陸正來(lái), 王發(fā)芝

(銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司 冬瓜山銅礦，安徽 銅陵244031)

引言

銅陵有色冬瓜山銅礦是我國(guó)首座開(kāi)采千米、日產(chǎn)萬(wàn)噸的特大型金屬礦山。礦段采用階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，采場(chǎng)以盤(pán)區(qū)形式布置，盤(pán)區(qū)垂直礦體走向，寬度為100 m，長(zhǎng)度為礦體的傾向長(zhǎng)度，采場(chǎng)沿礦體走向布置，塹溝式底部結(jié)構(gòu)，鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路出礦[1]。因此，礦床的賦存狀況及產(chǎn)狀要滿足1萬(wàn)t/d的持續(xù)生產(chǎn)能力，必須采取強(qiáng)化開(kāi)采措施。因此，新技術(shù)的推廣應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)礦山可持續(xù)發(fā)展顯得十分重要[2]。

1 礦床地質(zhì)條件

冬瓜山礦床是大型銅硫礦床，埋藏深、含硫高、規(guī)模大，主礦體長(zhǎng)1 810 m，平均寬500 m，平均厚37.5 m，賦存標(biāo)高為-690～-1 007 m[3-6]。

冬瓜山礦體由易選和難選兩種性質(zhì)的礦石組成：上部礦體是易選的含銅磁黃鐵礦，f系數(shù)15～20，平均厚度為30.5 m，較穩(wěn)固；下部礦體是難選的含銅蛇紋巖，包含蛇紋巖、綠泥石、滑石、石膏等強(qiáng)度低的礦物，f系數(shù)3～10，平均厚度為7 m，整體穩(wěn)固性較差。礦體頂板巖性以棲霞組—黃龍—龍山組大理巖為主，f系數(shù)6～11，穩(wěn)固性較好；礦體底板巖性為砂巖、石英砂巖，f系數(shù)12～23，穩(wěn)固性一般。

2 采場(chǎng)參數(shù)及鑿巖參數(shù)的確定

2.1 采場(chǎng)參數(shù)

采場(chǎng)參數(shù)在冬瓜山礦體總體設(shè)計(jì)中已確定：礦房采場(chǎng)長(zhǎng)82 m，礦柱采場(chǎng)長(zhǎng)78 m，寬度均為18 m，高度為礦體的垂直厚度[7]。

2.2 鑿巖參數(shù)

采場(chǎng)拉底采用SimbaH1354鑿巖機(jī)在塹溝巷道內(nèi)向上鑿扇形中深孔。炮孔深度9～11 m，炮孔直徑76 mm，排距1.6 m，孔底距2.2～2.6 m，每排7～9個(gè)孔，均為55°以上炮孔，相鄰排之間孔底呈梅花交錯(cuò)布置。采場(chǎng)束狀深孔采用Simba261高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)鑿下向垂直深孔，炮孔直徑Φ165 mm，炮孔深度貫穿鑿巖硐室底板和拉底層頂板之間。

3 束狀深孔爆破機(jī)理及布孔參數(shù)

通過(guò)在獅子山銅礦進(jìn)行大直徑束狀深孔盤(pán)區(qū)崩落采礦法試驗(yàn)和應(yīng)用研究，結(jié)果表明：大直徑束狀深孔爆破技術(shù)具有作業(yè)效率高、改善作業(yè)環(huán)境、采場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于地壓控制等顯著優(yōu)點(diǎn)，在相同爆破條件下，可以獲得更好的爆破效果[8]。根據(jù)冬瓜山礦床的特點(diǎn)與開(kāi)采技術(shù)條件，厚大緩傾斜礦體采用階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，采用大直徑束狀深孔當(dāng)量球形藥包爆破工藝。通過(guò)爆破漏斗試驗(yàn)，束孔乳化硝銨炸藥最大比能V0/W=0.196，大孔比能V0/W=0.049，等效束狀孔爆破與大孔爆破進(jìn)行比較，等效束狀孔爆破明顯比大孔爆破好。

由數(shù)個(gè)間距為3～8倍孔徑的密集平行深孔組成一束孔，束孔(直徑d)同時(shí)起爆，對(duì)周?chē)鷰r體的作用視同一個(gè)更大直徑(等效直徑D)炮孔的裝藥的爆破作用。

束狀孔布孔參數(shù)[9]：5個(gè)孔為一束，形成邊長(zhǎng)為0.825 m的正五邊形，束狀孔之間中心距為7 m；硐室邊界孔離束狀孔中心為5.5 m，布置2個(gè)大孔為一組，一組內(nèi)孔距0.825 m，兩組孔中心距為7 m，端幫為垂直平行單孔，間距為3.6 m，以控制采場(chǎng)邊界。

