李 樂

(河南神火集團(tuán)有限公司， 河南永城市 476600)

1 工程簡(jiǎn)介

某礦區(qū)廣泛發(fā)育有玲瓏花崗巖，控礦結(jié)構(gòu)屬于東北向大斷裂類型的次級(jí)東北向的韌性剪切帶，主要礦石種類為黃鐵娟英巖、糜棱巖，在礦石中，黃鐵礦、自然金、黃銅礦、方鉛礦、銅藍(lán)是主要的組成部分，脈石礦物主要由白云母、方解石、石英構(gòu)成，從內(nèi)向外圍巖蝕變分別為娟英巖化、黃鐵娟英巖化、硅化、綠泥石化。圍巖和礦體主要由閃長(zhǎng)巖和娟英巖構(gòu)成，礦巖穩(wěn)固性良好。

2 主要的采礦方法

當(dāng)前，該礦區(qū)三號(hào)礦脈是投入生產(chǎn)的主要礦脈，主要使用上向水平分層尾砂充填采礦方法開采。

采場(chǎng)沿礦體走向布置，礦塊長(zhǎng)度為21～31 cm，礦體的水平厚度為4～13 m，底柱的高度為5 m，高度為40 m，在采場(chǎng)外側(cè)布置一條脈外人行井，在脈內(nèi)布置一條留井兼作為充填泄水井和一條與上中段連通的脈內(nèi)人行充填天井。采場(chǎng)面積控制在400 m2以內(nèi)，分層回采高度控制在2 m以內(nèi)，分層控頂高度不超過3.5 m。

主要回采工序有爆破、鑿巖、通風(fēng)、出礦、排險(xiǎn)、溜井、清底、混凝土擋墻澆筑、填充、平場(chǎng)等［1］。使用7655氣腿式鑿巖機(jī)鉆鑿水平落礦淺孔，使用人工和鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦。根據(jù)此礦區(qū)的具體情況，通常18 d左右完成一個(gè)采充循環(huán)。水平炮孔的孔距設(shè)計(jì)為1.3 ～1.4 m，最低抵抗線為 0.6 ～0.7 m，按照 0.65～0.7的系數(shù)進(jìn)行裝藥，交錯(cuò)排列炮孔，使用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管、巖石銨梯炸藥進(jìn)行爆破。采場(chǎng)充填完成后，要保證充填面和頂板的高度在1.4 m左右，并在這個(gè)基礎(chǔ)上根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)回采順序進(jìn)行設(shè)計(jì)，落礦分兩次進(jìn)行，首次落礦的高度為1.3～1.4 m，爆破結(jié)束后進(jìn)行排險(xiǎn)、通風(fēng)和出礦，然后再次進(jìn)行落礦。落礦高度為1.3～1.5 m，落礦結(jié)束后采場(chǎng)控頂高度要在3.5～4.5 m以下。經(jīng)過一年的統(tǒng)計(jì)，中段年平均每月的采礦強(qiáng)度為8.26 t/m2。

為了提高采場(chǎng)的生產(chǎn)力，分別選擇了幾個(gè)采場(chǎng)進(jìn)行了光面爆破控頂技術(shù)試驗(yàn)，在確保施工安全的基礎(chǔ)上，盡可能的增大分層回采高度，降低在回采施工中清底、充填準(zhǔn)備以及平場(chǎng)的時(shí)間，在不改變礦勞動(dòng)組織基礎(chǔ)上，提高采場(chǎng)生產(chǎn)能力［2］。

在使用光面爆破控頂技術(shù)施工的過程中，仍然使用原有的設(shè)備進(jìn)行采場(chǎng)落礦施工，為了降低爆破施工破壞采場(chǎng)頂板，在采場(chǎng)頂板布置一排光面炮孔，以便提高頂板的穩(wěn)定性，保證施工的安全，在進(jìn)行分層回采二次壓礦施工中，普通落礦炮孔要超前一排炮，且對(duì)前排普通落礦炮孔和后面光面炮孔同時(shí)進(jìn)行鑿巖爆破［3］。

根據(jù)采場(chǎng)礦石破碎程度和炮孔集中度確定光面爆破層的厚度，孔距為0.6～0.7 m，孔深為3 m，為了保證光面爆破的效果，要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況對(duì)炮孔參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在落礦孔爆破后，如果和頂板的距離過遠(yuǎn)，可以在光面孔布眼的過程中，對(duì)光面炮孔參數(shù)和裝藥量進(jìn)行調(diào)整，或者在其下方布置落礦孔。

光面爆破使用不耦合、不連續(xù)的裝藥方式，將銨梯炸藥分成數(shù)段，裝藥量為0.14～0.15 kg/m，使用導(dǎo)爆索起爆孔內(nèi)裝藥，用火雷管引爆。盡可能的在相同的平面鉆鑿光面炮孔，從而保證爆破后頂板的平整性，通常設(shè)置3°～5°的炮孔仰角，兩排炮孔銜接位置錯(cuò)臺(tái)的高度要在0.2 m以下。如圖1所示。

