厚大礦體盤區(qū)切槽回采技術研究

厚大礦體盤區(qū)切槽回采技術研究

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償空間。大紅山銅礦屬海底火山噴發(fā)沉積變質中厚緩傾斜高溫礦床。礦體傾角20°~35°(局部地段大于35°),構造及節(jié)理裂隙發(fā)育,呈層狀、似層狀產出,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、鏟運機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形底部結構,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量、安全性及技術可靠性等方面一直在探索改進回采方式。1現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初期使用,它是采用切割天井提供補償空間,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就是切割槽質量差,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、聯絡井、回風井作為后期的切割槽人行線路及淺采期間的回風通道,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、鏟運機出礦的小分段空場法。該方法的缺點主要有作業(yè)條件差、勞動強度大、安全風險高、施工進度較慢、回采成本高。1.3吊罐法切割設備該方法目前主要應用在開采礦體厚度為40~60m的高分段大直徑深孔側向崩礦采礦法中。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,底部回采結束后鏟運機出礦,切割槽上部再采用以切割天井為補償空間側向擠壓分次爆破,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、安全風險大等缺點。此外,切割井小補償空間大直徑深孔側向崩礦的技術可靠性差,對切割井和大直徑孔的質量要求都較高,為彌補可靠性問題,現場一般都要多施工一條天井作為備用。2回采方式面臨的關鍵技術問題束狀孔當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。如上所述,第三種切割槽回采方式存在的關鍵技術問題是需要施工高天井,不僅安全上存在風險,而且嚴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的關鍵就是取消高切割天井施工。2.1束孔爆破與共同應力場爆破束狀孔當量球形藥包爆破技術是以由數個密集平行深孔形成共同應力場的作用機理為基礎的深孔爆破技術。其基本概念是:由數個間距為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力場應力波具有一定的厚度,應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形結構還采用人工淺孔留礦法回采,上部采用束狀孔當量球形藥包爆破技術爆破拉槽?？椎牟贾萌鐖D2。2.3布孔與邊孔布置根據爆破條件及北京礦冶研究總院在大紅山銅礦所做的試驗,采用束狀孔與邊孔單孔的布孔設計,設計參數為: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計定位誤差不大于5cm,偏斜率不大于1%。2.4爆破起爆系統采用普通乳化炸藥,藥卷直徑140mm,長度20mm,質量2kg,爆速4500m/s,密度1.05~1.10g/cm3。束孔裝藥結構如圖3所示。采用雙導爆索孔內全長起爆、孔口微差起爆系統。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。爆破起爆順序為首先起爆中部束狀深孔,然后起爆兩側及兩端深孔。束孔內各孔同時起爆,束孔、邊孔間采用孔口微差起爆?？變炔捎秒p導爆索起爆,主起爆網絡采用導爆索雙回路環(huán)形起爆系統。堵孔前,應用清水沖洗炮孔,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應采用細河砂充填。其余部分可用細河砂或鉆屑充填。3盤區(qū)建設進度束狀孔當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險;經濟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)建設進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)的純人工淺孔留礦法及施工高天井、大直徑孔側向崩礦技術。