羅江龍

(昆明風(fēng)景礦業(yè)有限公司， 云南 昆明 654100)

0 引言

東川是全國較早開采銅礦的地區(qū)之一，在近代銅礦開采歷史上，電耙道底部結(jié)構(gòu)淺孔留礦法在區(qū)內(nèi)銅礦山使用較為普遍，在人力成本較低的時(shí)期取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。但該采礦方法生產(chǎn)能力較為低下，礦塊生產(chǎn)能力僅為30～50 t/d。電耙道出礦過程中常會(huì)出現(xiàn)大塊堵塞于斗頸位置，處理漏斗堵塞存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)較為頻繁的二次破碎容易造成漏斗眉線損壞、電耙道結(jié)構(gòu)破損等現(xiàn)象，進(jìn)一步影響作業(yè)安全；在礦房出礦后期，二次破碎成本往往居高不下。鑒于此，為提高出礦效率，同時(shí)降低出礦過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，有必要對(duì)出礦結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和改進(jìn)。

根據(jù)區(qū)域內(nèi)礦巖性質(zhì)特點(diǎn)，選擇在區(qū)內(nèi)某銅礦2700 m中段大量出礦采場(chǎng)開展電耙道改塹溝底部結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，將出礦高度從電耙道水平調(diào)整至階段運(yùn)輸巷道水平，采用地下鏟運(yùn)機(jī)等無軌設(shè)備放礦，可大幅提高生產(chǎn)效率，同時(shí)從根本上解決了漏斗堵塞的安全風(fēng)險(xiǎn)。塹溝形成過程中，由于礦房內(nèi)留存有采下的礦石，塹溝爆破屬于覆巖之下的擠壓爆破，對(duì)降低爆破大塊產(chǎn)出率有積極作用。

1 開采技術(shù)條件

1.1 礦體開采技術(shù)條件

某銅礦礦體賦存于中元古界落雪組和因民組地層接觸面，含礦巖層為灰白色至白色硅質(zhì)白云巖，銅礦體水平厚度為4.0～40.0 m，礦體傾角為65°～80°，屬急傾斜中厚至厚礦體。礦體上盤因民組為紫色板巖，f系數(shù)為8～10，穩(wěn)固性較差，大面積暴露時(shí)容易冒落，造成礦石貧化；下盤落雪組為灰白色、淺肉紅色白云巖，f系數(shù)為9～12，穩(wěn)固性較好。

1.2 試驗(yàn)采場(chǎng)情況

試驗(yàn)采場(chǎng)位置礦體水平厚度為30～32 m，階段高度為60 m，采用電耙道底部結(jié)構(gòu)淺孔留礦法進(jìn)行回采，礦塊垂直礦體走向劃分，礦房寬度為22 m，礦房長度為礦體厚度，底柱高度為16.5 m。礦房采用淺孔留礦法已回采結(jié)束，計(jì)劃采用電耙大量出礦。根據(jù)該銅礦相似采場(chǎng)生產(chǎn)情況，大量出礦效率約為3000 t/月，大量出礦周期較長。其電耙道底部結(jié)構(gòu)見圖1。

2 塹溝底部結(jié)構(gòu)研究

2.1 塹溝底部結(jié)構(gòu)

根據(jù)原有電耙道底部結(jié)構(gòu)情況，結(jié)合礦塊底柱礦體回收，為最大限度回收礦石，設(shè)計(jì)塹溝底部結(jié)構(gòu)方案見圖2。具體方案為：在階段運(yùn)輸巷道平面沿礦房中軸線布置塹溝巷道，在塹溝巷道兩側(cè)布置出礦巷道，出礦巷道與塹溝巷道通過出礦進(jìn)路進(jìn)行連通，在礦體上盤一側(cè)安全位置施工3.0 m寬切割槽，在塹溝巷道及電耙道布置中深孔。為確保塹溝底部結(jié)構(gòu)安全，塹溝巷道與出礦巷道凈間距不少于10.0 m，出礦進(jìn)路間距10.0～12.0 m，出礦進(jìn)距與塹溝斜交布置，有利于提高出礦效率。

在空區(qū)外安全區(qū)域設(shè)置3.0 m寬切割槽，切割槽形成后，利用切割槽為自由面進(jìn)行塹溝爆破，爆破后空區(qū)內(nèi)礦石即可下放至塹溝平面，利用鏟運(yùn)機(jī) 進(jìn)行大量出礦，礦石經(jīng)溜井溜至下中段進(jìn)行集中有軌運(yùn)輸。

圖1 電耙道底部結(jié)構(gòu)

圖2 塹溝底部結(jié)構(gòu)

2.2 切割槽施工

切割槽施工采用淺孔留礦法，其施工方式見圖3。即沿塹溝“V”型槽邊界兩側(cè)施工切割井，從出礦巷道施工人行井至切割槽回采高度（切割槽設(shè)計(jì)高于礦房拉底平面1.0 m），施工聯(lián)絡(luò)道連接人行井和切割井。人行通道形成以后，以切割井為自由面，利用淺孔留礦法回采切割槽至設(shè)計(jì)邊界和設(shè)計(jì)高度。為確保切割槽采礦質(zhì)量及嚴(yán)格保證中深孔抵抗線，沿切割邊界施工數(shù)個(gè)中深孔，淺孔留礦法回采切割槽期間，以該中深孔作為參照邊界，以此提高 切割槽成形質(zhì)量。

