賈寶珊

(洛陽欒川鉬業(yè)集團股份有限公司)

我國金屬非金屬礦山大多地質條件較復雜，相當一部分露天金屬非金屬礦山存在采空區(qū)問題。由于空區(qū)分布廣，加之自然條件和生產技術等相關條件的制約，在露天礦山開采中，地下采空區(qū)問題已經成為礦山生產的重要安全隱患。以三道莊鉬鎢礦1 330 m臺階正常爆破為研究對象，在不影響爆破生產進度的前提下，在正常臺階爆破的同時對爆破區(qū)域內不規(guī)則的地下采空區(qū)進行處理，對消除礦區(qū)內的空區(qū)隱患和企業(yè)的安全生產具有重要意義。

1 礦區(qū)概況

1.1 礦區(qū)地質

三道莊鉬鎢礦區(qū)位于河南省欒川縣赤土店鄉(xiāng)莊科村三道莊和冷水鎮(zhèn)南泥湖村程家溝。地理坐標為東經 111°29'11″～111°30'26″，北緯 33°54'37″～33°55'45″。東起于赤土店鄉(xiāng)莊科村南莊溝口，西止王家東溝—南泥湖村王家一線，北起馬圈的十八盤—太堡山，南止程家溝—玉皇嶺，面積4.5 km2。

礦區(qū)內出露地層主要為新元古界欒川群三川組、南泥湖組和煤窯溝組地層。礦區(qū)東北部馬圈一帶出露有中元古界官道口群巡檢司組、杜關組、馮家灣組及新元古界欒川群白術溝組地層［1-2］。因受走向斷層切割，各組地層殘缺不全(圖1)。

圖1 欒川南泥湖鉬礦田地質略圖

礦區(qū)位于三川—欒川陷褶斷帶構造線方向由NWW轉向NW的弧形轉折處和新華夏系構造的復合部位。礦田內褶皺、斷裂均很發(fā)育，礦田北部馬圈以斷裂為主，褶皺緊密多呈線狀，中部以褶皺為主，較開闊，南部斷裂亦發(fā)育。其方向主要呈NWW—NW向展布，次為NNE向。

1.2 礦區(qū)開采情況

三道莊礦區(qū)的開采已有30多a的歷史，多以小規(guī)模地下開采，到上世紀80年代中期，進入礦區(qū)開采的企業(yè)達96家，坑口200多個，從而形成了大量的規(guī)則、不規(guī)則的地下采空區(qū)，通過對地下采空區(qū)的調查，地下采空區(qū)主要集中在標高為1 140～1 450 m共計14個中段。1990年開始年產5 kt/d露天礦開采，2007年采礦規(guī)模達到3萬t/d，開采范圍在縱ⅩⅨ～ⅩⅪ，橫11～15線之間，目前開采水平由1 282至 1 562 m，正常生產臺階高度 12 m［3］。

2 空區(qū)處理方案

2.1 爆破區(qū)域概況

爆破范圍位于采區(qū)內1 330 m臺階1 342 m水平北部橫7－9線、縱ⅩⅩⅢ～ⅩⅩⅤ線之間，區(qū)域面積5 151 m2。屬該臺階第8次、本年度第140次臺階爆破。爆區(qū)北部緊鄰1 342 m水平運輸?shù)缆贰＞?號碎礦站約200 m，西部150 m處為1 342 m臺階6號鉆機作業(yè)區(qū)域。東部緊鄰1 354 m拉口。爆破區(qū)域地層主要為石榴子石硅灰石矽卡巖(zjs2－2)，巖石堅固性系數(shù)8～14。無明顯破碎帶揭露，區(qū)域內巖層節(jié)理和層理發(fā)育，巖層較破碎。礦體主要賦存在石榴子石硅灰石矽卡巖中，礦化不太均勻，預計Mo平均品位0.125%，WO3平均品位0.064%，無巖漿巖出露。

2.2 空區(qū)賦存概況

此次穿孔爆破區(qū)域大部為以往空區(qū)處理區(qū)域，穿孔區(qū)域北部有一空區(qū)，面積285 m2(圖2)。

圖2 穿孔區(qū)域地下空區(qū)分布圖

對空區(qū)打探測孔，采用 140 mm潛孔鉆機進行施工，空區(qū)底板距地表23 m，頂板距地表14 m。在空區(qū)范圍內有一巷道，頂板距地表7.0 m，X13、X21、X26號鉆孔在7 m處打透至空區(qū)內巷道頂板，高度約為3 m。地下采空區(qū)剖面圖見圖3、圖4。

圖3 A－A'剖面

圖4 B－B'剖面

2.3 空區(qū)處理方案選擇

現(xiàn)階段國內處理空區(qū)的方法主要為充填法和井下深孔崩礦法，從三道莊礦區(qū)早期地下開采留下的采空區(qū)的特點來看，井下分布著規(guī)則和不規(guī)則空區(qū)，巷道錯綜復雜，如果采用井下處理空區(qū)的方法，則極為困難和復雜;充填法投資大、成本高，對于處理一些小空區(qū)顯然不合適［4］。為了不影響設備的鏟裝作業(yè)，保障正常生產順利進行，對于一些空區(qū)不可能先進行空區(qū)處理，然后再進行爆破、采礦作業(yè)。同時，空區(qū)的存在也嚴重影響了正常的露天采礦作業(yè)，對安全生產帶來了嚴重的威脅，不能不進行處理。所以，采用實施采礦爆破作業(yè)的同時進行空區(qū)處理的方法對爆區(qū)內的空區(qū)進行同步處理［5］。

