張海軍，何浩，鄭向黨

(金川集團有限公司，甘肅金昌市737100)

藥壺爆破在疏通充填回風(fēng)井堵塞中的應(yīng)用*

張海軍，何浩，鄭向黨

(金川集團有限公司，甘肅金昌市737100)

針對充填采礦法預(yù)留充填回風(fēng)井時，充填砂漿進入預(yù)留系統(tǒng)，造成采場充填回風(fēng)井堵塞，嚴重影響充填作業(yè)、采場通風(fēng)及生產(chǎn)組織的現(xiàn)象，金川二礦區(qū)對此進行了藥壺爆破疏通的試驗研究。試驗研究表明，藥壺爆破具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點，對疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了非常好的作用，對我國充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。

藥壺爆破;擴壺;充填回風(fēng)井;堵塞疏通

藥壺爆破，是利用少量裝藥，逐次爆破，將炮孔底部或某一部位擴大成葫蘆形藥室，再利用這種藥室進行裝藥爆破的方法。其裝藥形式近似為一個集中藥包，能夠增加一次爆破方量，提高爆破效率［1～3］。

金川鎳礦是我國最大的鎳礦資源生產(chǎn)基地，年產(chǎn)礦石突破760萬t/a，其采用膠結(jié)充填采礦法［4～6］，采取充填回風(fēng)井預(yù)留的方式來實現(xiàn)采場充填系統(tǒng)銜接，以確保正常生產(chǎn)組織和安全作業(yè)。然而，采場預(yù)留充填回風(fēng)井充填時，常出現(xiàn)充填砂漿進入預(yù)留系統(tǒng)，造成預(yù)留充填回風(fēng)井被灌入充填砂漿而堵塞，嚴重影響充填作業(yè)、采場回風(fēng)及生產(chǎn)組織。為解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的該問題，金川二礦區(qū)應(yīng)用對藥壺爆破的擴壺工藝和爆破參數(shù)進行了試驗研究。試驗研究表明，藥壺爆破具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點，對疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了非常好的作用，對充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

金川二礦區(qū)采用機械化盤區(qū)下向分層水平進路膠結(jié)充填采礦方法開采［4～6］。中段高100m，分段高20m，分層高4m，沿礦體走向或垂直礦體走向布置進路，盤區(qū)上、下分層進路交錯布置，進路斷面規(guī)格為寬×高=5m×4m［7］。采用鑿巖臺車進行鑿巖，非電雷管起爆，乳化炸藥爆破。通過預(yù)留充填回風(fēng)井的方式以實現(xiàn)采場充填系統(tǒng)銜接，然而，充填時因工藝特點及操作原因，常出現(xiàn)預(yù)留充填回風(fēng)井被充堵的現(xiàn)象，造成下分層采場污風(fēng)不能及時稀釋排出，導(dǎo)致盤區(qū)通風(fēng)差、溫度高、濕度大、能見度低、視線差，安全問題突出，充填體養(yǎng)護期長，不能在預(yù)定時間內(nèi)風(fēng)干，達不到充填體強度要求，降低了人員和設(shè)備的作業(yè)安全性。同時，造成現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差，勞動強度高、生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)受到嚴重影響。為解決此問題，本著安全、高效、合理、適用的原則，決定采用藥壺爆破技術(shù)，進行擴壺爆破，開創(chuàng)了藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井堵塞的先例，取得了良好的技術(shù)效果和經(jīng)濟效益。

2 藥壺爆破技術(shù)應(yīng)用［8～11］

2.1 藥壺爆破技術(shù)及參數(shù)

2.1.1 預(yù)留柱狀炮孔

根據(jù)藥壺爆破理論，嚴格按照《機采盤區(qū)進路充填鋼筋鋪設(shè)設(shè)計圖》及《預(yù)留充填鐵盒子設(shè)計圖》進行充填準備施工、預(yù)留充填回風(fēng)井(采用δ=6mm鋼板加工的Φ2m鐵盒子進行連接預(yù)留)，并在鐵盒子預(yù)留過程中事先在其中央位置固定放置Φ63 mm、5～8m長的PE塑料管，且將塑料管另一端用水泥卷堵塞400mm，用于阻止充填時砂漿進入塑料管內(nèi)，以便形成塑料柱狀炮孔，實施藥壺爆破，見圖1。

圖1 藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井堵塞

2.1.2 藥壺爆破的藥量計算［8］

藥壺爆破的藥量按式(1)計算:

式中:Q——每一個藥壺的爆破裝藥量，kg;

e——與炸藥性質(zhì)有關(guān)的換算系數(shù);

q1——藥壺爆破法的單位耗藥量，kg/m3;

w——藥包的最小抵抗線距，m。

結(jié)合預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞充填體的條件及采場生產(chǎn)實際情況，藥壺最大裝藥量Q=10～15kg。

