小补偿空间挤压爆破的应用

大红山铜矿一期小补偿空间挤压爆破的应用郑永红1..2,刘让2,庙延钢1(1.昆明理工大学国土资源学院,云南昆明650093;2.大红山铜矿,云南新平653405)摘要：通过中深孔小补偿空间挤压爆破的研究，找出大块产出的原因，改进爆破工艺，降低大块产出率，提高爆破质量。关键词：小补偿空间、微差挤压爆破、大块产出率ApplicationofBlastingofSqueezesinSmallCompensationSpaceattheFirstStageofDaHongShanCopperMineZHENGYong–hong1,LIUrang2,MIAOYAN-gang2(1.FacultyofLandResourceEngineering,KungmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China；2.DaHongShancoppermine，XingPing653405,China)Abstract:ThroughtheresearchtoblastingofsqueezesinSmallcompensationspace,findoutthereasonofthebigpieceoutput,andimprovethecraftofblasting,andlowthebigpieceoutputrate,inordetoincreasethequantityofblastingKeywords:Smallcompensationspace,tinydiffertosqueezetoblowup,bigpieceoutputrate1概述1.1地质概况:大红山铜矿矿区位于滇中台南端，介于红河深断裂与绿汁江断裂所夹持的三角地，出露地层为大红山群。含矿地层为曼岗河组第三岩性段，属海底火山喷发沉积变质中厚缓倾斜高温多层铜铁矿床。矿体走向EW—N600W，走向长1800m，倾向S300W，倾角20-350，倾斜宽1200m，埋深191-705m，矿体平均厚度11.61m，属典型的多分层层状难采矿床。岩石坚固性系数f=8-14,主要含矿岩性为坚硬半坚硬石榴黑云变钠质凝灰岩，石榴黑云母片岩，条带状石榴黑云白云石大理岩及炭质板岩，其构造较为发育，矿石体重3.15—3.35t/m3，松散系数1.71,安息角40°30，—41°。1.2采矿工艺:采矿方法有两种,一种是以有底部结构漏斗受矿崩落嗣后充填空场法，占采矿量的85%，用YGZ—90中孔凿岩机配TJ—25台架凿岩，采用垂直扇形中深孔落矿，废石和分级尾砂充填采空区。薄小矿体采用浅眼留矿房柱（矿房内留连续矿柱或点柱）采矿法，占采矿量15%，废石和分级尾砂充填采空区，极小矿体不充填。每隔50米布置一个盘区，盘区布置形式分为沿走向布置和沿倾向布置两种，一般当倾角200时采用沿走向布置，倾角≤200时采用沿倾向布置。盘区结构尺寸50m×40～45m（走向长×倾向斜长），走向上每个盘区留有5m宽的壁柱，盘区中分段间柱为3米，而中段与中段间矿柱留5米，底部结构高6米。1.3爆破工艺：1997年投产时中深孔的孔网参数抵抗线w=1.20米，孔底距a=2.2—2.4米，中孔超矿体顶板回采界线0.3米。1998年后进行了三次调整后的矿房中深孔抵抗线w=1.0米，孔底距a=1.8—2.0米，并且中孔不超顶板回采界线；切割槽中深孔抵抗线w=0.8米，孔底距a=0.6—0.8米。走向布置的盘区都是在盘区中间布置一个切割槽，中深孔拉切槽爆破时，每边加带一排矿房的中孔而使拉槽宽度达到4.4米，整个盘区的矿房采用扇形中孔侧向崩矿，整个45米宽的盘区一般共分4次爆破完；而沿倾向布置的盘区，则在盘区的中下部布置一个切割槽，由上往下侧向分次爆破，一般要3—5次才能爆破完整个盘区，切槽中孔爆破后易出现悬顶或采宽不够。另外爆破补偿空间在35%以上，上一次爆破后都供出采矿量的75%以上，才放下一循环，此时爆破补偿空间达到100%以上，形不成挤压爆破，大块采出率高。