大直径深孔采矿法在高阶段矿柱回采中的应用

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1、弟 1 8巷 1 9 9 8 年 Vo l . 1 8 C kt o 巨 P r o c e e d in g 1 998 发D 开 笛二 步骤回采矿柱， 采用分级尾砂充填。 自1 9 9 1 年试生产以来， 安庆铜矿应用大直径深孔采矿法已回采了十多个矿房和三个矿 柱。实践表明， 大直径深孔采矿法是一种效率高、 成本低、 效益好、 作业安全、 劳动强度低的 采矿方法， 适合于安庆铜矿的高阶段矿房、 矿柱的回采。如何选取大直径深孔爆破参数及回 采工艺技术， 降低矿石的损失和贫化是能否成功地回采高阶段矿柱的技术关键。 2 高阶 段矿柱回 采的技术措施 依据安庆铜矿的具体条件， 采用 了以下措施来减

2、少对充填体的破坏， 保护充填体的稳 定， 顺利回采矿柱。 2 . 1优化 矿柱采场的布孔参数 采场布孔参数是决定爆破参数的先决条件。爆破参数中， 最大单响药量和边排孔( 距充 填体最近的炮孔) 装药量是影响充填体整体稳定性最主要的因素， 边排孔装药量是充填体局 部稳定性的主要 影响因 素。 依据爆破漏斗试 验的结论及I # . 9 # 矿柱的回采经验， 在5 # 矿柱( 高 段矿柱) 回采时， 适 当地调整了布孔参数， 采场中间孔孔网参数一般取 2 . 8 m X 3 m， 边排孔抵抗线取 2 . 5 m- 2 . S m， 孔间距取 2 . 5 m, 考虑到充填体壁面局部凹凸不平以及钻孔偏斜

3、等因素， 边排孔距充 填体不易过近， 通常以大于 1 . 5 m较为合适。 高阶段矿往分上下两部采场( 即上下两中段) 回采， 先回采下部采场， 此时上部采场未 动， 充填体暴露空间较小， 中间孔孔网参数可适当偏大。而在下部采场回采完毕， 再回采上 部采场时， 充填体暴露已达一定的高度( 安庆铜矿一般为 5 0 一 印m) ， 则上部采场的孔网参数 3 3 2 矿 业 研究 与开 发第 1 8卷 召厂丫买创 应适当减小， 这样在下部采场可降 低凿岩成本。在上部采场通过控制爆破参数来保护充琪 体的稳定。 2 . 2 留 矿垠破 留矿爆破 是为了 减少充填体在采场爆破过程中直接临空的暴露高 度，

4、即在 爆破期间， 严 格限 制采场出 矿量， 依靠矿堆改 变充填体的受力状态及保护充填体以减弱采场 爆破对充填 体整体稳定性的破坏， 从而保证了矿柱回采过程中充填体的稳定性。. 安庆铜矿矿石松散系数为1 . 5 ， 每次爆破所需补偿空间高度和 崩矿高度应满足如下条 件 : H=( 0 . 5 -0 . 6 ) h 式中: H补偿空间平均高度; h -崩矿高度单位: m 这样， 既保证了采场爆破补偿空间的要求， 又限制了两侧充填体的暴露高度， 从而减弱 了爆破时因空区过高产生对充填体的破坏。可见， 留矿爆破是高阶段矿柱回采的一个十分 有效的技术措施。 2 . 3 优化边 排孔的装 药结 构 在爆

5、破实践中， 对于边 排孔， 先后 采用过5 k g , 1 0 掩, 1 5 吨的分层装药盘进行试验， 爆破 效果较理想。 矿往采场边排孔所担负的矿石可爆性较好， 主 要有以 下两点原因: 其一， 在矿房回采 过程中， 矿柱采场 边排孔所处岩体受矿房爆破的影响， 已 形成一定厚 度的破碎带; 其二， 矿 柱采 场边排孔是滞后中 间孔起爆的， 除了矿柱采场中间孔 爆后所造成的临空面 是自由 面外， 矿层与充 填体的 接触面 也可 视为边排孔爆破的自 由面， 这样. 边排孔爆破便成 了双向自由面的爆破、 后一种自由面的存在， 还可以削弱边排孔爆破对充填体的破坏作用。 鑫 今 另外， 在岩石和炸药一

6、定的条件下， 采用空气间隔不藕合装药可以降 低爆破作用在炮孔孔壁上的冲击压力峰值， 增加应力波的作用时间， 使爆 破能量沿炮孔均匀分布， 可减少爆破作用在充填体上局部的径向压力， 还 可以改善岩石的爆破块度。在爆破过程中， 先后试验过各种对应的空气 间隔长度。通过试验对比分析， 确定每孔每层装药量为1 0 k g ， 空气间隔 为0 . 5 m。图 1 为其装药结构。 考虑边排孔所处岩石较破碎， 相对中间部位岩体其波阻抗下降， 同 时， 边排孔爆破时存在两个 自由面， 因此， 可采用低爆轰、 低威力、 低成本 的 炸药， 如2 号岩石炸 药等， 这样， 可进一步降低爆破冲 击压力波的 峰值，