4 采場(chǎng)爆破方案

隨著束狀孔爆破在冬瓜山礦床的廣泛應(yīng)用，目前礦房采場(chǎng)的束狀孔爆破方案有下面兩種：

方案一：采場(chǎng)的所有束狀孔整體起爆，爆高7 m；破頂高度控制在12～14 m，見(jiàn)圖1。

圖1 爆破范圍及雷管分布

方案二：先在采場(chǎng)中間用束狀孔拉槽，形成側(cè)向崩礦空間，見(jiàn)圖2；待爆到一定的高度后，再對(duì)其余束狀、邊孔進(jìn)行側(cè)向崩礦；破頂時(shí)爆高控制在10～12 m，采場(chǎng)所有孔一次性崩落(同圖1)。

圖2 拉槽爆破范圍及雷管分布

5 裝藥結(jié)構(gòu)及起爆順序和網(wǎng)絡(luò)

5.1 束孔爆破裝藥結(jié)構(gòu)

圖3 方案一裝藥結(jié)構(gòu)

圖4 方案二裝藥結(jié)構(gòu)

方案一裝藥結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3)：按0.4～0.8倍的最小抵抗線要求，堵塞長(zhǎng)度取3 m，在距孔底0.5 m處堵孔，然后充填2～2.5 m河砂。裝藥采用連續(xù)裝藥，每孔裝8條藥，炸藥直徑為140 mm，裝藥長(zhǎng)度為4 m，共計(jì)72 kg，上部堵塞3 m河砂；采用雙導(dǎo)爆索孔內(nèi)全長(zhǎng)起爆方式起爆炸藥，將雙導(dǎo)爆索綁于袋裝乳化炸藥上，放到孔底，裝藥至設(shè)計(jì)高度；破頂裝藥結(jié)構(gòu)：孔底堵塞2 m，連續(xù)裝藥4 m，中間堵塞0.5 m，再連續(xù)裝藥4 m，孔口堵塞2 m。

方案二裝藥結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖4)：拉槽及破頂孔的裝藥結(jié)構(gòu)與方案一相同，側(cè)崩孔孔底堵塞3 m，連續(xù)裝藥3 m/6條/54 kg，中間再堵塞3 m，再連續(xù)裝藥3 m，以此類(lèi)推，起爆方式與方案一相同；破頂裝藥結(jié)構(gòu)：孔底堵塞1.5 m，連續(xù)裝藥3.5 m，中間堵塞0.5 m，再連續(xù)裝藥3.5 m，孔口堵塞2 m。

5.2 起爆順序

方案一首先起爆采場(chǎng)中首爆束狀深孔，然后起爆采場(chǎng)兩側(cè)及兩端深孔(具體順序見(jiàn)圖1)；方案二拉槽起爆順序如圖2所示，側(cè)崩爆破順序?yàn)橄绕鸨蹍^(qū)邊的束孔，再起爆邊孔。束孔內(nèi)各孔同時(shí)起爆，束孔、邊孔采用孔口和孔內(nèi)微差起爆。

5.3 起爆網(wǎng)絡(luò)

孔內(nèi)采用雙導(dǎo)爆索起爆炸藥，放至每個(gè)炮孔距孔口10 cm處，在孔內(nèi)雙導(dǎo)爆索上連接兩發(fā)非電雷管，孔口由兩發(fā)雷管起爆環(huán)形導(dǎo)爆索，主起爆網(wǎng)絡(luò)采用單導(dǎo)爆索雙回路環(huán)形起爆系統(tǒng)。起爆網(wǎng)絡(luò)如圖5所示。

圖5 爆破網(wǎng)絡(luò)

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)兩種方案的比較，可以總結(jié)出：方案一每次爆破的炸藥用量較大，一次性采礦量也較大，但是每個(gè)孔都要進(jìn)行多次裝藥，在多次爆破后對(duì)孔口、孔壁的破壞較嚴(yán)重，影響下次裝藥；方案二靈活多變，側(cè)崩時(shí)爆高及范圍可根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整，側(cè)崩孔爆破次數(shù)減少，對(duì)孔的保護(hù)較好。單孔爆破次數(shù)較少，工人勞動(dòng)強(qiáng)度減少。爆破施工技術(shù)要求降低，容易實(shí)施，但前期拉槽產(chǎn)量較小，后期產(chǎn)量可達(dá)到要求。最大一響藥量大，地震波較大(見(jiàn)圖6、7)。

可供類(lèi)似礦山爆破借鑒的主要經(jīng)驗(yàn)有：

1)控制深孔偏斜率，其孔底偏斜隨著深度的加深而增大，由于束孔孔間距為0.825 m，容易造成大孔之間的貫通，將形成一邊抵抗線增大，一邊抵抗線減小，影響爆破效果，導(dǎo)致大塊率增加。

2)為了減少下向爆破沖擊波對(duì)出礦進(jìn)路眉線產(chǎn)生的破壞作用，我們采取在采場(chǎng)底部預(yù)留礦石墊層進(jìn)行保護(hù)，高度控制在出礦進(jìn)路眉線高3 m以上。

表1 爆破方案比較

圖6 方案一爆破次序圖

圖7 方案二爆破次序圖

[1]楊承祥,羅周全,胡國(guó)斌,等. 深井金屬礦床安全高效開(kāi)采技術(shù)研究[J]. 采礦技術(shù), 2009, 6(3):142-146.

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