强制爆破放顶技术在残矿回收中的应用

梁耀东

(广西华锡集团有限责任公司铜坑矿, 广西河池市 547207)

强制爆破放顶技术在残矿回收中的应用

梁耀东

(广西华锡集团有限责任公司铜坑矿, 广西河池市 547207)

在铜坑矿的三大重叠矿体区域内,实施崩落重叠区内的隔层及扰动结块残矿的稳定性,诱导顶部残矿垮落充满空区,实现了矿柱垮落区残矿的大量回收,共安全回收高品位残矿28.1万t,提高了矿山资源的回收率,创造了数千万元经济效益。

强制爆破放顶;残矿开采;端部出矿

铜坑矿为广西华锡集团有限责任公司下属大型地下矿山之一,是实现井下采掘大型无轨化作业的矿山。铜坑矿开采的三大矿体为细脉带矿体、91#矿体和92#矿体。细脉带矿体为北东向的陡倾斜细脉,由密集细小的裂隙脉组成;91#矿体为似层状细脉浸染交代型矿体,由层间交代和裂隙脉组成,产于细脉带矿体下部;92#矿体为似层状网脉浸染交代型矿体,由密集细小裂隙脉和层间裂隙组成,产于91#矿体下部。现细脉带和91#矿体回采基本结束,正大规模开采92#矿体,并进一步回采细脉带、91#矿体和92#矿体重叠区底部的92#矿体,然而在重叠区内92#矿体上部尚存有较多细脉带矿体和91#矿体的高品位残矿。

为合理回收不可再生矿产资源,稳定矿山生产,延长矿山寿命,2008年,铜坑矿放慢了下部92#矿体的开采速度,重点转入回收上部细脉带矿体和91#矿体残矿资源。在91#矿体Ⅲ2Ⅲ3矿柱垮落区,成功应用上向扇形孔与带有加强排的垂直扇形大孔相结合的爆破放顶技术,回收了大量的高品位残矿。

1 残矿回采技术条件

1.1 残矿的赋存及周边状况

405m以上20#至22#勘探线之间的Ⅲ2Ⅲ3矿柱垮落区内有高品位的残矿,受矿体开采破坏及矿房胶结充填的影响,无安全通道与矿柱垮落区连通;矿柱垮落区内的残矿块度大多为0.5m左右,也存在部分特大块,并形成氧化结块。残矿底板390～405m之间的隔层厚度约为10m,隔层为表外矿,无回收价值。381～390m为一浅采空区;空区长宽高尺寸为30m×20m×15m,空区南面381水平有六条出矿穿脉连通空区,空区北面矿壁隔开的Ⅲ2空区已胶结充填(见图1)。

图1 残矿回采综合平面

1.2 回采技术现状

在铜坑矿92#矿体开采和地压管理中,多次采用“集中放顶”技术:在矿房上部采用空场法采矿形成空区后,在矿房顶柱使用上向扇形孔进行侧向爆破,成功崩落顶柱充填空区,在矿房下部覆盖岩层下采、出矿。Ⅲ2Ⅲ3柱为矿柱垮落区,根据其回采条件只能选择在覆盖岩层下进行采、出矿;并且为减少有底结构的工程及矿石的贫化率,充分利用现有的平底结构在端部回收残矿,采用铲运机在底部出矿穿脉出矿。

2 放顶技术的应用

针对Ⅲ2Ⅲ3矿柱残矿的回采技术条件,以及以往集中放顶的技术,选择上向扇形孔与带有加强排的垂直扇形大孔相结合的强制爆破放顶技术,崩落隔层和顶部垮落的残矿,在垮落区底部回收矿石。

2.1 工程布置

在空区边南面矿柱内布置两个天井到隔层侧部,然后布置一条联络道及一个凿岩硐室,在半中段凿岩硐室布置上向扇形孔;同时利用空区底部381水平南面的出矿穿脉作为凿岩硐,在空区底部381水平的每个凿岩硐室布室置2～4排带有加强排的垂直扇形大孔;并且保留空区西北面的矿壁(见图2)。

图2 炮孔布置

2.2 放顶技术及其残矿回采

由于垮落区的残矿块度较小,通过加大上向扇形孔的抵抗线达到加大隔层崩落块度的目的,使高品位的小块残矿先漏到底部出矿穿脉,减少隔层大块废石的混入。同时保护好空区与胶结充填空区的矿壁,可有效地避免充填空区废石的混入,减少矿石贫化率。垂直扇形大孔的爆破采用孔底爆破,以扩大空区的暴露面积和震动破坏结块残矿的稳定性,诱导顶部残矿垮落充满空区。

第一轮破顶爆破后,矿柱垮落区内的结块残矿未随隔层崩落;之后进行第二轮带加强排的垂直扇形大孔爆破后,受扰动的结块残矿才垮落充满空区,然后在底部(381水平)出矿穿脉进行残矿回收;最后再对剩余两条出矿穿脉的垂直扇形大孔实施爆破,进一步扩大垮落区范围,增加残矿回收量。

2.3 安全技术措施

实施隔层放顶爆破两天后,监测残矿区域的地压活动。安全情况下,通过人行井到半中段检查隔层及其上部残矿是否垮落充填采空区;确认空区充满残矿、安全后方可进行出矿等作业。且在后面的每次出矿等作业前,都先到半中段检查空区是否充满残矿,确保底部出矿等作业的安全。

在底部381水平出矿工程中,眉线内有矿块悬空或矿石严重结块时,可在半中段或空区底端部出矿穿脉借用长竹竿捆绑炸药放置在裂缝等适当位置,然后进行爆破实现结块矿的二次爆破放矿。同时禁止铲车、人员进入垮落区的空区内作业;也禁止在漏斗眉线的出矿穿脉内进行出矿、二次爆破的作业。

2.4 实施效果

2009年1～9月统计表明,在381水平Ⅲ2Ⅲ3柱实现安全回收残矿13.6万t,锡矿石品位达0.95%;锌矿石品位达到2.67%;共回收锡金属1742t,锌金属4844t;回收的残矿价值5263.2万元,创造利润1781.6万元。

3 结 论

总结上向扇形孔与带有加强排的垂直扇形大孔相结合的爆破放顶技术,针对相似回采技术条件的470水平Ⅳ4Ⅳ7柱,采用该技术之后,在底部455水平出矿穿脉实现安全回收上部残矿14.5万t;另外还成功利用该工艺技术处理解决了448水平T312等采场的悬顶问题。

采用上向扇形孔与带有加强排的垂直扇形大孔强制爆破放顶技术解决了垮落区下残矿回收难、回采安全性差、矿石损失贫化大的难题,实现了矿柱垮落(重叠)区残矿,采空区内悬空、结块矿石的安全回收,并在推广应用中取得了丰硕成果,但还需改进部分工艺技术。

(1)改进方法,解决矿石结块、悬空的多次二次爆破问题,降低残矿回收的成本。

(2)强化二次爆破作业人员的技能。

(3)加强残矿放顶回采过程中的安全管理,保障生产的安全。

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2009-10-29)

梁耀东(1977-),男,广西河池人,工程师,从事矿山技术与安全管理工作。