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1、精选优质文档-倾情为你奉上大直径深孔爆破技术在矿柱回采中的实践与应用摘要： 通过对采空区充填体受力分析， 指出减小爆破对充填体的破坏作用是矿柱回采的技术关键之一。针对爆破的各种破坏方式， 提出了相应的对策， 确定正确的爆破方案， 选择合理的爆破参数并采取切实可行的保护措施， 以此为高阶段大直径深孔采矿法在安庆铜矿的全面应用提供技术保证。关键词： 高阶段大直径深孔采矿法； 矿柱回采； 爆破； 胶结充填体1 概述安庆铜矿是铜陵有色金属 （集团） 公司一座大型采选联合企业， 设计采选规模3500t/d。矿区主要矿体有3个， 其中1#矿体占矿山总储量80%以上， 矿体厚3080m， 倾角70以上， 矿
2、岩稳固性较好。设计采用高阶段大直径深孔采矿法 （即VCR法） 回采， 采场垂直走向布置， 划分为矿房和矿柱两部分， 宽均为15m， 高120m， 长即矿体厚度。分两步骤回采， 先采矿房后采矿柱。矿房尾砂水泥胶结充填， 矿柱尾砂或废石充填。凿岩采用Simba-261潜孔钻机钻165 mm下向深孔， 孔深60m（采场分两段凿岩）， 台班40m；出矿采用斗容3.8m3的，ST-5C铲运机， 台班效率500t。矿房回采的实践证明： 高阶段大直径深孔采矿法效率高、 成本低、 效益好、 作业安全、 劳动强度低。但是， 将这种采矿方法用于矿柱回采时， 技术难度比较大， 因为矿柱两侧均为胶结充填体， 且充填体
3、高105m，侧向暴露面积达30005000m2，回采矿柱时， 既要获得良好的爆破效果， 又要保护好两侧的充填体。因此需要通过对充填体进行受力分析， 来确定合理的爆破参数。2 胶结充填体受力分析2.1 胶结充填体的动载试验通过对灰砂比分别为1:4和1:10两种试件进行不同围压，不同加载速率下的三轴抗压试验，获得的力学参数表明：胶结充填体抵抗外力破坏的强度，随围压的增加而增加，随加载速率的增加而增加。2.2 胶结充填体的受力分析胶结充填体承受着自重、侧向矿岩应力释放、采场生产爆破冲击等力学环境的作用，这种作用具有复合性、反复性和进展性。侧向矿岩的应力释放规律是非常复杂的，与矿岩本身条件、所处位置以
4、及回采顺序都有内在联系，目前尚未弄清，但在回采矿柱时，它是客观存在的。从胶结充填体抵抗外力破坏的强度与围压的关系来看，在一定程度上围压可以为我们所用。采场生产爆破冲击对充填体作用必须把握适当，从胶结充填体抵抗外力破坏的强度与动载速率的关系来看，胶结充填体在一定程度上可以经受爆破冲击，但它是有限度的。胶结充填体动载力学试验表明，外力作用达到2.17MPa时，充填体即开始受到破坏。以上分析说明，减少爆破对充填体的破坏是回采矿柱的技术关键之一。这就要求爆破时要正确确定爆破方案，合理选择爆破参数，并采取切实可行的保护措施。3 确定合理的爆破方案3.1 崩矿方式阶段或梯段侧向崩矿（柱状药包）虽然崩矿强度
5、大，但它的主要应力作用方向是侧向的，爆破能对侧边破坏作用较大，显然矿柱回采的两排边孔不能采用这种爆破方式。球状药包的应力场是呈球对称的，爆破作用从球心以同等强度向外发散，能量利用率高，当采用VCR法崩矿时，多余的爆破能量直接作用于矿堆，对充填体破坏作用小。因此，矿柱崩矿方式宜以VCR法为主，在中央部位，由于距离充填体较远，适当地进行侧向崩矿（侧向崩矿高度810m），对充填体的破坏不大，能加大崩矿强度。3.2 崩矿顺序根据应力分布规律，将采空区顶板控制成拱形，可以减少冒落。在矿柱爆破时，按照图1的顺序进行，监测表明没有发现较大的冒落现象，比矿房阶段或倒梯段崩矿时的冒落情况要好。3.3 起爆顺序起
6、爆顺序与爆破效果和爆破对充填体的破坏作用密切相关。采用斜线起爆顺序（图2），可以从实质上更贴近因采场具体尺寸受限制而难以做到的宽孔距、小抵抗线的布孔方式，从而改善边排孔的爆破条件（自由面由一个变为两个），并且改变边排孔的爆破破坏作用方向（指向采场内侧），从而获得良好的爆破效果，减少对两侧胶结充填体的破坏。4 选择合理的爆破参数4.1 孔网参数通过爆破漏斗试验，安庆铜矿的矿石条件适用EL-102普通乳化油炸药，其最佳比例埋深=0.71不同重量的药包的最佳漏斗半径由下式确定：L=W1/3式中：L最佳漏斗半径，m；最佳比例埋深，m/kg1/3；W药包重量，kg。4.1.1 中间正常孔网参数根据矿房爆