3 爆破設計與施工

3.1 孔網參數(shù)的選擇

爆破區(qū)域內空區(qū)范圍以外采用KY－250牙輪鉆機施工， 250 mm孔排距5.0 m，孔距7.0 m，采用三角形布孔?？諈^(qū)范圍內采用 140 mm潛孔鉆機穿孔，排距3.5 m，孔距5.0 m［6］。局部參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場情況有所調整。其中 250 mm孔孔深控制在11～14.5 m， 140 mm孔在空區(qū)范圍內孔深控制在16～24.5 m，其他控制在13 m左右。此次共穿 250 mm 孔126個， 140 mm孔36個，成孔率為98.1%。

3.2 藥量計算與裝藥

在進行單孔藥量計算時，前排孔采用

后排其他孔采用的公式為

式中，Q為炮孔裝藥量，kg;q為單位炸藥消耗量，kg/m3;w為最小抵抗線，m;a為炮孔間距，m;b為炮孔排拒，m;e為藥量增加系數(shù);h為炮孔有效深度，m。

爆區(qū)計算炸藥消耗量49 680 kg，采用銨油炸藥49 580 kg，乳化炸藥100 kg， 250 mm孔平均炸藥單耗為0.75 kg/m3， 140 mm孔平均炸藥單耗為0.74 kg/m3。

炮孔采用連續(xù)柱狀裝藥結構，采用細巖粉進行密實充填。 250 mm孔上部充填高度為5.0～5.5 m， 140 mm孔充填高度為3.0～3.5 m。 250 mm和 140 mm炮孔內都設2發(fā)起爆體，第1發(fā)放置于炮孔藥柱下部，第2發(fā)放置于炮孔藥柱中上部，充分引爆炮孔中的炸藥，雙保險防止啞炮和拒爆的發(fā)生。起爆體采用非電導爆管連接于地表。

對于空區(qū)上方鉆孔穿透空區(qū)頂板，透孔采用吊孔方式，用編織袋裝一定量的巖粉，用鋼絲繩吊到孔底，繩子固定在孔口，將透孔下部封堵后，用細巖粉密實充填3.0～4.0 m，進行裝藥。

3.3 起爆網絡

將爆區(qū)內 250 mm和 140 mm孔在同一爆破網絡中連接，采用行列式地表逐孔微差起爆網絡，網絡采用澳瑞凱非電毫秒延期雷管起爆，靠近邊坡的前排為控制排，采用17 ms和25 ms導爆管傳爆，雁行列采用42 ms和65 ms導爆管傳爆，孔內采用400 ms起爆［7-8］。起爆點設在爆區(qū)中部27#孔。

通過ORICA設計的SHOTPLUS爆破網絡軟件設計出爆破網絡圖，可以確定逐孔微差起爆網絡中每個炮孔起爆順序和時間間隔。

從得到的爆破等時線圖可以確定爆破網絡連接的時間分布情況，爆破區(qū)域炮孔起爆順序合理，爆破等時線分布平滑、均勻。

從爆破網絡設計中可以推測爆破時巖石拋擲方向，巖石在爆破中按起爆順序向爆區(qū)前方拋擲。

4 爆破效果評價及分析

此次爆破利用逐孔微差起爆法，爆破量63 981 m3，通過對爆破區(qū)域現(xiàn)場觀察，此次爆破形成的爆堆前拋平緩，沒有后翻現(xiàn)象，爆區(qū)西北部空區(qū)范圍內有明顯的塌陷，塌陷深度在1～2 m。爆破區(qū)域附近其他采空區(qū)地壓活動正常，鄰近邊坡穩(wěn)定，爆破效果明顯。

5 結論

(1)采用在保障正常采礦爆破作業(yè)的同時進行露天中深孔爆破處理空區(qū)，爆破效果明顯。達到了利用中深孔爆破處理采空區(qū)和正常采礦的雙重目的，同時消除了制約該區(qū)域正常采礦的安全隱患。為今后處理爆破區(qū)域地下不規(guī)則采空區(qū)取得了經驗。

(2)在裝藥炮孔內藥柱下部安放第1發(fā)起爆彈，第2發(fā)起爆彈放置于炮孔藥柱中上部。裝藥炮孔內的雙發(fā)起爆體可更充分地引爆炸藥，有效降低了爆破中的啞炮率。

(3)爆破網絡采用逐孔微差起爆網絡，將 250 mm孔區(qū)域和 140 mm孔區(qū)域連接在同一網絡中起爆，合理的起爆順序對爆破質量起到了良好的效果。

(4)在今后的生產作業(yè)中，為了保證礦山采礦的安全生產，在采礦作業(yè)的同時，要對采區(qū)內存在地下采空區(qū)的區(qū)域進行詳細的探測和處理。

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