中深孔爆破在隆回金杏金礦頂?shù)字厥罩械膽?yīng)用

方明星，劉宏欽，余中海

（湖南新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 邵陽 422927）

隆回金杏金礦的前身為原隆回金礦，是湖南新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司全資子公司，開采至今已有三十多年，礦體厚度4～11 m，礦巖中等以上穩(wěn)固。公司采用淺孔留礦法采礦，導(dǎo)致留有大量底柱、下中段頂柱和厚礦體上下盤礦體未被回收，造成資源浪費(fèi)。回收這部分殘留礦體存在開采難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，礦石貧損率大等問題，為解決這些問題，通過研究分析，決定在740中段224采場(chǎng)試驗(yàn)中深孔爆破開采方式。

1 地質(zhì)簡(jiǎn)況及開采技術(shù)條件

1.1 地質(zhì)簡(jiǎn)況

隆回金杏礦床為典型的石英細(xì)脈帶型金礦床，礦脈產(chǎn)于板溪群馬底驛組第三巖性段與第四巖性段的青灰至灰黑色變質(zhì)巖系中，賦礦巖性主要為絹英千枚巖，次為變質(zhì)砂巖。區(qū)內(nèi)所見石英脈走向NW，石英脈傾向210°～240°，平均235°，傾角51°～64°，平均59°，本區(qū)主要含金石英脈帶，最大水平厚度13.23 m，最小厚度0.96 m，平均厚度5.38 m，最高含金品位12.5 g／t，最低0.7 g／t，平均品位2.54 g／t；層間石英脈分布廣泛，常呈透鏡狀大脈，沿走向兩端有分支尖滅現(xiàn)象，巖體完整性較好，礦體致密堅(jiān)硬，礦巖譜氏系數(shù)f＝9～12，中等以上穩(wěn)固。

1.2 開采技術(shù)條件

740中段224采場(chǎng)，沿走向布置，長(zhǎng)50 m，垂高40 m，傾角59°。礦體較厚，采用淺孔留礦法后，仍殘存底柱和下部采場(chǎng)的頂部，合計(jì)垂高12 m左右，厚度15 m左右。

2 回采方法

2.1 方案選擇

設(shè)計(jì)740-224采場(chǎng)下部的天井作為切割初始面，逐漸擴(kuò)大。在采場(chǎng)上下盤之間增加一條切割平巷，形成中深孔爆破的切割槽，將采場(chǎng)上下盤出礦巷道擴(kuò)刷形成中深孔鑿巖巷，使用中深孔爆破回收頂?shù)字?］，如圖1所示。頂?shù)字V石回收完畢后，使用廢石或全尾砂及時(shí)充填采空區(qū)，防止出現(xiàn)地壓活動(dòng)。

圖1 回采礦柱工程布置和炮孔剖面布置示意圖

2.2 工程布置

先將740-224先行天井上端平巷進(jìn)行擴(kuò)刷成4.0 m×2.6 m，便于中深孔鉆機(jī)的擺放和施工，然后沿著天井?dāng)U刷邊從740-224下盤向上盤出礦巷道方面掘進(jìn)一條4.0 m×2.6 m的切割平巷，形成一個(gè)L型的切割巷道，在切割巷道形成之后，將上下盤出礦巷道2.2 m×2.2 m從切割平巷開始向北西向擴(kuò)刷成3.0 m×2.6 m的鑿巖巷道直至該采場(chǎng)垱頭，如圖2所示。同時(shí)將該采場(chǎng)的出礦漏斗全部拆除并進(jìn)行封堵，將下部采場(chǎng)作為落礦倉和儲(chǔ)礦倉，利用該采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行出礦，并將該采場(chǎng)的漏斗全部拆除并擴(kuò)大成2.0 m×2.0 m，防止礦石砸壞和大塊堵塞。

圖2 采準(zhǔn)切割工程布置平面圖

2.3 回采工藝

2.3.1 切割槽

切割槽分為三部分，第一部分為天井?dāng)U刷成小槽，第二部分為下向孔擴(kuò)槽，第三部分為上向孔擴(kuò)槽［2］。

小槽部分因自由面狹小，所落礦均須通過下部采場(chǎng)的先行天井溜放，不能有大塊卡斗，需要將礦體爆破較細(xì)，故在天井?dāng)U刷成小槽時(shí)，采用之字形布孔，網(wǎng)度較密，共6個(gè)孔，天井上方孔和天井貫通，起到方位和深度的指示作用。