7、破经验，药包重量取2530kg为宜。按照（1）式，可求得爆破漏斗的最优半径L=22.2m，考虑多个药包共同作用原理及爆破效果，可初步确定孔网参数3m*3m。4.1.2 边孔与充填体的距离在确定边孔与充填体的距离前，安庆铜矿做了16次小型爆破试验。通过正交试验及分析得出的结论是：边孔距充填体的距离最佳值为0.41m，最佳空气间隔0.174m。根据爆破理论，矿柱回采大孔边孔距充填体的距离可用下式进行计算：A=a（Q/q）1/3式中：A大孔回采矿柱边孔距充填体距离，m；a小孔试验边孔距充填体距离，m；Q大孔每分层装药量，kg；q小孔每分层装药量，kg。计算得到：矿柱回采最佳边孔距充填体距离为1.52
8、m，由于矿柱靠近充填体的矿石在矿房回采时，受多次爆破作用已有不同程度的破碎，故推荐矿柱回采边孔距充填体距离为1.6m1.8m，空气间隔相应为每10kg炸药0.50.7m。4.1.3 边孔间距为了减小侧崩时边孔对充填体的破坏，边孔间距应小于边孔与充填体间距的2倍值（即小于3.2m3.6m）。开始取2.5m)，但由于炮孔偏斜，孔间距实际值有的大于2.5m，不增加药量将会产生大块，而增加药量的就有充填料混入。经多次实践，考虑炮孔偏斜，为保护充填体，将炮孔间距适当缩小到2m。根据矿柱宽度15m的具体情况，采场布置5排炮孔，中间三排正常孔排距3.2m，间距2.8m（侧崩抵抗线），边孔间距2m，与正常孔排
9、距2.5m，与充填体间距1.8m图(3)。4.2 装药结构中间孔药包重30kg，其相邻两孔药包重25kg；边孔距充填体较近，一方面考虑矿房回采时已经受到爆破作用产生龟裂，另一方面考虑炮孔的偏斜，合理的分层装药量以815kg为宜。炮孔装药结构如图4所示，不同的药包埋深和填塞长度见附表。按照这种装药结构，崩矿单耗为0.35kg/t。通过对1#矿柱和5# 矿柱两个采场的矿石块度标定，大块率分别为2.7%和1.9%，尾砂混入率2.42%，说明上述的孔网参数和装药结构是合理的。5 胶结充填体的保护措施为了有效地保护胶结充填体，实现矿柱的顺利回采，采取了以下几个方面的措施。5.1 边排孔采用空气间隔装药采
10、用空气间隔装药，可降低爆破作用在炮孔壁上的压力峰值，延长应力波作用时间，以减小对充填体的应力作用。空气间隔装药通过在两药包之间用竹筒或木棍代替砂子来实现。5.2 控制单响药量矿房回采时的地震效应测试表明，爆破对周围的破坏作用主要取决于单响药量的大小。因此，在矿柱爆破时，必须严格控制最大单响药量。通过对尾砂胶结充填体动载力学参数的测定，1:10的尾胶破坏临界质点振速为9.29cm/s，对应充填体破坏时的最大单响药量为415kg。当倒梯段侧向崩矿爆破最大单响药量为300kg时，爆破作用在充填体界面的最大动载压强为1.84MPa，仅为灰砂比1:10的尾砂胶结充填极限动载抗压强度2.17MPa的84.
11、7%，其安全系数为1.18通常把单响药量控制在300kg以内。5.3 留矿爆破在爆破过程中，仿照留矿法，采用留矿堆落矿，严格控制采场内空区的高度。采场内留矿堆，相当于给充填体施加了围压，一定程度上对充填体抵抗外力作用也是有利的。每次爆破后的出矿都应保证下次爆破有足够的补偿空间。安庆铜矿矿石松散系数为1.51.6，每次爆破后所需补偿空间高度和崩矿高度应满足如下条件：H=(0.50.6)h式中：H补偿空间高度，m；h崩矿高度，m。5.4 补孔由于作业环境、钻机本身以及一些人为等因素，相当一部分炮孔与设计有偏差，对于那些偏差较小的炮孔可以用增减药量来调整；对于偏差较大的炮孔和偏入充填体内的炮孔，则只能重新补孔来弥补。因为炮孔偏差较大时，加大药量起不到明显的效果，反而会对充填体有较大的破坏作用。5.5 监测矿柱回采中的监测工作，主要是采场周围地压监测和充填体内部受力情况监测。胶结充填体内部受力情况用应力计、遥测应变计组监测。早在矿房充填时，就将这些仪器埋设在充填体之中，在矿柱回采过程中可以随时掌握充填体内的应力变化情况。6 结语（1）高阶段大直径深孔采矿法回采矿柱，仍然具有效力高、成本低、作业安全、效益好、劳动强度低的特点。（2）矿柱回采的技术关键是如何保证充填体的稳定。就爆破而言，应该选择好爆破方案。爆破参数并采取切实可行的措施，以减小爆破的破坏作用。专心-专注-专业
