李 樂

(河南神火集團有限公司， 河南永城市 476600)

1 工程簡介

某礦區(qū)廣泛發(fā)育有玲瓏花崗巖，控礦結構屬于東北向大斷裂類型的次級東北向的韌性剪切帶，主要礦石種類為黃鐵娟英巖、糜棱巖，在礦石中，黃鐵礦、自然金、黃銅礦、方鉛礦、銅藍是主要的組成部分，脈石礦物主要由白云母、方解石、石英構成，從內(nèi)向外圍巖蝕變分別為娟英巖化、黃鐵娟英巖化、硅化、綠泥石化。圍巖和礦體主要由閃長巖和娟英巖構成，礦巖穩(wěn)固性良好。

2 主要的采礦方法

當前，該礦區(qū)三號礦脈是投入生產(chǎn)的主要礦脈，主要使用上向水平分層尾砂充填采礦方法開采。

采場沿礦體走向布置，礦塊長度為21～31 cm，礦體的水平厚度為4～13 m，底柱的高度為5 m，高度為40 m，在采場外側布置一條脈外人行井，在脈內(nèi)布置一條留井兼作為充填泄水井和一條與上中段連通的脈內(nèi)人行充填天井。采場面積控制在400 m2以內(nèi)，分層回采高度控制在2 m以內(nèi)，分層控頂高度不超過3.5 m。

主要回采工序有爆破、鑿巖、通風、出礦、排險、溜井、清底、混凝土擋墻澆筑、填充、平場等［1］。使用7655氣腿式鑿巖機鉆鑿水平落礦淺孔，使用人工和鏟運機進行出礦。根據(jù)此礦區(qū)的具體情況，通常18 d左右完成一個采充循環(huán)。水平炮孔的孔距設計為1.3 ～1.4 m，最低抵抗線為 0.6 ～0.7 m，按照 0.65～0.7的系數(shù)進行裝藥，交錯排列炮孔，使用毫秒延期導爆管雷管、巖石銨梯炸藥進行爆破。采場充填完成后，要保證充填面和頂板的高度在1.4 m左右，并在這個基礎上根據(jù)設計要求對回采順序進行設計，落礦分兩次進行，首次落礦的高度為1.3～1.4 m，爆破結束后進行排險、通風和出礦，然后再次進行落礦。落礦高度為1.3～1.5 m，落礦結束后采場控頂高度要在3.5～4.5 m以下。經(jīng)過一年的統(tǒng)計，中段年平均每月的采礦強度為8.26 t/m2。

為了提高采場的生產(chǎn)力，分別選擇了幾個采場進行了光面爆破控頂技術試驗，在確保施工安全的基礎上，盡可能的增大分層回采高度，降低在回采施工中清底、充填準備以及平場的時間，在不改變礦勞動組織基礎上，提高采場生產(chǎn)能力［2］。

在使用光面爆破控頂技術施工的過程中，仍然使用原有的設備進行采場落礦施工，為了降低爆破施工破壞采場頂板，在采場頂板布置一排光面炮孔，以便提高頂板的穩(wěn)定性，保證施工的安全，在進行分層回采二次壓礦施工中，普通落礦炮孔要超前一排炮，且對前排普通落礦炮孔和后面光面炮孔同時進行鑿巖爆破［3］。

根據(jù)采場礦石破碎程度和炮孔集中度確定光面爆破層的厚度，孔距為0.6～0.7 m，孔深為3 m，為了保證光面爆破的效果，要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況對炮孔參數(shù)進行調(diào)整。在落礦孔爆破后，如果和頂板的距離過遠，可以在光面孔布眼的過程中，對光面炮孔參數(shù)和裝藥量進行調(diào)整，或者在其下方布置落礦孔。

光面爆破使用不耦合、不連續(xù)的裝藥方式，將銨梯炸藥分成數(shù)段，裝藥量為0.14～0.15 kg/m，使用導爆索起爆孔內(nèi)裝藥，用火雷管引爆。盡可能的在相同的平面鉆鑿光面炮孔，從而保證爆破后頂板的平整性，通常設置3°～5°的炮孔仰角，兩排炮孔銜接位置錯臺的高度要在0.2 m以下。如圖1所示。

