李偉明

(1.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙410012;2.國家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南長沙410012;3.金屬礦山安全技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長沙410012)

安慶銅礦是上世紀(jì)80年代新建的一座大型地下礦山，于1991年投入試生產(chǎn)，礦山設(shè)計采選能力3 500 t/d，全礦定員950人。其中馬頭山礦體為接觸交代型銅(鐵)礦體，位于月山巖體東南接觸帶大理巖“舌狀體”前緣，受“舌狀體”構(gòu)造控制，與“舌狀體”同步起伏。總體走向約297°，局部有小幅度變化。礦體傾向:上部傾向北東，下部傾向南西，礦體分布東高西低，向北西西側(cè)伏。礦體側(cè)伏角沿走向有一定的變化，側(cè)伏角度變化范圍為10°～45°。礦體中間厚，兩端薄，為一向西側(cè)伏的似層狀透鏡體，最大厚度105.29 m，最小厚度0.61 m，平均厚度10.89 m。主礦體頂板圍巖主要是白云石大理巖及大理巖、透輝石矽卡巖，礦圍巖中等穩(wěn)固，礦體總可采儲量550.78萬t，礦石平均銅品位0.55%，鐵品位46.86%，具有較好的開采價值。

大尺度采場在拉底工程形成方面的傳統(tǒng)施工辦法是，先沿采場走向開掘1條拉底巷道，然后以拉底巷道為鑿巖施工空間，施工上向扇形中深孔，再逐排爆破，最終形成一定高度的拉底空間(即底部結(jié)構(gòu))。然而這樣卻難以體現(xiàn)深孔采礦法的高效率的特點(diǎn)。

1 試驗(yàn)研究采場狀況

此次研究的試驗(yàn)采場為17#采場，位于馬頭山礦體5#線與7A#線之間，垮－510～－570 m這2個水平，礦體厚大，礦體傾角約為60°～80°。采場長度約為30 m，寬度為15 m，高度為60 m。礦石主要為含銅磁鐵礦、含銅矽卡巖和磁鐵礦，下盤圍巖系大理巖，上盤圍巖為矽卡巖和閃長巖。礦石平均體重4.287 t/m3，可爆性較好。

2 鑿巖爆破參數(shù)確定

爆破試驗(yàn)研究選擇了75 mm的鉆孔作為爆破漏斗試驗(yàn)炮孔，采用了單孔系列、雙孔寬孔距同段爆破和斜面臺階的爆破試驗(yàn)辦法，得出了爆破后所形成漏斗的形狀、大小，采用辛普生法計算了漏斗的準(zhǔn)確體積，根據(jù)最小二乘法原理，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次項(xiàng)回歸，求得單位炸藥爆破漏斗體積和比例半徑二參數(shù)與比例埋深的關(guān)系式，通過對回歸方程式求解了爆破漏斗最佳狀態(tài)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。

(1)通過系列爆破漏斗試驗(yàn)，求得該類炸藥在最佳狀態(tài)下的基本參數(shù)。①炮孔體積與裝藥量最佳比例:V/Q=0.438 m3/kg;②最佳比例半徑:rbj=1.195 m;③最佳比例埋深:bj=0.619 m。

(2)根據(jù)單孔系列爆破漏斗試驗(yàn)和寬孔距同段爆破試驗(yàn)結(jié)果，換算成現(xiàn)有采礦炮孔(165 mm)下的技術(shù)參數(shù)，推薦馬頭山礦體17#采場的鑿巖、爆破設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 推薦的采場鑿巖、爆破設(shè)計參數(shù)Table 1 Recommended drilling and blasting design parameters of stope

