紫金山金铜矿520 m水平矿柱爆破试验

王世炫

(福建海峡科化富兴建设工程有限公司)

紫金山金铜矿520 m水平矿柱爆破试验

王世炫

(福建海峡科化富兴建设工程有限公司)

通过调查紫金山金铜矿520 m中段采场的围岩地质条件，选择1-3采场作为试验采场，布置7排扇形孔，采取合理的钻孔设计、爆破参数、爆破组织及安全措施，顺利将水平矿柱、出矿漏斗崩落到460 m采空区，没有超爆，取得良好的效果，保证矿房稳定性，为520 m中段其他采场的水平矿柱爆破提供参考。

采空区处理 水平矿柱 爆破参数 拉槽孔

紫金山金铜矿已开采近25 a，地采铜矿已经开采460和520 m水平，露天金矿资源预计2018年将开采完，紫金山金铜矿将由露采、地采联合开采模式转为完全地下开采模式。铜矿2个水平采空区高达120 m，是露天生产的安全隐患，也是制约矿山开采模式转变的一个重要因素[1]。为了保持紫金山金铜矿的经济效益，须对铜矿地采460，518 m中段的采空区进行处理，消除安全隐患，为开采模式的转变做好准备。

1 采场概况

紫金山金铜矿各中段采空区岩性主要为弱风化中细粒花岗岩，局部可见隐爆角砾岩、英安玢岩和石英斑岩，主要呈脉状或透镜状分布于中细粒花岗岩中；铜矿床主要工程地质岩组完整坚硬，Rc不小于60 MPa，RQD不小于75%，裂隙少于2组，间距大于1 m。岩石新鲜完整，富水性极弱-隔水，局部弱，岩石质量好。岩芯以特长柱状-长柱状为主，岩体较完整-完整，工程地质条件好。矿区铜矿体的容矿岩石及顶底板围岩主要为中细粒花岗岩，次为隐爆角砾岩及少量英安玢岩。矿岩均属稳固，坑道一般无需支护。

520 m中段共采矿房55个，460 m中段已采36个，2个中段的采空区重叠计算需爆破处理的矿房共36个。采空区平面位置在0～15线，垂向方向在460～570 m标高。矿房宽15 m，矿房间隔离矿柱宽约15 m，长度不一，最长达120 m，矿房采空区形状较规整，近似长方体，510～520 m 水平矿柱平均厚8.3 m。

2 采空区处理方法

根据矿山研究，决定采用崩落法处理采空区，即先崩落520 m水平矿柱，贯通460，520 m水平，再崩落露天采场30 m厚的隔离矿柱，在露天采场运送低品位矿石，直接充填采空区，以降低采空区的安全隐患和控制矿压。所以，必须先对520 m水平矿柱实施爆破崩落[2-4]。

3 崩落法爆破设计

3.1 试验采场选择

520 m中段共有36个采场需实施爆破，根据马鞍山矿山研究院对典型矿岩的物理力学性质试验及对采空区围岩稳定性分区评价结果，1-3采场位于7～11线，采场围岩强度是520 m中段采场中最高的，且属于基本稳固区(Ⅲ级)，硅化、明矾石化蚀变强烈，岩石坚硬，局部因地开石化、绢云母化而呈半坚硬状态，节理裂隙较发育，巷道潮湿，偶见渗水或滴水现象，主要表现为完整半坚硬的工程地质岩组特征，巷道及其顶板围岩基本稳固。选择最坚硬、最稳固的1-3采场进行爆破试验。

3.2 穿孔设计

在采场两侧采准巷道摆放潜孔钻机，垂直巷道走向安排布置扇形中深孔，爆破崩落510～530 m水平矿柱。每一矿房的水平矿柱布置7排扇形孔(图1)：一种为拉槽排，第3、第4、第5排，为单边孔；另一种为正排，第1、第2、第6、第7排，为双边孔。拉槽排爆破形成拉槽空间，正排向相邻采空区爆破落矿。

图1 采场扇形炮孔布置示意

3.3 爆破参数设计

3.3.1 正 排

3.3.1.1 炮孔直径

本次设计采用T-100型高气压环形潜孔钻机，选取φ85 mm球齿钻头，正排炮孔直径为85 mm。

3.3.1.2 最小抵抗线

按坚硬岩石公式计算:

(1)

式中,d为孔径，85 mm。

计算得出W=1.7～2.55 m，取1.7 m。

3.3.1.3 孔底距

根据计算公式

(2)

式中，m为深孔密集系数，取1.625。

计算得出炮孔孔底距a=2.76 m。

3.3.2 拉槽排

根据正排的爆破参数以及考虑拉槽排的特殊性，选择爆破参数：炮孔直径为85 mm,最小抵抗线为1.6 m,孔底距为1.6～2 m。

3.3.3 炸药单耗

根据以其他金属矿山空区处理的经验，炸药单耗取相同部位正常台阶深孔爆破炸药单耗的1.3倍，因此，本次爆破处理520 m水平矿柱的炸药单耗取0.65 kg/m3。

3.3.4 药量计算

通过炸药单耗计算爆破总药量Q，平均到每排炮孔药量，最后根据炮孔的长度，均匀分配每个炮孔的药量。

(3)