整个盘区落矿需要4个月以上，再加上落矿后的供矿需要3个月，掘进周期9—10月，较长的达一年以上，充填周期3个月，加脱水时间6个月，最终一个盘区的生产周期往往长达两年以上。1.4存在的问题①由于红山矿岩石呈多层缓倾斜状，地质构造多，层理明显，节理裂隙发育。特别是爆破时炸药在排位面上相对集中，爆破能从节理、裂隙、岩石层理面之间及孔口部分瞬间释放，爆能利用率低，加之爆破补偿空间35%以上，无法形成挤压，大块多。平均每个盘区的落矿周期为四个月，同一盘区多次爆破后，供矿强度因大块产出而降低,顶板曝露时间长，垮落混入爆堆，造成矿石贫化，有的甚至是超级大块，堵塞漏斗，矿房内局部矿石无法供出，，场内贫化、损失变大。②大红山采空区顶板暴露面积一般在1600—2000m2左右，随着应力重新分布,地压活动，相邻凿岩巷道顶板受影响破环、采取支护，支护掩盖及中深孔孔口变形导致部分孔无法装药，相邻采场爆破后质量更差，大块产出率更高。③中深孔拉切割槽，由于YGZ—90中孔机精度不高，切槽中孔角度多为86°—90°，中孔施工后，同排或不同排的炮孔底部相互交错或偏差大，切槽中孔爆破后出现悬顶或采宽不够，造成矿房爆破夹制作用大，这也是矿房爆破质量差的原因之一。④爆能没充分利用，就释放，对周围相邻居工程震动造成破坏，巷道支护投入过多人力、物力，每放一炮运输巷、电耙道，停产清理浮石，正常生产工作日减少。⑤大块产出率高，放解炮次数多，排炮烟时间长，纯供矿作业时间缩短，劳动效率低。总之补偿空间较大，挤压爆破效果不理想，大块产出率高，采场生产能力低，回采周期长，贫化大，损失大，经营效果不理想。综上所述寻找合理补偿空间，形成挤压爆破，控制爆破次数，缩短回采周期，是成为解决问题的关键。2、解决措施：2.1、理论依据微差挤压原理：爆破过程的能量分布及其作用时间是决定爆破质量的主要因素，留碴是缓冲层，它能改善冲击波的分布，延缓其作用时间，促使爆破过程中来不及扩展的表面附近裂隙继续扩张，从而可减少由于自由面应力波反射和卸载作用而产生的大块。当岩体的节理、裂隙比较发育时，往往由于爆破震动作用或应力波作用使岩块沿原有不连续面崩塌、振落、开裂形成大块，而留碴起到限制和阻碍作用，改变了以上过程发生的条件，也降低了大块率。留碴吸取爆破能充分地用于破碎矿石。新分离岩石带有一定的能量，以50—100m/s速度撞击留碴或前排爆破体，二者均得到进一步破碎，爆能充分利用，而清碴后，爆破把过多的能量用于抛掷和冲击波，而不利于破碎。合理的微差间隔时间，使先后起爆产生的地震能量在时间上和空间上错开，特别是错开地震波的主震相，从而大大降低地震效应。微差爆破比普通爆破可降震30%—70%，这很大程度上与整个爆区的总装药量分散为多段起爆有关，控制每一段最大药量所产生的爆炸能，从而减少了爆破地震效应，有利保护相邻巷道工程。2.2、改进爆破工艺：合理的补偿空间，实现微差挤压爆破，控制爆破次数，缩短落矿周期，降低大块产出。⑴切割槽中孔爆破拉槽改为浅眼溜矿法回采拉切割槽，首先可以保证切割槽质量，其次布置方式灵活，可以根据崩矿范围，调整采宽及切槽个数，从而控制爆破次数。再者切割槽中孔爆破排面药量相对矿房更加集中，传递爆炸后多余能量给相邻工程较多，相邻工程所受震动更加剧烈，破坏性较强，改为浅眼溜矿法回采拉槽可以避免一次强破坏。最后切割槽爆破量小，但爆破准备工作同矿房大爆破一样，减少切割槽爆破，相对可以节省人、财、物投入，降低工人劳动强度。⑵红山矿岩石呈多层缓倾斜，地质构造、层理、节理裂隙发育，炸药在排位面上相对集中，爆能从爆破弱面即节理裂隙岩石层理面之间和孔口部分瞬间释放，利用率降低。由以往的每段爆破2—3排增至5—7排，多排同段，提高同段管的崩矿步距，控制矿房爆破次数（1—2、3次），充分利用爆能，逐次侧向挤压破碎矿石。⑶确定合理的补偿空间，实现挤压爆破。