中深孔爆破震動回收粘結礦石實例

張道長 周雄超 姜福允

（浙江建輝礦建有限公司 哈巴河 836700）

1 引言

某銅礦位于新疆北部，礦石為硫鋅銅礦，主要采用大直徑深孔嗣后充填采礦法，采場高50～100米，采場爆破方式為“VCR爆破拉槽+全孔側向崩礦”，爆破后的礦石落在采場底部結構處，利用4m3鏟運機在采場兩側出礦巷道內出礦。生產中，因為各種原因造成采場底部礦石嚴重板結，鏟運設備無法鏟裝，不但損失大量礦石且高殘礦堆影響二步采場采準工程施工。本例采用在采場兩側穿脈內或者采場出礦口處施工扇形中深孔，鉆孔穿透采場底部結構到達粘結礦堆，在鉆孔底部裝藥爆破的方式，有效松動存礦且不破壞采場底部結構，大大提高了礦石回收率，取得較好經濟效益，并最大限度保證二步采場的安全施工。

2 采場概況

500-600m 中段1301#采場，礦體為塊狀硫化物銅鋅礦床，采場含硫量20%～35%，無水害影響，采場垂直于礦體走向布置，段高100 米，采幅12 米；底部結構位于500m中段，1302#、1104#穿脈分列于1301#采場兩側，并施工出礦巷道至采場中間；上部在550m中段、600m中段分別施工采場中間穿脈和矩形大直徑深孔鑿巖硐室，作為T-150鉆機的鑿巖中段。

回采時，在500m中段1301#穿脈采用YGZ-90鉆機施工上向扇形孔，爆破后形成13 米高的V 型塹溝底部結構；上部有37 米、45 米兩層下向大直徑深孔連續回采，爆破后用4m3鏟運機出礦；因為礦石含硫量高、鏟運機觸及不到礦石、未及時松動等原因，造成底部結構內粉礦或者小塊度礦石嚴重板結，礦石與底部塹溝、采場兩幫形成整體，粘結礦堆長20 米，最高處達18 米，粘連礦石約6000 噸，鏟運設備無法鏟裝。如不及時處理回收，結束采場出礦進行充填，會造成大量礦石損失且充填漿不能有效膠結礦堆，降低生產效益并影響二步采場采準工程安全施工。

3 前期措施

為將粘結礦堆松動，便于鏟運機鏟裝，最初采用炸藥包貼近礦堆進行裸露爆破震礦的方法，但因為爆破能量不集中、作業范圍小，收效甚微；后期采用機器人進入出礦巷道，在粘結礦堆上施工直徑為50～60cm 圓孔，用竹竿捆綁炸藥卷置于孔內爆破震動的方法進行松動，但掏孔難以成型，裝藥孔深度不足，且機器人作業范圍只在地面以上2米內，所震下的礦石很少；震礦之后，出礦巷道頂部的粘結礦石形成懸頂，存在垮塌風險。

上述方法共投入震礦炸藥300 公斤，雷管150發，僅在出礦巷道底板以上3～4米高度震落礦石400余噸，高處的粘結礦堆絲毫沒有松動，且后續敷設藥包、連接起爆線等環節均存在較大的安全風險，主要問題仍未解決。

4 處理方案

經過現場勘察及分析，決定利用爆破漏斗理論，在500m中段1104#穿脈、1302#穿脈和出礦巷道內施工扇形中深孔，孔底到達粘結礦堆，每排4 個鉆孔均勻布置在粘結體高度上，用氣動裝藥器在鉆孔底部小范圍內耦合裝藥，非電導爆管雷管起爆，形成孔內1.5m～2m 的延長藥包、鉆孔底部和粘結礦堆內部為爆破作用范圍的多個爆破漏斗，炸藥充分貼近粘結礦堆，爆破產生的沖擊波在孔底及粘接礦堆產生裂隙，隨后爆炸氣體促使裂隙貫通擴大，使粘接礦體脫離采場邊幫及底部，有效松散。

4.1 鉆孔參數選擇及布置

延長藥包爆破漏斗的拋體集中在藥包軸線兩側藥包長度的范圍內，漏斗位于藥包周邊的邊幫和粘結礦堆，形狀為中部平直、兩端銜接近似于半圓的封閉曲線，爆破后的爆破沖擊波和爆炸氣體作用于相對較弱的粘接礦堆，對其產生松動和拋擲。采用75mm 鉆頭施工中深孔，經試驗，裝藥長度2米時，鉆孔周邊3 米～3.5 米范圍內粘結礦堆被有效松動，因此，設計鉆孔排距和孔底距為3米。

現場作業時，在500m 1301#采場兩側穿脈及出礦巷道內架設YGZ-90鉆機，施工上向傾斜鉆孔，鉆孔傾角40°～75°，鉆孔直徑80mm，排距3 米，孔底距2.5～3米，孔深6.5～16.5 米，鉆孔頂部穿透采場底部結構及邊幫，抵達粘結礦堆。施工的震礦鉆孔布置如圖1。

圖1

4.2 震礦爆破

鉆孔施工完成，經驗收、清孔后，采用BQF-100型氣動裝藥器裝填粉狀硝銨炸藥，對鉆孔進行連續耦合裝藥，每個鉆孔僅在孔底2米范圍裝藥，非電毫秒導爆管雷管連接1.2米長導爆索敷設于藥包中間，導爆管順鉆孔延伸至孔外；采用逐排起爆方式，鉆孔排間延時25～50ms，臨近出礦口的鉆孔排位采用較低段位，先行起爆，臨近出礦口遠的鉆孔采用較高段位。

4.3 回收效果

將全部震礦鉆孔分1～2次爆破，爆破后粘結礦堆被有效松動，大量粘結礦石落入出礦巷道內，用柴動4m3鏟運機連續鏟裝出礦，防止再次粘結。經過努力，成功回收3900 噸粘結礦石，采場礦石銅品位2.59%，鋅品位1.72%，經濟效益明顯。各出礦巷道均與采空區貫通，采場內剩余殘礦堆高度較小，不影響充填擋墻砌筑，充填漿能順利進入各出礦巷道和采場底部，保證二步驟采場采準工程順利進行。回收效果對比如表1。

表1 500-1301#采場震礦投入與效果對比

5 效果評價

該方法用簡單的設備穿鑿中深孔，普通爆破方式成功回收了大量殘礦，具有下列優點：

（1）安全性好：在巖石穩固的穿脈內或者出礦巷道內施工中深孔，裝填炸藥，作業條件好；爆破后，采場底部結構和出礦巷道僅在內部輕微破壞，鏟運人員及設備安全有保障；

（2）效率高：施工的中深孔到達粘結礦堆的不同高度，藥包充分貼近粘結體，爆破能量充分、均勻作用于礦堆，對粘結礦石產生整體震動，大量存窿礦石得以回收，更加有效利用礦產資源；

（3）經濟效益好：改變裸露藥包震礦耗費高、效果差的現狀，震礦過程所消耗的人工費用、材料費、機械費用較低，取得較大的收益；

（4）便于采場充填及二步采場采準工程施工，后續采場銜接順暢。

該方法能有效對粘結礦堆進行整體松動，若在鏟運結束后再利用遙控鏟運機進入采空區鏟裝，將進一步降低采場礦石損失率，經濟效益顯著；避免二步驟采場采準工程在較高殘礦堆下掘進，降低了風險和支護費用，節約工期，保證生產順利進行，對其他礦山采場粘結礦石回收具有一定借鑒意義。