龔開福

(中色非洲礦業(yè)有限公司，　Kitwe 贊比亞　22592)

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中深孔爆破處理主溜井堵塞在謙比希銅礦的應(yīng)用

龔開福

(中色非洲礦業(yè)有限公司，Kitwe 贊比亞22592)

謙比希銅礦主溜井當(dāng)前承擔(dān)著主礦體全部礦石及西礦體大部分礦石的溜放任務(wù)，因西礦體礦石遇水容易泥化，在進(jìn)入主溜井后，極容易造成主溜井堵塞和懸頂，給井下安全生產(chǎn)帶來極大影響。溜井堵塞和懸頂后，若采用傳統(tǒng)方式處理，存在安全風(fēng)險(xiǎn)高、處理效率低、處理成本高等缺點(diǎn)，特別是當(dāng)懸頂高度較高時(shí)，人不能進(jìn)入溜井，很難判斷堵塞和懸頂具體位置，給處理工作帶來很大難度。為此，事先采用紅外線觀測(cè)，在準(zhǔn)確判斷堵塞位置后，運(yùn)用中深孔爆破成功處理主溜井堵塞，克服了傳統(tǒng)處理的缺點(diǎn)，較傳統(tǒng)處理方法處理時(shí)間至少縮短2 d以上。

紅外線觀測(cè)；中深孔爆破；主溜井堵塞

0　引　言

贊比亞謙比希銅礦隸屬于中國有色集團(tuán)非洲礦業(yè)有限公司，是世界上最大的典型沉積礦床之一，位于贊比亞中部地區(qū)，前期主要采用露天開采，隨著礦石資源逐漸消耗，1975年開始由露天轉(zhuǎn)地下開采，目前該礦已經(jīng)轉(zhuǎn)入深部開采[1]。主礦體采用豎井和斜坡道聯(lián)合開拓，主溜井直徑為2.4 m，全高400 m，采用天井鉆機(jī)分段施工，因此主溜井為瀑布式結(jié)構(gòu)，以前堵井情況雖時(shí)有發(fā)生，但因主礦體礦巖流動(dòng)性好，并且遇水不易泥化，也不粘，因此堵井情況絕大部分是因大塊卡住所致，僅采用傳統(tǒng)的竹竿加適量裸露炸藥方法就能輕易疏通[2]。

從西礦體2012年達(dá)產(chǎn)后，為了解決該礦區(qū)無軌運(yùn)輸?shù)V石成本高和效率低等問題，決定充分利用主礦體豎井提升富余能力的優(yōu)勢(shì)，采用主礦體豎井對(duì)礦石進(jìn)行提升。從2014年開始，通過施工主、西礦體的對(duì)接高天井，將西礦體的近一半礦量轉(zhuǎn)運(yùn)至主溜井進(jìn)行運(yùn)輸。但因西礦體礦巖的特殊性，從對(duì)接工程運(yùn)行后，主溜井800～900 m段堵井頻率加大，并且處理時(shí)間也明顯加長，傳統(tǒng)的溜井堵塞處理辦法不僅安全隱患大，處理時(shí)間也較長，嚴(yán)重制約著豎井的提升能力。根據(jù)主、西礦體的礦巖條件，尋求安全高效疏通溜井堵塞的方法成為亟待研究的問題[3]。

1　礦巖性質(zhì)

謙比希銅礦賦存的主要巖性為泥質(zhì)石英巖、長石石英巖、礫巖、泥質(zhì)板巖及礦化泥質(zhì)板巖等，其中主礦體主要位于泥質(zhì)板巖中，而泥質(zhì)板巖又可分為礦化泥質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖礦體和片巖3部分。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破情況，礦石爆破后塊度均勻，遇水不易泥化，因此在溜井中流動(dòng)性較好。謙比希西礦體主要賦存在礦化板巖中，由于地質(zhì)條件的影響，該巖性較差，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，由于砂層和礫巖層的影響，礦體的上下盤穩(wěn)固性較差，通過現(xiàn)場(chǎng)取芯統(tǒng)計(jì)得到的該區(qū)域巖石的RQD值很低，為50%～60%，在礦體上下盤均存在一定程度的氧化礦帶，由于氧化作用，容易導(dǎo)致礦石發(fā)生泥化現(xiàn)象，并且產(chǎn)生一定的“粘”性，對(duì)礦山的開采極其不利。

2　溜井堵塞及類型

謙比希主溜井僅服務(wù)于主礦體礦石時(shí)，也偶爾出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，但主要出現(xiàn)在800～900 m段下井口，并且絕大部分是大塊卡住造成，因此采用傳統(tǒng)的溜井堵塞處理方法能輕易處理卡堵[4]。自從西礦體礦石轉(zhuǎn)運(yùn)至主溜井后，堵塞幾率明顯提高，并且處理時(shí)間也大大延長(見表1)。