3 普通爆破和光面爆破控頂技術的對比

3.1 生產(chǎn)能力比較

使用光面孔爆破后，采場的頂板相對來說較為平整，光面孔半邊殘留率在88%，而且將邊幫和頂板交接處的位置做成拱形，有效的提高了頂板的穩(wěn)固性［4］。在使用光面爆破控制技術進行施工的過程中，分層控頂高度在5.5 m以下，采場分層回采高度在4 m以下，因為分層回采高度的增大，有效的降低了采場循環(huán)施工的次數(shù)，降低了采場的清底時間、充填準備時間和平場時間，生產(chǎn)能力得到了提升，統(tǒng)計顯示，每月采礦的強度為9.64 t/m2。

圖1 炮孔采場落礦布置

3.2 綜合成本比較

光面爆破控頂技術由于增加了炮孔的數(shù)量，導致作業(yè)量增大。光面爆破控頂技術落礦單位鑿巖施工量為0.52 m/t，普通爆破單位落礦的鑿巖施工量為0.43 m/t，鑿巖作業(yè)量提高了22%，施工成本每噸增加了1.07元。在此工程中，實際的單位炸藥消耗量為216 g/t，使用普通爆破方法施工，每噸需消耗0.67元的炸藥，而使用光面爆破控頂技術進行施工，炸藥消耗量為211 g/t，炸藥的成本每噸降低了0.04元，而使用導爆索起爆、導爆管引爆，增加了爆破成本，每噸爆破的成本提高了0.38元，在對其進行綜合計算后得出，每噸的爆破成本提高了1.42元。

因為是在充填尾砂面上進行落礦，為了降低礦石的損失量和粉礦的回收量，要對薄層尾砂進行清底回收，按照一個采場的回采高度為35 m進行計算，普通爆破落礦時，一個采場可以分成16個分層進行回采，分層高度為2.2 m，使用光面爆破控頂技術可以分成7個分層進行施工，各個分層的高度為5 m。分層清底尾砂的密度為1.81 t/m3，分層清底尾砂的厚度為0.21 ～0.31 m，礦石的密度為2.76 t/m3，設計采場的高度為36 m，由于使用光面爆破控頂技術，清底的礦石貧化率為3.73%，普通爆破清底造成的貧化率為8.25%，對比可知，貧化率降低了4.52%，按照每天處理1000 t的量進行計算，每天可以降低44.8 t尾砂進入選廠，對選廠處理費用、運輸費用和排放費用進行均攤后，每噸的成本為1.07元，此工程清底和充填后的費用為3.1元/m，每噸降低了0.27元。對以上情況進行綜合計算得出，使用光面爆破控頂技術每噸可以減少1.54元的后期費用，綜合成本每噸要比普通爆破技術低0.14元［5］。

4 結語

綜上所述，使用光面爆破控頂技術進行施工，取得了良好的效果，提高了施工效率，降低了施工成本。不過在實際的施工過程中，仍然存在一些問題，因此對光面爆破控頂技術進行了改進。

(1)加大光面爆破孔的孔間距，中間使用了空孔導向，可降低導爆索的使用量，減少了爆破成本。

(2)在炸藥爆破臨界直徑的基礎上，使用直徑較小的藥卷，增大藥卷和炮孔的直徑比，盡量均勻分布孔內(nèi)炸藥，可降低爆破對頂板損壞的程度。

(3)在爆破落礦孔時，使用V形起爆順序進行起爆，可降低爆破成本和爆破工作量。

(4)對于面積比較大的采場，為了提高鑿巖質量和效率，使用鑿巖臺車進行鑿巖，同時保證同排光面爆破孔同時起爆，提高光面爆破的效果。

［1］劉海增.光面爆破技術在不穩(wěn)固采準巷道中的應用［J］.中國礦山工程，2006，35(1):32-34.

［2］王曉義.如何在軟巖中實現(xiàn)光面爆破［J］，煤炭技術，2009，28(7):101-102.

［3］盧 霞.阮喜清.光面爆破控制采場頂板技術的應用［J］.有色金屬(礦山部分)，2008，60(4):48-49.

［4］王善功，姜順鵬，張永林，等.大面積暴露頂板維護與安全預警技術的研究與應用［J］.金屬材料與冶金工程，2012(S1):182-183.

［5］國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.防治煤與瓦斯突出［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2009.