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摘要
进路式充填采矿方法通过将矿体划分成矿房和矿柱,采取两步骤回采方式,即一步骤先回采矿柱并充填,待充填体达到设计强度后再进行二步骤矿房回采,在此种开采方式下,若矿岩条件比较差且钻爆参数不合理,不仅会导致矿房回采后采场边帮轮廓成形效果差、超欠挖现象严重以及矿石损失率与贫化率较大,而且爆破振动有害效应比较大,充填体损伤垮塌严重,恶化了采场作业条件,严重制约了矿山机械化、规模化开采。为解决此类问题,以某地下矿山为例,利用高精度数码电子雷管的起爆特性,开展了一步骤回采下向孔预裂爆破技术研究与现场试验。结果表明:① 采用数码电子雷管预控界面爆破试验方案后,采场边帮预控界面清晰可见,半壁孔痕率能达到60%以上,超欠挖量也可以控制在20 cm 以内,为二步骤矿房回采创造了有利条件;② 爆破振动峰值大幅降低,爆区附近的充填体得到有效保护,垮塌现象大幅减少;③ 避免了裸露的导爆索在爆炸过程中产生的噪声和冲击波对爆破作业人员产生危害,有效保护了爆破作业人员身心健康,工作环境得到明显改善;④ 民爆物品消耗量降低了0.46 元/m3,有效降低了爆破成本,经济效益显著。上述研究成果可为类似矿山提供借鉴。
作者及单位
李龙福1,2,3， 汪禹1,2,3， 江东平1,2,3， 仪海豹1,2,3， 詹思博1,2,3
1.金属矿山安全与健康国家重点实验室；2.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司；3.马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司
引用格式
正文
数码电子雷管作为一种新型起爆器材,其具有的精确起爆特性为精准延时爆破和控制爆破振动提供了强有力的技术支撑。与普通非电导爆管雷管起爆特性相比,数码电子雷管具有起爆时间可精确设定、延期时间间隔可按需设置以及分段起爆段别数量大幅增加等优点。因此,在工程爆破施工作业中,采用数码电子雷管可以实现炮孔的逐孔精确延时起爆,进而达到减小单段齐爆药量的目的,众多工程实例充分证明了数码电子雷管在提高爆破质量和降低爆破振动方面具有明显优势。例如,王立川等利用数码电子雷管可精确延时的特性,结合错相减振技术,显著提高了隧道掘进进尺并且有效避免了爆破振动对隧道结构的损伤。兰小平对数码电子雷管逐孔起爆网络最佳延时时间进行了探讨,取得了较好的爆破效果,提高了矿山挖装效率和采场平整度。郭鹏杰通过对比分析数码电子雷管与普通导爆管雷管在工程爆破中的效果,认为数码电子雷管控制精度高的特性使其在露天矿中深孔爆破与巷道掘进爆破中的效果均优于普通导爆管雷管。高朋飞等在对比测试数码电子雷管和普通导爆管雷管延时精度的基础上,进行了数码电子雷管和普通导爆管雷管起爆网络的光面爆破试验,得出数码电子雷管起爆网络爆破后的边坡表面平整,光爆孔清晰,效果好,且爆后岩块块度均匀。李顺波等探讨了数码电子雷管在降低爆破振动和改善岩石破碎效果方面的作用机理,给出了孔间毫秒延时时间的计算公式,并在实际工程中进行了检验,爆破振动降低效果显著。李洪伟等利用数码电子雷管的高精度特性进行了岩巷直眼掏槽爆破中掏槽孔与辅助孔间延期时间对掏槽爆破效果的影响研究,得出了最佳延期时间间隔。由此可见,数码电子雷管高精度爆破技术已得到大量应用,但在不同工程爆破中的爆破参数取值有所差异,需要根据具体工程特征进行优化和调整。
某地下矿山水文地质条件复杂,属于典型的“三下”开采矿山,设计采用水平分层进路式充填采矿方法进行回采,通过两步骤回采方式,即一步骤先回采矿柱,待矿柱回采结束后将留下的空区充填再进行二步骤的矿房回采,采取隔三采一的开采方案。但由于矿岩条件比较破碎、钻孔爆破参数不合理等原因,不仅导致一步骤回采时下向孔爆破后采场轮廓成形效果差、超欠挖现象严重、矿石损失贫化较大,而且爆破振动有害效应比较大、充填体损伤垮塌严重、作业条件安全性差,严重制约了矿山机械化、规模化开采。因此,本研究通过应用高精度数码电子雷管,开展一步骤矿柱回采下向孔预裂爆破技术研究,进一步提升一步骤矿柱回采后采场边帮轮廓成形质量,为二步骤矿房安全高效回采提供条件,在降低矿柱回采安全风险的同时降低爆破成本。
1 一步骤回采采场爆破现状
1.1 采场爆破参数
由于采用逐排顺序起爆方式,未对采场两侧边帮孔间距进行有效控制,相邻边孔间距与正常爆破孔排距相同,导致一步骤采场爆破后边帮质量控制效果不理想,超欠挖现象较为突出,使得二步骤回采时无法准确掌握采场边界,致使大量充填体混入矿石中,引起矿石损失率与贫化率大幅度增加。如图2 所示,经现场统计,采场不同区域的超欠挖幅度为50 ～105 cm,具有显著的差异性,在节理裂隙、断层构造等发育处变化幅度更为明显。
2 预控界面爆破试验方案
2.1 预裂孔爆破参数
2.1.1 预裂孔基本要求
2.2 主爆孔爆破参数
2.2.1 底盘抵抗线
3 爆破效果分析
图7 预控界面半壁孔
图8 矿石破碎效果
由于预裂孔采用数码电子雷管起爆网络代替裸露的导爆索起爆网络,避免了裸露的导爆索在爆炸过程中产生的噪声和冲击波危害,在作业空间有限的地下矿山矿房爆破中降噪效果尤为明显。预控界面爆破试验方案的相关技术指标取值见表3。
4 结 论