小槽成型后，繼續(xù)對(duì)小槽進(jìn)行擴(kuò)刷，交替布置四排下向平行孔，孔網(wǎng)參數(shù)為w×a為1.8 m×2.0 m，與下部空區(qū)貫通。

下向孔擴(kuò)槽，成V型布置4排，共12個(gè)孔，孔網(wǎng)參數(shù)為w×a為2.5 m×2.0 m。

上向孔擴(kuò)槽，采用上向平行孔，根據(jù)公式W ＝（25～30）d，以及同類型礦山實(shí)際應(yīng)用資料參考，取值1.2～1.6 m，綜合考慮，初步選取w＝1.5 m，由于是平行孔，密集系數(shù)m取1.1，故孔間距a為1.65 m，取a＝1.6 m。

上向擴(kuò)槽自由面從采場(chǎng)斗口開始，上向孔共計(jì)10排，合計(jì)30個(gè)，其中切1-1、切2-1、和切5-1提前施工均與空區(qū)貫通，用以驗(yàn)證空區(qū)的位置，后續(xù)施工的同排其余孔相應(yīng)保留1.5 m不予貫通［3］，如圖3所示。

圖3 切割槽炮孔設(shè)計(jì)及布置圖

2.3.2 正式回采

切割槽形成后，沿上下盤擴(kuò)刷而成的鑿巖巷布置，分別實(shí)施上向扇形炮孔和下向扇形炮孔，如圖4所示，以切割槽為自由面，采用電子雷管，以中間孔首先起爆，上下孔輪流接替起爆。爆下的礦石落入下部采場(chǎng)空區(qū)，從下部采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)出礦，大塊在裝礦口二次破碎。

圖4 回采炮孔布置圖

3 具體施工工序和應(yīng)用效果

3.1 放點(diǎn)

測(cè)量人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行放點(diǎn)，平行孔標(biāo)注每個(gè)炮孔位置，扇形孔按照方位，按照最小抵抗線設(shè)計(jì)位置，在巷道巖壁上標(biāo)注每排孔位置及編號(hào)，并將鉆機(jī)中心在巷道頂板上標(biāo)出。

3.2 鑿巖

作業(yè)人員在施工時(shí)嚴(yán)格按照測(cè)量人員放點(diǎn)點(diǎn)位及設(shè)計(jì)提交的鉆孔方位、傾角、長(zhǎng)度等參數(shù)施工，上向孔采用YGZ-90型圓盤鉆機(jī)，鉆孔直徑60 mm，下向孔使用YZJ-100輕型潛孔鉆機(jī)，鉆孔直徑90 mm，每施工完一孔，將孔施工情況在設(shè)計(jì)臺(tái)賬表上進(jìn)行登記，特別是有無穿孔情況，如和設(shè)計(jì)不符或超出偏差范圍及時(shí)進(jìn)行調(diào)整糾正。

3.3 裝藥

炮孔施工完畢后，根據(jù)進(jìn)度安排進(jìn)行炮孔裝藥，裝藥之前，首先對(duì)裝藥孔按驗(yàn)收資料進(jìn)行復(fù)查，然后用裝藥管高壓風(fēng)吹洗一遍炮孔，清除孔中間的小石子，以防對(duì)裝藥產(chǎn)生影響，遇到有穿孔，用礦泉水瓶、木鍥等進(jìn)行堵塞。然后開始裝藥，其中，下向孔選用筒狀乳化炸藥，規(guī)格為Φ72～450 mm，2 kg／筒；上向孔選用粉狀多顆粒硝銨炸藥，如圖5所示。

圖5 孔底起爆炸裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

裝藥量的主要參數(shù)為每米裝藥量，其中粉狀藥每米裝藥量常值C計(jì)算公式為式（1）：

式中：d為深孔近似直徑，cm；Δ裝藥密度，g／cm3；取值可參考設(shè)備提供的指標(biāo)。

參照鉆頭直徑，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)炮孔直徑測(cè)定，確定炮孔近似直徑d。

根據(jù)公式（1），裝上向孔粉狀炸藥時(shí)，采用BQF-100型裝藥器裝藥，該設(shè)備裝藥密度Δ為0.9～1.0 g／cm3，鉆孔直徑60 mm，通過計(jì)算，上向孔每米裝藥量為2.6～2.8 kg／m。

裝下向乳化炸藥時(shí)，根據(jù)深孔控制落礦范圍，按炸藥盡量均勻分布進(jìn)行計(jì)算，爆破設(shè)計(jì)的常規(guī)藥量計(jì)算公式如式（2）：

