中深孔爆破在厚大礦體破碎氧化帶采礦中的應用

喬德元，蘇 偉

（西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩 850200）

1 礦區地質概況

甲瑪礦分布在岡底斯-念青唐古拉地體之上，岡底斯—念青唐古拉地體是青藏高原非常著名的成礦帶，位于高寒高海拔地區，低壓低氧寒冷干燥，礦區地貌類型中等復雜，未見活動斷裂，屬地殼基本穩定區，無大的地質災害、無重大的污染源，礦體揭露巖性以矽卡巖型礦體為主，輔以角巖型礦體，礦體因受推覆構造控制，具上陡下緩的特點。甲瑪礦二期地下區域巖體裂隙與氧化破碎帶比較發育，開采技術條件復雜，氧化帶位置各類巖體結構面發育，風化帶厚度較大，巖石極其破碎，節理發育，根據化驗室化驗結果氧化率為30%～50%，嚴重影響巖體穩定，構造帶內的巷道掘進、采礦過程中可能會引發坍塌，礦體除氧化破碎帶外，巖石節理不發育，巖性穩固[1]。

2 采礦方法

根據地質條件、圍巖狀況、供礦要求、生產安全、經濟合理等方面綜合試驗，甲瑪礦二期井下開采區域選擇分段鑿巖分段空場嗣后充填采礦法。以井下二期三標段破碎氧化帶為例，采礦范圍為4420m～4490m之間的礦體，設計為4420m、4440m、4465m三個分段進行開采。首采分段為4420m～4440m之間的分段，在大盤區柱與小盤區柱之間劃分一步驟礦房采場與二步驟礦柱采場（如圖1），一步驟采場長為50m左右，寬為15m，高為20m；二步驟采場設計長為50m左右，寬為13m，高為20m左右；先采一步驟礦房采場，礦房采后用尾砂膠結充填，然后回采二步驟礦柱采場。

圖1 一步驟礦房采場與二步驟礦柱采場

圖2 采切工程平面布置圖

3 采切工程布置

在盤區柱中布置鑿巖聯絡巷，在鑿巖聯絡巷之間施工鑿巖巷道，鑿巖巷道作為鑿巖及相鄰采場出礦使用，在鑿巖巷道之間沿50°～60°方向交錯施工出礦進路，出礦進路中心點距為6m～7m。在采場中間或端部布置切割橫巷，切割天井布置在切割橫巷端部一側，貫穿上分層切井聯巷，以切割天井為自由面及補償空間擴井及擴槽，形成切割槽后，正常排再集中爆破。采用塹溝底部結構，雙側出礦（如圖2）。

4 配套機械設施

采掘設備的先進是安全高效采礦方法實現和應用的保障，使用適宜的機械化設備是提高礦山生產效率、安全能效、資源利用率和本質安全性的重要手段和方法。為了匹配礦區各項經濟、生產、安全指標要求，中深孔鑿巖選用阿特拉斯公司Simba1354中深孔鑿巖臺車，由鑿巖臺車在鑿巖巷道中施工上向扇形深孔，孔徑為Φ80mm。采用平行深孔拉槽－扇形深孔側向崩礦的回采工藝，嚴格控制單響藥量，以免對相鄰采場礦巖或充填體造成破壞。裝藥選用BQF-100Ⅱ裝藥器人工裝藥或裝藥臺車（后期）現場混裝裝藥，采用非電起爆、全長導爆索裝藥結構，毫秒微差雷管，可靠程度較高。每次崩落的礦石出至巷道眉線，使下次崩落留有足夠爆破補償空間，其余礦石暫留在采場中，崩落礦石對兩側礦巖或充填體起臨時支撐作用；采場總體爆破完畢，再進行大量集中出礦。出礦選用ST1030或EST18的鏟運機，從出礦進路中裝礦經相鄰采場的出礦聯絡巷運至溜礦井，采場殘余部分采用遙控鏟運機進行出礦，保證人員和其他機械設備不得進入采空區，實現安全高效采出礦[2,3]。

5 氧化帶采場巷道支護方式

氧化破碎帶內鑿巖巷道及出礦巷道氧化程度較高部分采用鋼拱架支護方式，鋼拱架支護采用18#工字鋼制作，拱架間距0.5m～1.0m；鋼拱架靠近水溝一側拱腿超深30cm，另一側超深10cm；如果不設水溝的臨時巷道，拱架兩側棚腿均需超深10cm；鋼拱架兩側采用φ25mm的螺紋鋼錨桿固定，錨桿長度為2.5m，兩側均須3根錨桿，固幫錨桿間距1.0m；鋼拱架之間采用φ22mm的螺紋鋼作為連接筋，以間距0.6m～0.8m沿鋼拱架背部布置，為了提高整體性，可使用三角形搭接方式；采用φ6mm的鋼筋制作網孔10cm×10cm的鋼筋網片，鋪在連接筋外側。網片之間采用鉛絲綁扎；鋼拱架起拱線以下空區采用碎石充填，起拱線以上采用珍珠巖充填，必要時鋼拱架背部采用背板鋪設；鋼拱架背后充填完畢后，對于永久性、準永久性巷道采用C20混凝土對鋼拱架內側進行噴射封閉。