式中,q为炸药单耗，0.65 kg/m3；b为排距，1.7 m；n为炮孔排数，7排；S1、S2分别为出矿漏斗面积、隔板面积，共207.5 m2。

计算得出7排孔爆破设计总药量为1 605 kg。

3.3.5 装药结构

采用φ60 mm 2#岩石乳化炸药，耦合装药。炮孔中部装一卷带非电导爆管雷管的起爆药包，中深孔做一个起爆药包，深孔做2个起爆药包，填塞长度为2.5 m。中深孔装药结构见图2。

3.3.6 起爆网路

采用排间微差逐孔起爆方式，同排引出的非电毫秒雷管分别采用捆扎式连接2发非电毫秒雷管，孔外接力至主起爆网络。网络连接示意见图3。1-3采场扇形孔爆破参数见表1。

3.4 最小安全距离计算

采空区有矿柱阻隔，受个别爆破飞石影响可以忽略不计，根据爆破冲击波的安全允许距离经验公式

(4)

计算得出爆破冲击波的安全允许距离为293 m。

综合考虑，确定本次爆破警戒距离为350 m。

图2 装药结构

图3 网络连接示意

炮孔名称孔号倾角/(°)孔深/m装药长度/m堵塞长度/m单孔药量/kg雷管段位双边孔1#20.19.532.5010.2132#810.232.5010.2113#-3.211.44.32.5014.694#-13.313.85.82.502075#-21.814.56.42.5021.856#-29.615.57.22.5024.537#-37.512.13.52.5011.61单边孔1#22.19.63.12.5010.5132#1010.73.32.5011.2133#-111.04.52.5015.3114#-819.912.52.5042.595#-17.620.313.42.5045.576#-25.821.213.92.504757#-31.718.912.42.504238#-37.913.74.52.5015.31

在爆破现场，选择有锚喷支护的硐室为起爆点，保证起爆安全。

3.5 安全技术措施

(1)由于520 m中段位于露天采场正下方，露天爆破震动会引起巷道围岩变形破坏，同时隔板爆破震动也会影响更大的围岩破坏，因此，在凿岩、装药作业前须进行敲帮问顶，确保作业面安全[5]。

(2)严格按照设计要求进行炮孔位置放样，凿岩钻机必须按照设计的角度、深度打钻，做好炮孔质量的检测及登记，补打异常孔，并在所有成孔后形成验孔总结，为逐孔药量设计提供依据。

(3)岩层裂隙使炮孔容易渗水，装药前须用高压泵进行吹水作业，装药顺畅，药包相连接，保证炮轰波传到每个药包，顺利起爆，防止拒爆。

4 结 论

根据爆破方案组织施工，成功实施了爆破，本次爆破实际使用炸药1 580 kg，单耗约0.64 kg/m3，雷管210发，导爆管1 000 m。水平矿柱隔板、出矿漏斗都崩落到460 m中段，没有超爆，保护了矿房的完整性，取得良好的爆破效果，后续采场爆破施工可以此为参考，根据采场围岩实际情况，适当调整爆破参数，安全爆破。

[1] 申其鸿.紫金山金铜矿复杂层群采空区综合处理过程控制因素[J].现代矿业,2016(6):228-230，232.

[2] 张成良,侯克鹏,李克钢.硐室爆破法处理采空区的应用实践[J].工程爆破,2008(4):53-56，59.

[3] 李俊平,肖旭峰,冯长根.采空区处理方法研究进展[J].中国安全科学学报,2012(3):48-54.

[4] 刘建东,陈赞成,孙忠铭.特大采空区下盘滑坡体硐室爆破崩落处理实践[J].工程爆破,2012(2):33-35，59.

[5] 朱大勇,钱七虎,周早生,等.基于余推力法的边坡临界滑动场[J].岩石力学与工程学报,1999(6):667-670.

Blasting Test of the Horizontal Pillars of 520 m level of Zijinshan Gold-copper Mine

Wang Shixuan

(Fujian Channel Kehua Fuxing Construction Engineering Co., Ltd.)

Based on conducting geological investigation of surrounding rock geological conditions of the 520 m middle section stope of Zijinshan gold-copper mine, the 1-3 stope is taken as the study example, seven rows of scallop hole are set up, besides that, the drilling hole design, blasting parameters， blasting organization and safety measures are taken. The results show that the horizontal pillars and drawing funnel are caving into 460 m goaf, the overbreak is not happened, the blasting effect is good, stability of chamber is guaranteed. The study results of this paper can provide some reference for the horizontal pillars blasting engineering of 520 m middle section other stope of Zijinshan gold-copper mine.

Goaf treatment, Horizontal pillar, Blasting parameters, Grooving hole

2016-07-29)

王世炫(1990—)男，助理工程师，366000 福建省永安市中山路546号。