塹溝底部結構VCR法拉槽爆破在某礦山的應用

李 斌，江 鵬

(紫金礦業集團股份有限公司紫金山金銅礦)

引 言

某礦山深部銅礦床屬于大型斑巖銅礦床，礦石自然類型主要為斑巖型硫化銅礦石，其次為隱爆碎屑巖型硫化銅礦石和英安玢巖型硫化銅礦石，屬中等堅硬巖石。礦體呈東西走向，礦石工業類型為含硫砷的單一硫化銅礦石。目前，該礦山開采范圍為100～-100 m，已形成斜坡道、平硐、盲豎井聯合開拓形式，設計生產能力5 000 t/d，垂直礦體走向布置采場，礦房尺寸長×寬×高為(50～70)m×15 m×(50～100)m，運輸巷、回風巷沿礦體東西向布置，各中段擁有完整的通風系統。

該礦山采用大直徑深孔充填采礦法開采，采場分段高度50 m，前期回采0～-100 m水平礦房時，在-100 m中段布置塹溝的底部結構，在礦體下盤布置出礦巷道，每隔10～12 m布置1條穿脈出礦進路，以45°掘進至礦房底部集礦塹溝。因礦床分礦房、礦柱兩步驟回采，礦房回采完成后再回收礦柱，礦柱內的出礦進路頂板被爆破挑高用作礦房出礦的裝礦點，導致回采礦柱時，礦柱底部被挑高區域無法鑿巖形成扇形中深孔，造成礦柱回收困難。因此，亟需對現有的施工工藝進行優化，以達到安全高效回收礦柱，提高企業經濟效益的目的。

1 施工工藝優化

底部結構是采場結構的重要組成部分，在很大程度上決定著采場的生產能力及其他技術經濟指標。目前，底部結構一般分為平底受礦底部結構或V型塹溝受礦底部結構，通過鉆鑿上向扇形中深孔爆破擴刷而成[1-3]。為形成底部結構拉槽，阿舍勒銅礦采用無切割井拉槽法(又稱炮孔拉槽法),特點是不施工切割天井,僅在切割巷道中施工不同角度的扇形中深孔，采用微差起爆，一次或分次爆破形成切割槽。該方法利用施工的切割巷道作為爆破自由面，使用微差起爆，先起爆中間孔，再起爆兩側斜孔，先起爆鉆孔形成的空間作為后續爆破的補償空間，拉槽高度交替上升，最終形成設計高度的切割槽[4]。保山金廠河礦則是首先由采場底部受礦硐室掘進和出礦巷道同等斷面的巷道作為拉底巷道，再通過擴刷方式的不同進而形成平底受礦底部結構或V型塹溝受礦底部結構[5]。五龍溝金礦針對無底柱分段崩落采礦法(分層鑿巖分層出礦)采礦損失貧化大，采場生產能力制約礦山發展等問題,以大中段、大間距高效放礦為實際需要,采用無切井拉槽法和扇形中深孔爆破聯合拉槽形成塹溝式底部結構，開展了VCR采礦法試驗研究及應用，生產實踐表明:該方法具有生產安全，爆破質量好，生產能力高等優點[6]。凡口鉛鋅礦采用下部硐室用鑿巖臺車鉆鑿上向中深孔爆破與在上部硐室用潛孔鉆機鉆鑿下向炮孔爆破聯合拉槽和側向崩礦的技術方案對原有拉槽方法進行改進[7]。在結合現場實際和借鑒相似礦山經驗的基礎上，該礦山提出由上部延伸下向大孔代替中深孔形成爆破補償空間,具體做法是：

礦柱內大孔鑿巖硐室采用雙排巷形式布置(見圖1)。回采礦石時，在礦房南北兩端交錯布置硐室開口，平行施工2條巷道，巷道斷面呈四分之一三心拱形，規格根據礦柱回采邊界可分為5.5 m×4.1 m、4 m×4 m、5 m×4.1 m，2條巷道之間預留3.0 m寬的安全間柱，安全間柱沿硐室長軸方向以長條形布置在礦房正中央。雙排巷道形成后在條形安全間柱兩端分別施工貫通口作為人形通道，貫通口規格約2.0 m×2.0 m，間柱中央再擴刷形成4.5 m通道作為切割天井拉槽區域，便于天井和拉槽孔的施工作業。

圖1 鑿巖硐室雙排巷布置平面圖

優化前使用切割天井作為拉槽爆破的補償空間，底部由中深孔爆破形成塹溝，塹溝底部結構上方由大孔爆破形成條形空腔作為大孔側向崩礦所需補償空間。優化后，取消了切割天井，同時將鑿巖硐室VCR拉槽區域的大孔向下延伸替代了切割天井周邊幾排上向扇形中深孔，并對大孔的布置形式進行了調整(見圖2)。

圖2 VCR拉槽爆破補償空間施工示意圖

2 現場試驗及效果

按照優化后的施工工藝，選取典型的礦柱作為現場工業試驗研究對象，進行經濟效益分析對比。

1)施工成本方面。與VCR拉槽布置形式相比，原切割天井布置形式大孔施工量較少，但天井鉆機成井、底部塹溝中深孔施工成本較高。對切割天井布置形式和VCR拉槽布置形式進行施工成本核算，具體成本計算結果見表1。經過對比發現，VCR拉槽布置形式單礦房成本降低約5.2萬元，表明優化后的施工工藝能顯著提高經濟效益。

表1 不同施工工藝技術經濟指標對比

2)現場施工效果對比。從鑿巖施工的工程進度來看，天井鉆機成井慢且底部扇形中深孔施工也需要時間，而VCR拉槽布置的方案節省了機械成井時間，省去了槽區扇形中深孔施工，切割天井方案較VCR拉槽施工多約20 d；從拉槽爆破到形成大孔大規模側向崩礦來看，切割天井只需4～5次，而VCR拉槽爆破需13～15次，切割天井方案較VCR拉槽方案少約10次；從施工結果來看，VCR拉槽代替底部扇形中深孔能很好地形成底部塹溝結構(見圖3)，綜合來看，優化后的施工方案應用效果良好。

圖3 VCR拉槽代替扇形中深孔形成塹溝

綜上所述，采用VCR拉槽法能獲得較好的經濟效益，取得良好的實際應用效果，具有一定推廣價值。

3 結 語

為解決礦柱回收難的問題，提出將切割天井的施工形式改為VCR拉槽形式，并且由大孔取代底部扇形中深孔形成塹溝。將優化后的施工工藝應用于現場工業試驗中，新方案不僅能很好地解決兩步驟回收礦柱時底部無法施工上向中深孔的情況，也能縮短礦柱的備采時間，為礦山創造安全的施工環境、可觀的經濟效益及加快三級礦量平衡。