對于氧化嚴重、開挖后有冒頂傾向、遇水泥化砂化的矽卡巖、開挖后暫時穩定的砂質結構體，需進行超前管棚支護。管棚直徑40mm，根據需要長度宜2.5m～4.0m，前后管棚搭接1.0m。管棚沿鋼拱架拱部環向布置，間距30cm左右。

6 中深孔爆破參數使用及優化

6.1 切割天井布置形式

采場切割天井布置在采場端部或者中部，為了提高天井爆破使用空間，將天井規格由元2.0m*1.5m變更為3.0m×3.0m，為后期的拉槽排爆破提供了足夠的自由空間。

6.2 采場切割槽中深孔炮孔參數

切割槽排參數優化后為每排間距為1.5m～2.0m，每個炮孔之間的距離為1.0m，

6.3 采場正常排中深孔炮孔參數

正常排參數優化后為排間距為1.8m～2.3m，孔間距為1.8m～2.5m，前后排交錯布置（如圖3），增加排間距、孔間距使每次爆破對采場周圍圍巖的影響范圍減小以及提高炮孔利用率；邊孔角由45°減小至40°，提高資源回收利用率。

圖3 正常排炮孔設計

6.4 中深孔炮孔起爆方式

采用導爆管-導爆索-導爆管孔底起爆方式，拉槽排采用同排同段微差爆破，每次爆破排數不允許超過三排，正常排采用同排不同段微差爆破，每次僅允許爆破一排，每排分三個段位（中間掏槽，兩邊側崩）爆破方式。

6.5 炮孔孔口堵塞長度

采場切割槽排炮孔堵塞長度增加至2.0m；正常排炮孔空口堵塞長度為2.0m，裝藥短邊到裝藥長邊的距離為1 m，孔口堵塞材料使用炮泥或編織袋，確保堵塞質量[4]。

7 采場采空區充填

采場采、出礦完畢后，整個采場形成一個不規則的采空區，為了保證采礦安全，采空區需要用尾砂膠結料漿充填，氧化帶采場徐亞及時對采空區進行充填，在采場上部分層施工充填鉆孔，孔徑為Φ150mm，均勻分布分布在采場中，并利用上部充填聯道及鑿巖巷道進行充填工作，保證充填料分布均勻，并在采場上部施工濾水孔，每個采場根據長度施工8-12條濾水孔，使濾水管均勻分布在采場中用于充填體脫水，實現多點充填多點濾水，濾水及時充分，大大加快了井下采場充填效率、增強了充填質量，為下一步井下一步驟、二步驟采礦提供了堅實的基礎。礦房采場用全尾砂進行膠結充填，尾砂灰砂比為1:4～1:10，采場底部4m～5m范圍內灰砂比采用1:4，采場中部范圍內灰砂比采用1:6，采場頂部1m范圍內灰砂比采用1:4，保證充填體強度。礦柱采場采后則用廢石或低強度全尾砂膠結充填，廢石盡可能不提升地表，努力實現無廢開采。

8 其他技術參數要求

為了保證采場上部及邊部采幅寬度，采場上部中深孔鑿巖深度至采場邊界減少0.5m～1m，采場邊部縮減0m～0.3m（根據采場氧化程度確定），由于氧化帶圍巖破碎，節理發育，減小炮孔長度，減小對周圍采場及采空區充填體的爆破影響；采場正常排每天允許爆破一次，每次爆破一排，減小爆破沖擊波對圍巖條件的影響，每次爆破后盡快出礦使采場爆破空間充足，不斷縮短采場爆破時間，減小采空區大面積暴露時間；整個采場爆破完成后對本采場進行集中出礦，減少采空區大面積暴露時間，確保安全，出礦結束后，立即對采場施工充填管路及濾水鉆孔并及時對采場出礦穿進行及時封堵，封堵完成后對采場進行充填，各項工作必須嚴格把控時間節點，確保及時對采空區處理，保證施工安全，為后續二步驟打下堅實的基礎，將前期影響降至最低。

9 結論

通過對甲瑪礦區三標段氧化破碎帶采礦方法研究、采場布置參數、采場中深孔爆破過程中參數的不斷優化及改進，確定了適用于甲瑪礦區氧化破碎圍巖特性的中深孔使用參數，為甲瑪礦區破碎氧化帶范圍內使用中深孔爆破提供了可靠依據，提高了甲瑪礦區資源回收率及開采效率，提高了二期供礦能力，為礦區的發展打下堅實的基礎。