7、减弱边排孔爆破对充填体的破坏作用。 2 . 4 合理的 爆破方式和 起垠顺序 爆破方式不仅影响到爆破质量， 同时涉及到对充填体的破坏程度。 矿房采场的爆破方式一般是小断面拉槽后采用全段高侧崩或倒梯段侧 崩， 爆破规模较大， 最大单响药量常达0 . 8 - 1 . 0 t 、 矿柱采场显然不适合 这种爆破形式， 为有效地控 制单响 药量并改善爆破质量， 矿柱采场一般采 用图2所示的崩矿方式， 即在采场中部拉槽， 拉槽范围为 9 m x 9 m, 当拉 圈1 边排孔装 药结构 奋 1 一 导 姆 索 3 一砂袋 5 一 竹 筒 ， 一堵孔 塞 2 一 长 丝 月 -药包 6 一岩 疽 槽高度达 9

8、 m左右时， 以槽区为中心， 朝上、 下盘方向进行侧崩， 侧崩高度一般为6 m, 侧崩步 距为1 8 m左右( 上下盘各9 m) ， 这样， 每次侧崩的最大单响药量可控制在 4 0 0 掩 以内 论 文集 卫明等大直径深孔采矿法在高阶段犷柱回采中的应用3 3 3 起爆顺序也是影响爆破效果的主要因素之一， 矿柱 爆破时， 采用“ V ” 形掏槽起爆顺序。 改善了爆破质量， 并 使得边排孔爆破临空面方向朝采场中间， 从而减少了爆 破对充 填体的 径向压力和爆破应力波在充填体自 由面的 拉伸破坏作用。 图3为矿柱采场爆破起爆顺序示意图。 2 . 5 控顶掏槽 裸破和多 槽区 破顶爆破 矿柱采场两侧均

9、是尾胶充填体， 其上下盘与废石岩 层相连， 根据地压 监测结果 及岩石 力学应力 分析 破顶层 的安全厚度可取 9 - l O m， 破顶爆破矿量多达 1 . 5 万 c 以 上， 由于雷管段数少， 最大单响药量难以控制， 大规模的 爆破易造成对充填体的拉伸、 挤压破坏， 导致充填体片 落， 甚至垮落。 为解决上述问题， 采用了控制掏槽爆破和多槽区破 顶爆破技术， 即在采场破顶前， 实行多槽区掏槽。安庆铜 矿的矿柱采场掏槽区一般为两个， 在破顶前的掏槽爆破 中， 采用控顶掏槽爆破技术， 即在掏槽孔主爆破药包上面 适量填砂后， 加上一个控顶药包， 该药包重量取 5 k g , 既 达到了掏槽的目

10、的， 又减少了对破顶层的破坏， 确保破顶 层的安全， 使槽区的破顶厚度可减小到5 - - 6 m， 控顶掏槽 爆破装药结构如图4所示。 由于同段的炮孔之间距离增大， 故采用多槽区破顶 爆破技术， 从而减弱了同段爆破所引起的地震效应， 减少 了破顶爆破的夹制性， 使破顶爆破对充填体的挤压破坏 作用减弱。 2 . 6 强化出 矿、 强化充填 月 一 1111 、 fitt 111 口 工 J 王 四日 歼 行 日 丁 日 ，曰 川汀 1 ! 而 一 ” r 甲 。 “ ， 内 户洲 一 下 图2 矿柱采场娜破方式 I - 凿岩确 室2 一破 顶层 3 一掏 伯区4 一 侧 PA 区 掏抽 区 ，管

11、段效 边排孔 5 段 图3 矿柱采场垠破起烟顺序 安庆铜矿矿柱采 空区 达5 - 6 万m 3 ， 为缩短采空区的暴露时间、 减 少因采空区暴露引起的上、 下盘围岩和充填体的垮落， 实行强化出矿和 强化充填。强化出矿期间每天出矿能力可达 1 5 0 0 - 2 0 0 0 1 ， 采场出矿 完毕后、 进行强化充填， 采场充填一半以后， 采场基本稳定。可见， 矿柱 回采期间， 加强技术管理和现场管理， 实行强化出矿、 强化充填是顺利 回采矿柱的十分重要的措施之一。 3 结语 综上所述， 矿柱回采的技术关键是如何保护充填体的稳定性， 影响 充填体稳定性的几个关键因素是: 充填体的质量， 矿柱爆破的最大单响 药量， 矿柱边排孔爆破， 充填体的整体性， 矿柱采场回采周期和空区暴 露时间等。试验研究表明: 只要深化技术研究， 采用切实可行的技术措 施， 加强现场管理， 精心作业， 运用大直径深孔采矿法回采高阶段矿柱 是可行的。 图a 控顶掏柑垠 破装药结构 I -铁 丝2 一 导 爆 管 3 一控 制药包礴 一填砂 5 一药包6 一填 塞 孔