圖3 切割槽施工

切割礦采礦期間，采用抽出式局部通風(fēng)，通風(fēng)管由出礦巷道經(jīng)人行井和聯(lián)絡(luò)道與切割槽作業(yè)空間連通進(jìn)行通風(fēng)，以保障切割槽施工期間通風(fēng)安全，切割槽采礦結(jié)束后立即進(jìn)行全部放礦。

2.3 塹溝鑿巖及爆破

切割槽放礦結(jié)束后，即可進(jìn)行塹溝中深孔爆破。塹溝第一次爆破以切割槽為自由面，爆破補(bǔ)償比按照30%進(jìn)行控制，確保塹溝爆破質(zhì)量，爆破后塹溝連通礦房內(nèi)采下礦石。此時(shí)，塹溝剩余中深孔爆破均為擠壓爆破，深孔鑿巖和爆破均需按照地下深孔擠壓爆破相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。每次擠壓爆破后需進(jìn)行松動(dòng)放礦，放出礦石量約為爆破礦量的20%～30%，為下一次擠壓爆破提供補(bǔ)償空間。

由于受電耙道空間影響，桃形礦柱在塹溝深孔鑿巖時(shí)往往存在一定的控制盲區(qū)，該盲區(qū)域爆破后易產(chǎn)生較大的塊度。因此，需同時(shí)對(duì)桃形礦柱進(jìn)行深孔鑿巖和爆破，在塹溝中深孔爆破時(shí)，電耙道對(duì)應(yīng)位置中深孔同時(shí)爆破，充分破碎電耙道桃形礦柱，避免形成大塊，進(jìn)而影響放礦效率及放礦安全。

根據(jù)鑿巖設(shè)備和擠壓爆破相關(guān)要求，本次設(shè)計(jì)塹溝和電耙道中深孔孔徑均選用d=76 mm，電耙道中深孔采用YGZ-90鉆機(jī)進(jìn)行施工，塹溝巷道中深孔采用T-100高氣壓環(huán)形鉆機(jī)進(jìn)行施工，以確保中深孔施工偏斜率控制在允許誤差范圍內(nèi)。本次設(shè)計(jì)回采范圍內(nèi)巖石為厚層狀白云巖，巖石較為穩(wěn)固。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式及擠壓爆破要求，塹溝中深孔爆破抵抗線：

孔底距:

孔口距:

最小炮孔堵塞長度:

根據(jù)礦體開采技術(shù)條件及礦巖特性，結(jié)合電耙道工程現(xiàn)狀。本次電耙道改塹溝爆破中深孔孔網(wǎng)參數(shù)取W=b=1500 mm，孔底距a1=1900～2600 mm，孔口距a2=1200～1600 mm，最小炮孔堵塞長度l=1500 mm。塹溝及電耙道中深孔按照扇形中深孔炮孔能量分布規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)和裝藥。中深孔爆破選用黏性粒狀炸藥進(jìn)行爆破，導(dǎo)爆索和導(dǎo)爆管雷管聯(lián)合起爆網(wǎng)絡(luò)，毫秒微差延期爆破，每次擠壓爆破取3～5排中深孔，崩礦步距為4.5～7.5 m，每排炮孔為一段延時(shí)，多排微差擠壓爆破排間隔時(shí)間比普通微差爆破長30%～60%，以便使前排炮孔爆破的巖 石產(chǎn)生的位移能形成良好的空隙槽，為后排爆破創(chuàng)造補(bǔ)償空間，充分發(fā)揮擠壓作用。為避免造成過度擠壓，本次設(shè)計(jì)擠壓爆破的炸藥單位巖石消耗量控制在0.50～0.55 kg/t。經(jīng)爆破后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察，塹溝爆破成形與預(yù)期相符，擠壓爆破大塊（600 mm）產(chǎn)出率＜5%，放礦效率大幅提升，試驗(yàn)結(jié)果符合預(yù)期。

3 結(jié)語

通過對(duì)電耙道底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行塹溝化改造，改善了原有底部結(jié)構(gòu)中的職業(yè)健康防范難題，同時(shí)大大提高了生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本。具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，在相似工程中可推廣使用。

（1）放礦產(chǎn)能提升。塹溝全部形成后，無軌放礦效率由電耙道放礦30～50 t/d增加到300～450 t/d，生產(chǎn)能力大幅提升，放礦成本隨之降低。

（2）放礦安全改善。由電耙道改為塹溝底部結(jié)構(gòu)后，相對(duì)較大的出礦進(jìn)路斷面從根本上避免了大塊礦石堵塞電耙道漏斗后的現(xiàn)象，規(guī)避了漏斗堵塞的處理風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)節(jié)約了處理漏斗堵塞的爆破成本和處理時(shí)間。

（3）作業(yè)環(huán)境改善。原電耙道放礦時(shí)，耙斗在電耙道內(nèi)行走時(shí)容易產(chǎn)生大量粉塵，存在較大的職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)，且電耙道放礦作業(yè)人員需頻繁進(jìn)入電耙道內(nèi)處理漏斗。改為塹溝底部結(jié)構(gòu)后，放礦環(huán)境由電耙道改為出礦巷道，作業(yè)條件大幅改善。