厚大礦體盤區(qū)切槽回采技術(shù)研究

厚大礦體盤區(qū)切槽回采技術(shù)研究

切割槽回采是中深孔開采過程中的最后一個過程，它為中深孔虛脫提供了足夠的補(bǔ)償空間。大紅山銅礦屬海底火山噴發(fā)沉積變質(zhì)中厚緩傾斜高溫礦床。礦體傾角20°~35°(局部地段大于35°),構(gòu)造及節(jié)理裂隙發(fā)育,呈層狀、似層狀產(chǎn)出,礦區(qū)共有三個含鐵銅礦體(I3、I2、I1)和四個含銅鐵礦體(Ic、Ib、Ia、Io),自上而下分別為Ic→I3→Ib→I2→Ia→I1→Io)。其中I3、I2含鐵銅礦體規(guī)模大,是主要的開采對象。礦石整體較穩(wěn)固,f=6~14,礦巖爆破性能較差。大紅山銅礦的采礦方法主要是中深孔落礦的空場嗣后充填采礦法。經(jīng)過多年的探索研究,目前主要有電耙出礦的底盤漏斗分段空場法、鏟運(yùn)機(jī)出礦的小分段空場法和高分段大直徑深孔采礦法。其中大直徑深孔采礦法底部采用Simba1354鑿巖臺車施工扇形孔爆破形成V形底部結(jié)構(gòu),上部為從切頂硐室采用T-150鑿巖臺車施工165mm大直徑下向深孔。各采礦方法的切割槽通常布置4m寬,礦山對切割槽回采質(zhì)量、安全性及技術(shù)可靠性等方面一直在探索改進(jìn)回采方式。1現(xiàn)在采用的溝槽回收工藝分析1.1切割槽回采方式該方法在礦山投產(chǎn)初期使用,它是采用切割天井提供補(bǔ)償空間,沿切割槽長度方向布置扇形中深孔排位,每排中深孔采用“三心五孔”方式布置,采用逐排擠壓爆破方法回采切割槽。該方法存在的主要缺點(diǎn)就是切割槽質(zhì)量差,因此目前已很少使用。1.2淺采切割槽的制備該方法是從礦房底部先期施工人行井、聯(lián)絡(luò)井、回風(fēng)井作為后期的切割槽人行線路及淺采期間的回風(fēng)通道,然后自下而上通過人工淺采的方式逐步回采,最終形成切割槽。目前該方法主要用在底盤漏斗分段空場法、鏟運(yùn)機(jī)出礦的小分段空場法。該方法的缺點(diǎn)主要有作業(yè)條件差、勞動強(qiáng)度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高、施工進(jìn)度較慢、回采成本高。1.3吊罐法切割設(shè)備該方法目前主要應(yīng)用在開采礦體厚度為40~60m的高分段大直徑深孔側(cè)向崩礦采礦法中。其方法為在切割槽位置回采范圍頂板施工切頂硐室(5m×3.3m),在硐室中先用吊罐法施工切割天井和大直徑深孔,底部從塹溝中施工進(jìn)路井及上山;切割槽先采用淺孔留礦法回采底部V形槽部分,底部回采結(jié)束后鏟運(yùn)機(jī)出礦,切割槽上部再采用以切割天井為補(bǔ)償空間側(cè)向擠壓分次爆破,最終形成切割槽空間。工程布置如圖1。該方法除存在淺孔留礦法固有的缺點(diǎn)外,還有施工切割天井工期長(一般需要2個月以上)、吊罐法施工作業(yè)條件差、安全風(fēng)險(xiǎn)大等缺點(diǎn)。此外,切割井小補(bǔ)償空間大直徑深孔側(cè)向崩礦的技術(shù)可靠性差,對切割井和大直徑孔的質(zhì)量要求都較高,為彌補(bǔ)可靠性問題,現(xiàn)場一般都要多施工一條天井作為備用。2回采方式面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題束狀孔當(dāng)量球形藥包回采切割槽是上述第三種切割槽回采工藝的演進(jìn)。