3 采場深孔鑿巖爆破方式

(1)鑿巖布置方式。17#試驗(yàn)采場長度約為30 m，寬度為15 m，高度為60 m。設(shè)計在采場上部頂板位置布置3.8 m高的切頂鑿巖硐室，為滿足鑿巖硐室頂板的穩(wěn)定性要求，特在鑿巖硐室內(nèi)留設(shè)部分3 m寬的條柱和部分點(diǎn)柱。在鑿巖硐室的空間范圍內(nèi)按照爆破漏斗試驗(yàn)提供的鑿巖參數(shù)布置下向垂直(部分傾斜)大直徑深孔，孔徑為165 mm，孔深為50～60 m，孔網(wǎng)參數(shù)為邊孔間距取2.5 m，中間孔排距2.3～3.5 m，孔間距為2.5～2.8 m。采場設(shè)計底部采用塹溝受礦的底部出礦方式，拉底巷道布置在采場正中間，規(guī)格為寬×高=5 m×3 m，長度為采場長度(30 m)，塹溝高度為8 m，塹溝臺面角度為45°，鏟運(yùn)機(jī)由出礦穿脈加進(jìn)路出礦的底部結(jié)構(gòu)形式。具體布孔方式見圖1所示。

圖1 布孔方式橫剖面Fig.1 Horizontal sectional drawing of holes layout

(2)拉底爆破方式?？偟谋评碚撌遣捎们驙钏幇鼣D壓爆破和壓頂落礦相結(jié)合，首先起爆的是中間2排孔，即圖1中3#和4#孔對應(yīng)的整排，依據(jù)采場的長度有10～20個孔，孔底吊堵控塞，每孔裝藥(乳化油炸藥)30 kg，藥面以上填塞1.5 m細(xì)砂，孔內(nèi)采用導(dǎo)爆管一次同段起爆，依據(jù)爆破振動的影響范圍確定一次可爆藥量，根據(jù)可爆藥量決定爆破炮孔數(shù)量。一次壓頂爆破高度可達(dá)2.5 m，2次爆破后中間拉底巷道以上部位即達(dá)到了設(shè)計要求的塹溝臺面位置。然后再用同樣的方式側(cè)崩2#和5#排孔，一次側(cè)崩高度可達(dá)5 m，最后側(cè)崩1#和6#孔即可形成完整規(guī)范的塹溝底部結(jié)構(gòu)。具體爆破順序見圖2所示。

圖2 拉底爆破順序Fig.2 Blasting sequences of undercuting

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)及效率的比較

(1)技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)比較。通過對17#試驗(yàn)采場的拉底施工試驗(yàn)，得出了相關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，同時將其與采用傳統(tǒng)的中深孔拉底方法進(jìn)行了比較，相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)比較結(jié)果見表2所示。

(2)施工時效比較。做為該方法的最特殊的、最顯著的優(yōu)勢就在于大大縮短了拉底施工的時間，通過現(xiàn)場施工試驗(yàn)得出的時效結(jié)論如下:試驗(yàn)過程中采用簡約高效深孔拉底共計多施工深孔約204 m，鉆機(jī)臺班效率平均為50 m，深孔拉底施工時間多2 d，爆破加出礦時間共計耗費(fèi)8 d，只使用了10 d即完成所有拉底工程。如果采用傳統(tǒng)的中深孔拉底的具體時效為，中深孔拉底共計施工炮孔約1 600 m，按相應(yīng)鉆機(jī)臺班效率40 m計算，中深孔拉底施工時間共計需要15 d，爆破加出礦時間共計需要約10 d，所有總拉底時間需要25 d。兩者比較，采用簡約高效深孔拉底比采用傳統(tǒng)的中深孔拉底足足節(jié)省了15 d時間。

表2 2種拉底方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)比較Table 2 Technical and economical parameter comparison of the two undercutting ways

5 結(jié)論

根據(jù)上述2種拉底方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果可見，簡約高效深孔拉底方法的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)中深孔拉底方法，其生產(chǎn)成本也較低。在拉底施工時效方面更是具有較大的優(yōu)勢，且減低了底部中深孔拉底時的勞動強(qiáng)度，避免了底部拉底時的安全隱患。所以采用簡約高效深孔拉底是一種可靠的、簡約的、高效的方法，在采用深孔采礦的大尺度采場中具有較好的推廣意義和使用效果。

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