龔開福

(中色非洲礦業(yè)有限公司，　Kitwe 贊比亞　22592)

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中深孔爆破處理主溜井堵塞在謙比希銅礦的應用

龔開福

(中色非洲礦業(yè)有限公司，Kitwe 贊比亞22592)

謙比希銅礦主溜井當前承擔著主礦體全部礦石及西礦體大部分礦石的溜放任務，因西礦體礦石遇水容易泥化，在進入主溜井后，極容易造成主溜井堵塞和懸頂，給井下安全生產(chǎn)帶來極大影響。溜井堵塞和懸頂后，若采用傳統(tǒng)方式處理，存在安全風險高、處理效率低、處理成本高等缺點，特別是當懸頂高度較高時，人不能進入溜井，很難判斷堵塞和懸頂具體位置，給處理工作帶來很大難度。為此，事先采用紅外線觀測，在準確判斷堵塞位置后，運用中深孔爆破成功處理主溜井堵塞，克服了傳統(tǒng)處理的缺點，較傳統(tǒng)處理方法處理時間至少縮短2 d以上。

紅外線觀測；中深孔爆破；主溜井堵塞

0　引　言

贊比亞謙比希銅礦隸屬于中國有色集團非洲礦業(yè)有限公司，是世界上最大的典型沉積礦床之一，位于贊比亞中部地區(qū)，前期主要采用露天開采，隨著礦石資源逐漸消耗，1975年開始由露天轉地下開采，目前該礦已經(jīng)轉入深部開采[1]。主礦體采用豎井和斜坡道聯(lián)合開拓，主溜井直徑為2.4 m，全高400 m，采用天井鉆機分段施工，因此主溜井為瀑布式結構，以前堵井情況雖時有發(fā)生，但因主礦體礦巖流動性好，并且遇水不易泥化，也不粘，因此堵井情況絕大部分是因大塊卡住所致，僅采用傳統(tǒng)的竹竿加適量裸露炸藥方法就能輕易疏通[2]。

從西礦體2012年達產(chǎn)后，為了解決該礦區(qū)無軌運輸?shù)V石成本高和效率低等問題，決定充分利用主礦體豎井提升富余能力的優(yōu)勢，采用主礦體豎井對礦石進行提升。從2014年開始，通過施工主、西礦體的對接高天井，將西礦體的近一半礦量轉運至主溜井進行運輸。但因西礦體礦巖的特殊性，從對接工程運行后，主溜井800～900 m段堵井頻率加大，并且處理時間也明顯加長，傳統(tǒng)的溜井堵塞處理辦法不僅安全隱患大，處理時間也較長，嚴重制約著豎井的提升能力。根據(jù)主、西礦體的礦巖條件，尋求安全高效疏通溜井堵塞的方法成為亟待研究的問題[3]。

1　礦巖性質

謙比希銅礦賦存的主要巖性為泥質石英巖、長石石英巖、礫巖、泥質板巖及礦化泥質板巖等，其中主礦體主要位于泥質板巖中，而泥質板巖又可分為礦化泥質板巖、泥質板巖礦體和片巖3部分。根據(jù)現(xiàn)場爆破情況，礦石爆破后塊度均勻，遇水不易泥化，因此在溜井中流動性較好。謙比希西礦體主要賦存在礦化板巖中，由于地質條件的影響，該巖性較差，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，由于砂層和礫巖層的影響，礦體的上下盤穩(wěn)固性較差，通過現(xiàn)場取芯統(tǒng)計得到的該區(qū)域巖石的RQD值很低，為50%～60%，在礦體上下盤均存在一定程度的氧化礦帶，由于氧化作用，容易導致礦石發(fā)生泥化現(xiàn)象，并且產(chǎn)生一定的“粘”性，對礦山的開采極其不利。

2　溜井堵塞及類型

謙比希主溜井僅服務于主礦體礦石時，也偶爾出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，但主要出現(xiàn)在800～900 m段下井口，并且絕大部分是大塊卡住造成，因此采用傳統(tǒng)的溜井堵塞處理方法能輕易處理卡堵[4]。自從西礦體礦石轉運至主溜井后，堵塞幾率明顯提高，并且處理時間也大大延長(見表1)。