2000年以前认为小补偿空间爆破主要对相邻工程破坏大，补偿空间较大，可以维护相邻工程的稳固，尤其是耙巷，生产实践证明相反。小补偿空间爆破不仅有利于破碎矿石，控制大块产出，而且爆碴能吸收多余爆能，降低震动、冲击波对相邻工程的坡坏作用，这一点在理论上及以后实践都得以证明。只有确定合理的补偿空间，实现挤压爆破，才能控制爆破次数，缩短落矿周期，降低大块的产出。大红山通过小型工业试验，找到科学合理的补偿空间25%这一重要数据，增大崩矿步距，降低矿房爆破次数。要求供矿只允许供下一循环爆破处的漏斗，满足爆破补偿空间就进行下一循环爆破作业，实现逐次挤压，控制大块产出，缩短落矿、供矿周期，提高劳动生产率。D（Ms10）第1排C（Ms8）第2-4排B（Ms6）第5-9排、A（Ms4）第10-15排AAAA-1二分层-2二分层-3二分层-4二分层-4一分层-2一分层-3一分层-1一分层起爆点矿房第一、二次爆下的矿石堆东电耙联道535中段58-I盘区矿房第三大爆破网路图III-IIII-I9--底柱10--人材井11--斗穿12--一分层13--炮孔14--充填井15--充填回风顶沿16--切割槽58-1盘区采矿方法示意图围岩石边界崩落区II-II1--电耙联道2--运输大巷3--溜子4--斗颈5--电耙道6-二分层7--顶柱8--间柱535中段58一I盘区沿走向布置4条电耙道，穿脉装矿，矿体平均厚19米，切割槽布置在中间，用浅采回采，矿房用中孔凿岩，采用二个分层回采，分层高10m。以中切槽为自由面先放西矿房，后放东矿房，东矿房为二次，共三次爆破，最大崩矿距离20米。在东边末放完之前西边耙巷禁止供矿，以达到控制西矿房顶板爆露面积，减少西边顶板爆露时间。只供爆破循环处的斗，只要补偿空间达到15%，就放下一循环。大量供矿时，按放矿椭球体理论，严格控制供矿顺序，使矿房内的矿堆平面均匀下降，避免顶板掉下的大块混入爆堆，供出造成贫化。575中段38一I盘区沿倾向布置电耙道，沿脉装矿，布置两条切割槽，一条在中部采幅宽5—6M，一条在北部采幅宽为4M，矿体厚12-18米，切割槽采用浅采。盘区沿倾向布置三条耙巷，三条凿岩上山。矿房长63.6M-57.6M，矿房宽44.5M。该盘区一次落矿，补偿空间37%。9--底柱10--人材井11--斗穿12--一分层13--炮孔14--充填井15--充填回风顶沿16--切割槽38-1盘区采矿方法示意图围岩石边界崩落区II-III-IIII-III1--下联道2--运输大巷3--溜子4--斗颈5--电耙道6--后联道7--顶柱8--间柱II23975114166881514131241151110987654321IIIIIIII29-52排1-28排F（Ms14）第19、20、52排A（Ms4）1-6排、29-38排B（Ms6）7-11排、27、28、39-44排C（Ms8）12-14排、25、26、45-49排D（Ms10）15、16、23、24、50、51排E（Ms12）17、18、21、22排切割槽采空区切割槽采空区起爆点2#斗2#斗2#斗12#斗12#斗12#斗-1电耙道-2电耙道-3电耙道南联道575中段38-I盘区矿房一次落矿大爆破网路图盘区采矿量(t)一次单耗（kg/t）二次单耗(kg/t)爆破次数爆破成本(元/t)损失率%贫化率%供矿度(t/d)58-Ⅰ1855860.580.12833.644.847.0559038-Ⅰ825140.560.1313.655.9313.947258一I盘区控制补偿空间，逐次挤压爆破，大块产出率降低，供矿强度高，供矿周期短，顶板大量垮落前就供完矿，供出矿石贫化小，损失小，经济效果优于575中段38一I盘区。2000年后厚大、富矿体消失，矿体变贫，且复杂受构造影响大，边角矿体居多。爆破器材二次长价，考虑上述因素，改进爆破工艺取得的成果相当明显。年度盘区个数采矿量(t)一次单耗（kg/t）二次单耗(kg/t)爆破成本(元/t)损失率%贫化率%供矿度(t/d)199984333260.6490.23.