對(duì)于平行孔：

對(duì)于扇形孔：

式中：Qp為排孔消耗炸藥量，kg；V為排深孔爆落的礦石體積，m3；m為該排孔的密集系數(shù)；w為該排孔的排距，m；a為同排孔間距或孔底距，m；L為孔深，m；q為炸藥單耗，kg／m3；n為該排孔孔數(shù)；s為該排孔孔數(shù)定崩落巖石面積，m2。

q取值一般根據(jù)類似礦山取經(jīng)驗(yàn)值，公司取值q＝0.50 kg／t，計(jì)算總藥量后，考慮避免局部集中和深孔擔(dān)負(fù)爆落體積和難爆程度進(jìn)行炸藥分配，采用繩子綁扎炸藥溜放的形式裝藥，下向乳化炸藥裝藥密度一般4.4～6.0 kg／m。

裝藥長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行控制實(shí)施，具體見表1。

表1 中深孔施工參數(shù)表

采用電子雷管，使用前在單獨(dú)安全獨(dú)立場(chǎng)所對(duì)所用電子雷管的完好性進(jìn)行檢測(cè)，并按照設(shè)計(jì)進(jìn)行編號(hào)和孔間延時(shí)設(shè)置［4］。在使用時(shí)，按照編號(hào)裝入相應(yīng)的孔內(nèi)。下向孔，將電子雷管插入乳化炸藥，溜放在底部偏上位置；上向孔，將現(xiàn)場(chǎng)制作的起爆彈通過裝藥管放置到孔底位置，創(chuàng)造孔底起爆的條件。

3.4 堵塞連線

裝藥完畢后，對(duì)各裝藥孔進(jìn)行堵孔，下向孔，將鑿巖的巖渣灌入孔內(nèi)進(jìn)行堵孔，上向孔采用炸藥紙箱泡水軟化后進(jìn)行堵孔。堵孔完畢將各孔電子雷管依次聯(lián)入起爆線上，并在起爆點(diǎn)處采用專用起爆器對(duì)起爆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行復(fù)核和檢測(cè)。

3.5 爆破安排

裝藥完成，起爆網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)通暢，現(xiàn)場(chǎng)警戒和人員撤離之后，由現(xiàn)場(chǎng)指揮下達(dá)起爆命令。起爆采用專用起爆器。

起爆順序，總體順序?yàn)樯媳P下向孔先爆，下盤上向孔和下向孔后爆，具體到每個(gè)排面為，中間炮孔先爆，然后上下或左右炮孔依次起爆，采用逐孔起爆，先爆孔為后爆孔提供新的自由面，每孔孔間延時(shí)時(shí)間設(shè)置為25 ms。

3.6 應(yīng)用效果

此次中深孔采礦法回收頂?shù)字V體，取得了較好的效果。具體表現(xiàn)在單次爆巖量大，生產(chǎn)效率高，降低了采礦成本，實(shí)現(xiàn)了最大限度的回收利用礦產(chǎn)資源；同時(shí)避免了人員在大暴露頂板面積下作業(yè)、作業(yè)相對(duì)獨(dú)立，便于管理，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，本次回采頂?shù)组g柱共回收礦石量32 040 t，礦石損失率為7.2%，貧化率11.2%，噸礦直接回收成本23.81元／t，生產(chǎn)黃金40.85 kg，創(chuàng)造利潤(rùn)204萬元，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié) 論

隆回金杏金礦740中段224老采場(chǎng)采用中深孔爆破采礦法，實(shí)現(xiàn)了頂?shù)字陌踩行Щ厥眨Ч^好。該方法安全可靠，采準(zhǔn)工程量少，能最大限度的提高資源回收，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.中深孔爆破采礦法在殘礦回收中具有可行性，740-224采場(chǎng)共計(jì)回收32 040 t，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益204萬元。

2.計(jì)算得出，上向孔采用60 cm孔徑，粉狀多顆粒硝銨炸藥，線裝炸藥量為2.6～2.8 kg／m；下向孔采用90 cm 孔徑，筒狀乳化炸藥，線裝炸藥量為4.4～6.0 kg／m。

3.電子雷管操作簡(jiǎn)單可控，可有效提高中深孔爆破安全和爆破質(zhì)量。電子雷管自行設(shè)置段別，通過逐孔逐段，降低每段別最低裝藥量；前爆炮孔為后爆炮孔創(chuàng)造自由面，提高爆破效率；爆破巖石的相互碰撞，降低大塊率；減小爆破振動(dòng)，有效確保空區(qū)安全。