通過現(xiàn)場調查，對溜井堵塞部位及堵塞次數(shù)進行統(tǒng)計，按照溜井堵塞部位對其進行劃分，可分為井筒內(nèi)部堵塞和溜井底部溜井口堵塞兩種類型，其中井筒內(nèi)部的堵塞又可分為溜井下半部分堵塞和溜井上半部分堵塞。根據(jù)2013～2015年的溜井堵塞情況，謙比希主溜井共發(fā)生井筒內(nèi)上半部分堵塞7次，井筒內(nèi)下半部分堵塞17次和溜井底部口堵塞49次。溜井的堵塞是由多種因素造成的，按堵塞原因對其進行分類，主要分為粉礦泥化結拱，爆破大塊卡塞及粉礦拱結和大塊組合3種堵塞類型。通過調查分析，西礦體礦石卸入主溜井后，由于粉礦泥化結拱而造成的堵塞為19次，由爆破大塊造成的堵塞次數(shù)為9次，由礦粉泥化堆積和大塊共同導致的堵塞為25次。在溜井放礦過程中，由于礦石泥化程度不同，放礦速度控制的差異性等容易引起礦粉堆積在一起，從而使溜井的凈斷面縮小，同時由于大塊的影響，易形成堆積的平衡拱。

表1　主溜井堵塞情況統(tǒng)計

3　中深孔爆破處理堵塞溜井

在主溜井僅承擔主礦體礦石運輸時，采用傳統(tǒng)辦法能輕易疏通溜井。而在西礦體礦石混入到主溜井后，因礦巖的泥化及粘性，導致堵塞頻繁，并且通過傳統(tǒng)方法不易處理，處理時間也更長，安全性也達不到要求。因此提出紅外線觀測配合中深孔爆破處理措施[4￣7]，不僅加快了處理時間，還提高了處理的安全性。主溜井堵塞處理施工炮孔布置見圖1。

圖1　主溜井堵塞處理炮孔布置

最近一次中深孔爆破方法處理步驟如下：

(1) 首先，運用紅外線裝置測定堵塞位置的高度，將紅外線儀器綁定在竹竿上，然后將竹竿沿觀察道伸入溜井下口，通過紅外線準確測定堵塞體的位置高度。最近一次堵塞時測得堵塞體高度為40 m，因紅外線抗環(huán)境不利因素的干擾強，能方便測出堵塞的高度，確定堵塞具體位置。

(2) 其次，根據(jù)溜井原有參數(shù)及所測數(shù)據(jù)進行中深孔爆破設計(見圖1)，中深孔施工參數(shù)見表2，其中孔方位角為298°8′5″，孔徑為150 cm。

表2　中深孔施工參數(shù)表

中深孔共布置4個孔，采用T150深孔鉆機施工，每施工一個孔后，通過鉆機高壓水沖洗，堵塞體不斷往下掉落。在施工并沖洗完4個孔后，部分堵塞體已經(jīng)掉落，再次通過紅外線裝置測定高度為45 m，然后通過合理裝藥及毫秒雷管分段爆破，順利疏通了主溜井的堵塞。從打孔到爆破疏通主溜井，總共用了1 d時間，通過表1可知，從2015年實施中深孔爆破處理主溜井堵塞后，溜井堵塞的處理時間可以縮短2 d以上。

4　溜井堵塞預防措施

通過對謙比希銅礦主溜井堵塞原因進行分析，為了預防該溜井頻繁堵塞，應制定嚴格的溜井生產(chǎn)管理制度，遵循“預防為主”的原則，主要的生產(chǎn)管理制度如下：

(1) 選擇合理的鑿巖爆破參數(shù)[8￣10]。對于西礦體礦巖可爆性較好的情況，要優(yōu)化炮孔參數(shù)及裝藥結構，減少爆破后粉礦量。

(2) 降低主溜井貯礦時間，做到上下聯(lián)動。在礦石提升時，才將西礦體的礦石倒入主溜井內(nèi)，并且做到主礦體、西礦體礦石的搭配提升。

(3)減少對礦石的轉運次數(shù)，礦石通過爆破后一次出礦轉運溜井，如果出礦貯存到轉運硐室，會增加二次倒運，進而增加粉礦產(chǎn)生量。

5　結　論

(1) 礦石性質的變化，大塊礦石的增加，貯存礦石時間長等因素，直接導致了主礦石溜井的堵塞。

(2) 對于僅服務于主礦體的主溜井堵塞，僅采用傳統(tǒng)方法可以安全高效處理。

(3) 對于西礦體礦石進入主溜井后造成的堵塞，采用紅外線事先準確測定堵塞高度，再運用中深孔爆破來處理堵塞溜井，不僅安全，而且能將處理時間縮短2 d以上，按提前2 d正常生產(chǎn)，可取得經(jīng)濟效益約18萬美元。

(4) 加強鑿巖爆破參數(shù)優(yōu)化，減少礦石轉運次數(shù)，并制定和履行溜井生產(chǎn)管理制度，可以有效預防溜井堵塞。

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[6]張奇，李加慶.深孔爆破成井在召口分礦的應用[J].山東冶金，2009，31(4)：38￣39.

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2016￣02￣17)

龔開福(1983-)，男，工程師，主要從事采礦工程技術管理工作，Email:184258058@qq.com。