劉勝恩

(西安天宙礦業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司)

大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法的應(yīng)用

劉勝恩

(西安天宙礦業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司)

以某礦山工程為例，針對(duì)大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法從采場(chǎng)結(jié)構(gòu)、采切工程、爆破參數(shù)設(shè)計(jì)、采場(chǎng)通風(fēng)、充填工藝等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。應(yīng)用證明，采用空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，有效提高了施工效率，降低了施工成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在施工過(guò)程中，還需要不斷總結(jié)，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)和施工方案進(jìn)行優(yōu)化，從而進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。

大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法 爆破參數(shù) 無(wú)軌設(shè)備 充填體強(qiáng)度

某礦山設(shè)計(jì)采礦規(guī)模為320萬(wàn)t/a，單日采礦 9 696 t，生產(chǎn)能力強(qiáng)，為了提升生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)無(wú)軌化生產(chǎn)，礦山積極引入了當(dāng)前國(guó)際上最先進(jìn)的無(wú)軌設(shè)備，同時(shí)為了充分發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì)、降低采準(zhǔn)比、保護(hù)礦山地表的生態(tài)環(huán)境、減少建設(shè)尾礦庫(kù)的成本，綜合考慮礦山自身的具體情況，參照類(lèi)似礦山施工經(jīng)驗(yàn)，確定使用大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法[1]。

1 礦山概況

礦床為隱伏礦床，有2條主礦帶，礦帶走向長(zhǎng)155～255 m,走向?yàn)?85°～295°，礦帶頂部圍巖屬于黑云變粒巖或黑云角閃片巖。礦體產(chǎn)出呈似層狀、層狀，頂部埋深為35.4～299.2 m,礦體沿傾斜方向有較大的起伏。礦床的主礦帶位于北翼，有A1和A2礦體， A2為主礦體,走向281°～289°，沿走向長(zhǎng)2 100 m左右，平均品位TFe為31.46%，MFe為18.76%，平均厚24.2 m，。礦體頂?shù)装逵辛己玫姆€(wěn)定性，巖體完整性良好，屬于堅(jiān)硬類(lèi)巖石。由于礦區(qū)處于平原地區(qū)，周?chē)歉睾痛迩f，因此，開(kāi)采過(guò)程中不允許表面塌陷。

2 大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?/h2>

2.1 礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)

礦體厚度大于25 m時(shí)，采場(chǎng)垂直走向布置，長(zhǎng)度為礦體的厚度，礦房、礦柱寬18 m，礦塊高60 m，一步驟回采礦房，嗣后尾砂膠結(jié)充填；二步驟回采礦柱，嗣后充填。

礦體厚度小于25 m時(shí)，采場(chǎng)沿走向布置。長(zhǎng)60 m，間柱寬6 m，沿走向每隔120 m在礦體下盤(pán)穿脈布置一個(gè)規(guī)格為2 m×2 m的通風(fēng)管纜井；礦塊寬度為礦體厚度，礦塊高60 m。

設(shè)計(jì)分段高度時(shí)，如果太高，會(huì)增加中深孔穿孔的偏斜率，影響爆破效果；如果高度不夠，又會(huì)增添采準(zhǔn)的工作量，所以將分段的高度定為20 m。

2.2 采切工程布置

鑿巖巷的斷面尺寸是依據(jù)鑿巖設(shè)備來(lái)確定的。采用Simba H1254臺(tái)車(chē)鑿巖，在依據(jù)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，參照鑿巖設(shè)備的數(shù)據(jù)及類(lèi)似礦山，確定斷面的尺寸為3.7 m×3.7 m。確定鑿巖巷的設(shè)計(jì)方案時(shí)，不僅要依據(jù)礦體的厚度、生產(chǎn)狀況以及上下各分段間的關(guān)系，還要反復(fù)比對(duì)切剖面[2]。如果礦體的厚度小于15 m，就要把鑿巖巷設(shè)計(jì)在礦體脈內(nèi)下盤(pán)，這樣不僅能達(dá)到穿孔設(shè)備的要求，還能減少一條切割井的工作量。如果礦體的厚度在20～40 m，將鑿巖巷布置在礦體的中間，這樣不僅能達(dá)到穿孔設(shè)備的要求，還有助于爆破。

為了降低爆破導(dǎo)致的礦石損失，切割巷布置在采場(chǎng)礦體最厚大處，且要與礦體的出礦進(jìn)路相對(duì)應(yīng)[3]。同時(shí)由于該礦拉槽選用的是中深孔高分段，基于拉槽時(shí)存在夾制性能的比較，所以設(shè)計(jì)切割巷的尺寸時(shí)，既要符合鑿巖臺(tái)車(chē)對(duì)巷道尺寸的需要，還要降低拉槽的夾制性，因此切割巷的斷面尺寸為3.9 m×3.7 m，切割井的斷面尺寸為2 m×2 m。

脈外運(yùn)輸巷在礦體的下盤(pán)廢石中，且沿礦體走向，斷面尺寸定為3.7 m×3.7 m，每個(gè)分段脈外運(yùn)輸巷和輔助斜坡道相通，以便行人與運(yùn)輸設(shè)備出入。出礦進(jìn)路在礦體的2條水平穿脈中間，順著分段脈外運(yùn)輸巷，與礦體走向垂直，且每隔12 m布置一條與脈外運(yùn)輸巷和鑿巖巷相通的出礦進(jìn)路，其斷面尺寸為3.7 m×3.7 m，長(zhǎng)度參照鏟運(yùn)設(shè)備確定。采切工程布置見(jiàn)圖1。