2.1.3 擴壺爆破

雖然堵塞20～30cm砂土可以提高每次擴壺的效果［9］，但因孔徑小、相對較深，若堵塞，擴壺爆破時堵塞沙石不易沖出，占據(jù)藥壺體積，而且擴壺效果不易掌握，堵塞量亦難以估算，根據(jù)現(xiàn)實爆破作業(yè)情況來看，擴壺作業(yè)時一般不堵塞為好。根據(jù)充填回風(fēng)井堵塞實際情況，一般擴壺1～2次即可完成，在預(yù)留的塑料管底部進行裝藥擴壺爆破，第1次裝藥0.3kg、第2次裝藥0.6kg即可完成擴壺，爆破后形成直徑約300～400mm的空腔，既藥壺。(若2次爆破不能滿足擴壺要求可進行第3次擴壺，裝藥量按照1∶2∶3的比例確定)。

2.1.4 裝藥結(jié)構(gòu)

在擴壺成功后，再在藥壺內(nèi)裝10～15kg乳化炸藥，即可進行藥壺爆破。爆破中以藥壺藥包為主藥包即集中藥包，在塑料管內(nèi)裝藥0.5m長作為輔助藥包，以改善破碎效果。塑料管內(nèi)的藥卷用裝藥炮棍壓碎壓緊，以防止管道效應(yīng)而熄爆，非電雷管裝于孔底部的藥壺內(nèi)，采用導(dǎo)爆管起爆。

2.2 安全注意事項［8，10，11］

擴壺結(jié)束后，不能立即進行裝藥爆破，等藥壺溫度低于35°C后方可裝藥起爆，一般等30min左右即可。為了保證藥壺藥包準確安全起爆，每次爆破連線采用雙發(fā)毫秒非電管雷管。此外，做好充填回風(fēng)井上下端藥壺疏通爆破區(qū)域警戒工作。如果擴壺后，空腔有水，可考慮適當增加裝藥量。

2.3 效益分析

采用藥壺爆破后，疏通預(yù)留充填回風(fēng)井的費用明顯降低，如果按照預(yù)留一條充填回風(fēng)井堵塞5m，采用傳統(tǒng)普通爆破疏通技術(shù)，在Φ2m充填回風(fēng)井內(nèi)鑿巖呈梅花型布置炮孔9個，一次崩落0.5m計算，共計可節(jié)約成本4705.32元。

金川集團有限公司二礦區(qū)現(xiàn)有22個盤區(qū)回采作業(yè)，盤區(qū)預(yù)留充填回風(fēng)井約150條，如果能應(yīng)藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井的堵塞，成本節(jié)約則相當可觀。此外，為金川集團公司內(nèi)部其他礦山乃至我國充填采礦法礦山預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞的疏通提供了有效、合理、經(jīng)濟的解決方法。

2.4 藥壺爆破疏通的優(yōu)點及效果

藥壺爆破疏通技術(shù)較傳統(tǒng)普通爆破疏通技術(shù)，能夠很好地解決作業(yè)現(xiàn)場炮煙大、油煙突出、溫度高，不能形成貫風(fēng)流，及員工勞動強度大、作業(yè)條件差、疏通效率低、作業(yè)循環(huán)次數(shù)多，疏通時間長，作業(yè)安全等問題。

(1)作業(yè)人員無需進入預(yù)留充填回風(fēng)井充填堵塞物正下方檢撬作業(yè)，對杜絕安全事故的發(fā)生起到了積極的作用。

(2)投入勞動力少、疏通時間短、降低了勞動強度，避免了窩工窩時的現(xiàn)象，使污風(fēng)及時稀釋排出，減少作業(yè)環(huán)境污染的現(xiàn)象，有效地提高了勞動效率、降低了疏通充填回風(fēng)井的成本費用。

(3)為采場預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞疏通找到了新的、有效的疏通方法及解決途徑。

(4)生產(chǎn)實踐表明，約壺爆破疏通技術(shù)操作簡單、安全可靠、成本低，經(jīng)濟效果好，社會效益明顯。

3 結(jié)語

藥壺爆破在疏通充填回風(fēng)井堵塞過程中發(fā)揮了極其重要的作用，技術(shù)成熟，該方法的成功應(yīng)用克服了傳統(tǒng)普通爆破疏通存在的諸多問題及困難，具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點，對疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了很好的作用，對我國充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。

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甘肅金川集團有限公司二礦區(qū)自主科技攻關(guān)項目(2010－03－02).

2011－04－22)

張海軍(1982－)，男，湖南麻陽人，工程師，從事礦山高效采礦技術(shù)管理與研究，Email:ekqzhj@jnmc.com。