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)溜井堵塞部位及堵塞次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照溜井堵塞部位對(duì)其進(jìn)行劃分，可分為井筒內(nèi)部堵塞和溜井底部溜井口堵塞兩種類型，其中井筒內(nèi)部的堵塞又可分為溜井下半部分堵塞和溜井上半部分堵塞。根據(jù)2013～2015年的溜井堵塞情況，謙比希主溜井共發(fā)生井筒內(nèi)上半部分堵塞7次，井筒內(nèi)下半部分堵塞17次和溜井底部口堵塞49次。溜井的堵塞是由多種因素造成的，按堵塞原因?qū)ζ溥M(jìn)行分類，主要分為粉礦泥化結(jié)拱，爆破大塊卡塞及粉礦拱結(jié)和大塊組合3種堵塞類型。通過調(diào)查分析，西礦體礦石卸入主溜井后，由于粉礦泥化結(jié)拱而造成的堵塞為19次，由爆破大塊造成的堵塞次數(shù)為9次，由礦粉泥化堆積和大塊共同導(dǎo)致的堵塞為25次。在溜井放礦過程中，由于礦石泥化程度不同，放礦速度控制的差異性等容易引起礦粉堆積在一起，從而使溜井的凈斷面縮小，同時(shí)由于大塊的影響，易形成堆積的平衡拱。

表1　主溜井堵塞情況統(tǒng)計(jì)

3　中深孔爆破處理堵塞溜井

在主溜井僅承擔(dān)主礦體礦石運(yùn)輸時(shí)，采用傳統(tǒng)辦法能輕易疏通溜井。而在西礦體礦石混入到主溜井后，因礦巖的泥化及粘性，導(dǎo)致堵塞頻繁，并且通過傳統(tǒng)方法不易處理，處理時(shí)間也更長，安全性也達(dá)不到要求。因此提出紅外線觀測(cè)配合中深孔爆破處理措施[4￣7]，不僅加快了處理時(shí)間，還提高了處理的安全性。主溜井堵塞處理施工炮孔布置見圖1。

圖1　主溜井堵塞處理炮孔布置

最近一次中深孔爆破方法處理步驟如下：

(1) 首先，運(yùn)用紅外線裝置測(cè)定堵塞位置的高度，將紅外線儀器綁定在竹竿上，然后將竹竿沿觀察道伸入溜井下口，通過紅外線準(zhǔn)確測(cè)定堵塞體的位置高度。最近一次堵塞時(shí)測(cè)得堵塞體高度為40 m，因紅外線抗環(huán)境不利因素的干擾強(qiáng)，能方便測(cè)出堵塞的高度，確定堵塞具體位置。

(2) 其次，根據(jù)溜井原有參數(shù)及所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行中深孔爆破設(shè)計(jì)(見圖1)，中深孔施工參數(shù)見表2，其中孔方位角為298°8′5″，孔徑為150 cm。

表2　中深孔施工參數(shù)表

中深孔共布置4個(gè)孔，采用T150深孔鉆機(jī)施工，每施工一個(gè)孔后，通過鉆機(jī)高壓水沖洗，堵塞體不斷往下掉落。在施工并沖洗完4個(gè)孔后，部分堵塞體已經(jīng)掉落，再次通過紅外線裝置測(cè)定高度為45 m，然后通過合理裝藥及毫秒雷管分段爆破，順利疏通了主溜井的堵塞。從打孔到爆破疏通主溜井，總共用了1 d時(shí)間，通過表1可知，從2015年實(shí)施中深孔爆破處理主溜井堵塞后，溜井堵塞的處理時(shí)間可以縮短2 d以上。

4　溜井堵塞預(yù)防措施

通過對(duì)謙比希銅礦主溜井堵塞原因進(jìn)行分析，為了預(yù)防該溜井頻繁堵塞，應(yīng)制定嚴(yán)格的溜井生產(chǎn)管理制度，遵循“預(yù)防為主”的原則，主要的生產(chǎn)管理制度如下：

(1) 選擇合理的鑿巖爆破參數(shù)[8￣10]。對(duì)于西礦體礦巖可爆性較好的情況，要優(yōu)化炮孔參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)，減少爆破后粉礦量。

(2) 降低主溜井貯礦時(shí)間，做到上下聯(lián)動(dòng)。在礦石提升時(shí)，才將西礦體的礦石倒入主溜井內(nèi)，并且做到主礦體、西礦體礦石的搭配提升。

(3)減少對(duì)礦石的轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，礦石通過爆破后一次出礦轉(zhuǎn)運(yùn)溜井，如果出礦貯存到轉(zhuǎn)運(yùn)硐室，會(huì)增加二次倒運(yùn)，進(jìn)而增加粉礦產(chǎn)生量。

5　結(jié)　論

(1) 礦石性質(zhì)的變化，大塊礦石的增加，貯存礦石時(shí)間長等因素，直接導(dǎo)致了主礦石溜井的堵塞。

(2) 對(duì)于僅服務(wù)于主礦體的主溜井堵塞，僅采用傳統(tǒng)方法可以安全高效處理。

(3) 對(duì)于西礦體礦石進(jìn)入主溜井后造成的堵塞，采用紅外線事先準(zhǔn)確測(cè)定堵塞高度，再運(yùn)用中深孔爆破來處理堵塞溜井，不僅安全，而且能將處理時(shí)間縮短2 d以上，按提前2 d正常生產(chǎn)，可取得經(jīng)濟(jì)效益約18萬美元。

(4) 加強(qiáng)鑿巖爆破參數(shù)優(yōu)化，減少礦石轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，并制定和履行溜井生產(chǎn)管理制度，可以有效預(yù)防溜井堵塞。

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2016￣02￣17)

龔開福(1983-)，男，工程師，主要從事采礦工程技術(shù)管理工作，Email:184258058@qq.com。