圖1 采切工程的布置

2.3 回采工藝

鑿巖使用Simba H1254型的中深孔鑿巖臺(tái)車(chē)，施工時(shí)在切割巷內(nèi)鉆鑿垂直上向且平行的深孔，在鑿巖巷內(nèi)鉆鑿垂直上向扇形的深孔。最小抵抗線w依據(jù)下式計(jì)算：

(1)

式中，Δ為裝藥密度，0.75 g/ml；L為孔深，16 m；T為裝藥系數(shù)，0.8；d為鉆孔直徑，100 mm；q為炸藥單耗，0.3 kg/m3；H為臺(tái)階高度，15 m；m為鉆孔鄰近密集系數(shù)，取1.2。

計(jì)算得出最小抵抗線w=3.7 m。

按照孔間排距計(jì)算公式

a=mw，

(2)

b=asin60° .

(3)

計(jì)算得出孔距a=4.4 m，排距b=3.8 m。

對(duì)上分段與下分段進(jìn)行順次拉槽式爆破，等中段切割槽的所有爆破結(jié)束，且構(gòu)成了一條垂直立槽后再在鑿巖巷中進(jìn)行爆破，一次爆破3～4排[4]。選用多孔粒銨油炸藥，BQF-100型裝藥器裝藥，在切割槽空區(qū)內(nèi)使用雷管孔底起爆方式，采用后退式回采方式。

出礦使用LH307型和LH410型的柴油鏟運(yùn)機(jī)，主要采用分段爆破、階段集中出礦，塹溝式平底結(jié)構(gòu)，礦石由鏟運(yùn)機(jī)裝入汽車(chē)運(yùn)至溜井，再通過(guò)箕斗井提升到地表。

新鮮風(fēng)流是通過(guò)中段運(yùn)輸巷道流入出礦、鑿巖巷道，然后進(jìn)入工作面，或者是通過(guò)采準(zhǔn)斜坡道流入到分段鑿巖面上。污風(fēng)通過(guò)采場(chǎng)回風(fēng)井或經(jīng)過(guò)采場(chǎng)空區(qū)的上中段回風(fēng)道進(jìn)入東、西風(fēng)井后排出地表。

2.4 充填工藝

(1)礦塊沿礦體走向布置時(shí)，出礦后，對(duì)礦房集中進(jìn)行尾砂充填，填充前要先在采場(chǎng)中配置好泄水管與隔墻。采場(chǎng)頂部0.6 m 以上的底板(上中段出礦)使用膠結(jié)充填，灰砂比為1∶6。

(2)礦塊垂直礦體走向布置時(shí)，一步驟回采礦房，嗣后一次尾砂膠結(jié)充填，灰砂比為1∶7； 二步驟回采礦柱，嗣后進(jìn)行一次尾砂充填，采場(chǎng)頂部的0.6 m 以上的底板(上中段出礦)使用膠結(jié)充填，灰砂比為1∶6。

3 應(yīng)用效果

大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄔ谠摰V山取得了成功，不僅使大型無(wú)軌設(shè)備充分發(fā)揮了效率、提升了礦山的生產(chǎn)效率、降低了采準(zhǔn)工作量、超額完成生產(chǎn)指標(biāo)，還將廢棄材料及選場(chǎng)尾砂回填到了采空區(qū)，最大程度地降低了采礦成本?；诨夭晒こ毯筒煽諈^(qū)處理工程是同時(shí)進(jìn)行，沒(méi)有發(fā)生地表塌陷的問(wèn)題，很大程度上保護(hù)了礦山生態(tài)環(huán)境。為了減少懸頂率，要在技術(shù)上做好預(yù)防工作：①確保拉槽中的深孔是垂直上向的平行孔；②鉆深孔時(shí)先鉆一個(gè)中深孔的探眼(90°)，且要連通上分段的底板，同時(shí)還要對(duì)標(biāo)高進(jìn)行驗(yàn)證，保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求；③拉槽爆破時(shí)一定要采取孔底起爆的方式，并且在裝藥前測(cè)孔。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文以實(shí)際工程為例，充分考慮圍巖穩(wěn)固情況、礦山地質(zhì)環(huán)境、充填體強(qiáng)度等因素，通過(guò)采用大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，取得了良好的施工效果，施工安全性高，生產(chǎn)能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益高，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1] 采礦手冊(cè)編輯委員會(huì),采礦手冊(cè):第2卷[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2010.

[2] 劉優(yōu)平,陳壽如.直眼掏槽爆破參數(shù)設(shè)計(jì)探討[J].采礦技術(shù),2005(3):24-28.

[3] 蔡序淦,門(mén)建兵,黃德福.無(wú)底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)選取的影響因素[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究,2014(3):56-57.

[4] 溫彥良,張國(guó)建,張治強(qiáng).無(wú)底柱分段崩落法放礦規(guī)律的數(shù)值試驗(yàn)研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2013(S2):94-95.

2014-10-29)

劉勝恩(1979—)男，工程師，710065 陜西省西安市。