3 普通爆破和光面爆破控頂技術(shù)的對(duì)比

3.1 生產(chǎn)能力比較

使用光面孔爆破后，采場(chǎng)的頂板相對(duì)來說較為平整，光面孔半邊殘留率在88%，而且將邊幫和頂板交接處的位置做成拱形，有效的提高了頂板的穩(wěn)固性［4］。在使用光面爆破控制技術(shù)進(jìn)行施工的過程中，分層控頂高度在5.5 m以下，采場(chǎng)分層回采高度在4 m以下，因?yàn)榉謱踊夭筛叨鹊脑龃?，有效的降低了采?chǎng)循環(huán)施工的次數(shù)，降低了采場(chǎng)的清底時(shí)間、充填準(zhǔn)備時(shí)間和平場(chǎng)時(shí)間，生產(chǎn)能力得到了提升，統(tǒng)計(jì)顯示，每月采礦的強(qiáng)度為9.64 t/m2。

圖1 炮孔采場(chǎng)落礦布置

3.2 綜合成本比較

光面爆破控頂技術(shù)由于增加了炮孔的數(shù)量，導(dǎo)致作業(yè)量增大。光面爆破控頂技術(shù)落礦單位鑿巖施工量為0.52 m/t，普通爆破單位落礦的鑿巖施工量為0.43 m/t，鑿巖作業(yè)量提高了22%，施工成本每噸增加了1.07元。在此工程中，實(shí)際的單位炸藥消耗量為216 g/t，使用普通爆破方法施工，每噸需消耗0.67元的炸藥，而使用光面爆破控頂技術(shù)進(jìn)行施工，炸藥消耗量為211 g/t，炸藥的成本每噸降低了0.04元，而使用導(dǎo)爆索起爆、導(dǎo)爆管引爆，增加了爆破成本，每噸爆破的成本提高了0.38元，在對(duì)其進(jìn)行綜合計(jì)算后得出，每噸的爆破成本提高了1.42元。

因?yàn)槭窃诔涮钗采懊嫔线M(jìn)行落礦，為了降低礦石的損失量和粉礦的回收量，要對(duì)薄層尾砂進(jìn)行清底回收，按照一個(gè)采場(chǎng)的回采高度為35 m進(jìn)行計(jì)算，普通爆破落礦時(shí)，一個(gè)采場(chǎng)可以分成16個(gè)分層進(jìn)行回采，分層高度為2.2 m，使用光面爆破控頂技術(shù)可以分成7個(gè)分層進(jìn)行施工，各個(gè)分層的高度為5 m。分層清底尾砂的密度為1.81 t/m3，分層清底尾砂的厚度為0.21 ～0.31 m，礦石的密度為2.76 t/m3，設(shè)計(jì)采場(chǎng)的高度為36 m，由于使用光面爆破控頂技術(shù)，清底的礦石貧化率為3.73%，普通爆破清底造成的貧化率為8.25%，對(duì)比可知，貧化率降低了4.52%，按照每天處理1000 t的量進(jìn)行計(jì)算，每天可以降低44.8 t尾砂進(jìn)入選廠，對(duì)選廠處理費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用和排放費(fèi)用進(jìn)行均攤后，每噸的成本為1.07元，此工程清底和充填后的費(fèi)用為3.1元/m，每噸降低了0.27元。對(duì)以上情況進(jìn)行綜合計(jì)算得出，使用光面爆破控頂技術(shù)每噸可以減少1.54元的后期費(fèi)用，綜合成本每噸要比普通爆破技術(shù)低0.14元［5］。

4 結(jié)語

綜上所述，使用光面爆破控頂技術(shù)進(jìn)行施工，取得了良好的效果，提高了施工效率，降低了施工成本。不過在實(shí)際的施工過程中，仍然存在一些問題，因此對(duì)光面爆破控頂技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。

(1)加大光面爆破孔的孔間距，中間使用了空孔導(dǎo)向，可降低導(dǎo)爆索的使用量，減少了爆破成本。

(2)在炸藥爆破臨界直徑的基礎(chǔ)上，使用直徑較小的藥卷，增大藥卷和炮孔的直徑比，盡量均勻分布孔內(nèi)炸藥，可降低爆破對(duì)頂板損壞的程度。

(3)在爆破落礦孔時(shí)，使用V形起爆順序進(jìn)行起爆，可降低爆破成本和爆破工作量。

(4)對(duì)于面積比較大的采場(chǎng)，為了提高鑿巖質(zhì)量和效率，使用鑿巖臺(tái)車進(jìn)行鑿巖，同時(shí)保證同排光面爆破孔同時(shí)起爆，提高光面爆破的效果。

［1］劉海增.光面爆破技術(shù)在不穩(wěn)固采準(zhǔn)巷道中的應(yīng)用［J］.中國(guó)礦山工程，2006，35(1):32-34.

［2］王曉義.如何在軟巖中實(shí)現(xiàn)光面爆破［J］，煤炭技術(shù)，2009，28(7):101-102.

［3］盧 霞.阮喜清.光面爆破控制采場(chǎng)頂板技術(shù)的應(yīng)用［J］.有色金屬(礦山部分)，2008，60(4):48-49.

［4］王善功，姜順鵬，張永林，等.大面積暴露頂板維護(hù)與安全預(yù)警技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.金屬材料與冶金工程，2012(S1):182-183.

［5］國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.防治煤與瓦斯突出［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2009.