如上所述,第三種切割槽回采方式存在的關(guān)鍵技術(shù)問題是需要施工高天井,不僅安全上存在風(fēng)險(xiǎn),而且嚴(yán)重制約了高分段大直徑深孔采礦工藝的效率。所以對切割槽回采工藝改進(jìn)的關(guān)鍵就是取消高切割天井施工。2.1束孔爆破與共同應(yīng)力場爆破束狀孔當(dāng)量球形藥包爆破技術(shù)是以由數(shù)個密集平行深孔形成共同應(yīng)力場的作用機(jī)理為基礎(chǔ)的深孔爆破技術(shù)。其基本概念是:由數(shù)個間距為3~8倍孔徑的密集平行深孔組成一束孔,束孔(直徑d)裝藥同時起爆,對周圍巖體的作用視同一個更大直徑(等效直徑D)炮孔的裝藥爆破作用。與單孔爆破不同,束孔爆破形成的共同應(yīng)力場應(yīng)力波具有一定的厚度,應(yīng)力波峰值作用于巖石的時間更長、沖量更大、有效作用范圍更廣,因此爆破效果更好。N個直徑為d的孔所組成的束孔,其所等效單孔直徑D按下式計(jì)算:D=N??√d(1)D=Νd(1)2.2束狀孔留礦法在回采范圍頂板位置施工切頂硐室,在切頂硐室中施工束狀孔及邊孔。底部V形結(jié)構(gòu)還采用人工淺孔留礦法回采,上部采用束狀孔當(dāng)量球形藥包爆破技術(shù)爆破拉槽?？椎牟贾萌鐖D2。2.3布孔與邊孔布置根據(jù)爆破條件及北京礦冶研究總院在大紅山銅礦所做的試驗(yàn),采用束狀孔與邊孔單孔的布孔設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)參數(shù)為:束孔由5個間距為0.8m的垂直平行孔組成,束孔間距7.5m,孔徑165mm,貫通鑿巖硐室頂板和拉底層頂板之間。邊孔為雙密集孔、單孔布置。其中下向垂直深孔按布孔設(shè)計(jì)定位誤差不大于5cm,偏斜率不大于1%。2.4爆破起爆系統(tǒng)采用普通乳化炸藥,藥卷直徑140mm,長度20mm,質(zhì)量2kg,爆速4500m/s,密度1.05~1.10g/cm3。束孔裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。采用雙導(dǎo)爆索孔內(nèi)全長起爆、孔口微差起爆系統(tǒng)。采用連續(xù)柱狀耦合裝藥,孔底堵孔塞,下部充填3m,中間裝藥4m,上部充填3m。邊孔采用間隔裝藥,孔底堵孔塞,下部裝藥1m,第一隔層0.5m;第二分層裝藥1m,第二隔層0.5m;第三分層裝藥1m,上部充填3m。爆破起爆順序?yàn)槭紫绕鸨胁渴鵂钌羁?然后起爆兩側(cè)及兩端深孔。束孔內(nèi)各孔同時起爆,束孔、邊孔間采用孔口微差起爆?？變?nèi)采用雙導(dǎo)爆索起爆,主起爆網(wǎng)絡(luò)采用導(dǎo)爆索雙回路環(huán)形起爆系統(tǒng)。堵孔前,應(yīng)用清水沖洗炮孔,清除炮孔壁的巖粉,然后用水泥塞堵孔。下充填段的上部1m和上充填段下部的1m應(yīng)采用細(xì)河砂充填。其余部分可用細(xì)河砂或鉆屑充填。3盤區(qū)建設(shè)進(jìn)度束狀孔當(dāng)量藥包爆破回采厚大礦體的切割槽從安全上避免了高天井吊罐法施工的安全風(fēng)險(xiǎn);經(jīng)濟(jì)上每條切割槽至少減少2條切割高天井,減少施工工程量70m以上;盤區(qū)建設(shè)進(jìn)度上大大減少切割槽工程的工期,該方案取消了施工切割井的時間,一個盤區(qū)至少節(jié)約3個月的工期,要優(yōu)于常規(guī)的純?nèi)斯\孔留礦法及施工高天井、大直徑孔側(cè)向崩礦技術(shù)。