái)說(shuō)，大爆破孔孔口堵孔長(zhǎng)度應(yīng)控制在0.4～0.5 m，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采場(chǎng)槽孔裝藥完畢后槽孔孔口堵塞不規(guī)范，炮孔堵塞長(zhǎng)度為0.25 m，不滿足上述標(biāo)準(zhǔn)。綜合分析可知，槽孔布置形式欠妥、起爆雷管段別多和孔口堵塞預(yù)留長(zhǎng)度小為該礦采場(chǎng)破頂率低的主要原因。

3 技術(shù)措施

根據(jù)上述分析，本研究提出了如表1所示的技術(shù)措施。

(1)選擇合理的槽孔布置形式。布孔設(shè)計(jì)時(shí)將原設(shè)計(jì)的槽區(qū)排距及孔底距由3 m調(diào)整為2.8 m，從而提高爆破效果、降低大塊率、減少二次破碎次數(shù)；將原設(shè)計(jì)槽區(qū)的17個(gè)槽孔減少至13個(gè)槽孔，同時(shí)要求采礦、測(cè)量技術(shù)人員及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，確保施工質(zhì)量。

(2)調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)。根據(jù)采場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)，炮孔堵塞段長(zhǎng)度為2 m(距孔底0.5 m處堵水泥坨，后充填1.5 m黃沙)，采用連續(xù)裝藥方式，藥包直徑為140 mm，裝藥長(zhǎng)度為4 m，單槽孔藥量為72 kg，孔口堵塞預(yù)留長(zhǎng)度為0.4～0.5 m，單槽孔爆高8 m。孔內(nèi)采用雙非電雷管直接起爆炸藥，而后依據(jù)雷管段次傳爆，實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)破頂。

(3)減少起爆雷管段別。①縮小采場(chǎng)破頂范圍，由原來(lái)的5排孔破頂調(diào)整為4排孔破頂；②減少雷管段次，由2～18段調(diào)整為2～13段。

4 效果分析

上述措施實(shí)施后，對(duì)冬瓜山銅礦6個(gè)采場(chǎng)采空區(qū)進(jìn)行了實(shí)測(cè)(表2)，發(fā)現(xiàn)采場(chǎng)破頂率由93.7%提高至98.9%左右，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

表2 采場(chǎng)破頂率計(jì)算結(jié)果

由表2可知：6個(gè)采場(chǎng)的破頂設(shè)計(jì)礦量為53 581 t，按照以往的采場(chǎng)破頂率(93.7%)計(jì)算的破頂?shù)V量約為50 205.4 t，按照本研究獲得的采場(chǎng)破頂率(98.9%)計(jì)算的破頂?shù)V量約為52 991.6 t，可見(jiàn)通過(guò)提高采場(chǎng)破頂率后，多采出2 786.2 t。按照400元/t 礦石價(jià)格以及開(kāi)采成本4.8元/t計(jì)算，可獲得110萬(wàn)元左右利潤(rùn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)冬瓜山銅礦采場(chǎng)破頂率低的問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，提出了包括選擇合理的槽孔布置形式、調(diào)整槽孔裝藥結(jié)構(gòu)、減少起爆雷管段別等綜合技術(shù)措施，將采場(chǎng)破頂率由93.7%提高至98.9%左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可供類似礦山借鑒。