中深孔爆破处理主溜井堵塞在谦比希铜矿的应用

龚开福

(中色非洲矿业有限公司，　Kitwe 赞比亚　22592)



中深孔爆破处理主溜井堵塞在谦比希铜矿的应用

龚开福

(中色非洲矿业有限公司，Kitwe 赞比亚22592)

谦比希铜矿主溜井当前承担着主矿体全部矿石及西矿体大部分矿石的溜放任务，因西矿体矿石遇水容易泥化，在进入主溜井后，极容易造成主溜井堵塞和悬顶，给井下安全生产带来极大影响。溜井堵塞和悬顶后，若采用传统方式处理，存在安全风险高、处理效率低、处理成本高等缺点，特别是当悬顶高度较高时，人不能进入溜井，很难判断堵塞和悬顶具体位置，给处理工作带来很大难度。为此，事先采用红外线观测，在准确判断堵塞位置后，运用中深孔爆破成功处理主溜井堵塞，克服了传统处理的缺点，较传统处理方法处理时间至少缩短2 d以上。

红外线观测；中深孔爆破；主溜井堵塞

0　引　言

赞比亚谦比希铜矿隶属于中国有色集团非洲矿业有限公司，是世界上最大的典型沉积矿床之一，位于赞比亚中部地区，前期主要采用露天开采，随着矿石资源逐渐消耗，1975年开始由露天转地下开采，目前该矿已经转入深部开采[1]。主矿体采用竖井和斜坡道联合开拓，主溜井直径为2.4 m，全高400 m，采用天井钻机分段施工，因此主溜井为瀑布式结构，以前堵井情况虽时有发生，但因主矿体矿岩流动性好，并且遇水不易泥化，也不粘，因此堵井情况绝大部分是因大块卡住所致，仅采用传统的竹竿加适量裸露炸药方法就能轻易疏通[2]。

从西矿体2012年达产后，为了解决该矿区无轨运输矿石成本高和效率低等问题，决定充分利用主矿体竖井提升富余能力的优势，采用主矿体竖井对矿石进行提升。从2014年开始，通过施工主、西矿体的对接高天井，将西矿体的近一半矿量转运至主溜井进行运输。但因西矿体矿岩的特殊性，从对接工程运行后，主溜井800～900 m段堵井频率加大，并且处理时间也明显加长，传统的溜井堵塞处理办法不仅安全隐患大，处理时间也较长，严重制约着竖井的提升能力。根据主、西矿体的矿岩条件，寻求安全高效疏通溜井堵塞的方法成为亟待研究的问题[3]。

1　矿岩性质

谦比希铜矿赋存的主要岩性为泥质石英岩、长石石英岩、砾岩、泥质板岩及矿化泥质板岩等，其中主矿体主要位于泥质板岩中，而泥质板岩又可分为矿化泥质板岩、泥质板岩矿体和片岩3部分。根据现场爆破情况，矿石爆破后块度均匀，遇水不易泥化，因此在溜井中流动性较好。谦比希西矿体主要赋存在矿化板岩中，由于地质条件的影响，该岩性较差，节理、裂隙较发育，由于砂层和砾岩层的影响，矿体的上下盘稳固性较差，通过现场取芯统计得到的该区域岩石的RQD值很低，为50%～60%，在矿体上下盘均存在一定程度的氧化矿带，由于氧化作用，容易导致矿石发生泥化现象，并且产生一定的“粘”性，对矿山的开采极其不利。

2　溜井堵塞及类型

谦比希主溜井仅服务于主矿体矿石时，也偶尔出现堵塞现象，但主要出现在800～900 m段下井口，并且绝大部分是大块卡住造成，因此采用传统的溜井堵塞处理方法能轻易处理卡堵[4]。自从西矿体矿石转运至主溜井后，堵塞几率明显提高，并且处理时间也大大延长(见表1)。

通过现场调查，对溜井堵塞部位及堵塞次数进行统计，按照溜井堵塞部位对其进行划分，可分为井筒内部堵塞和溜井底部溜井口堵塞两种类型，其中井筒内部的堵塞又可分为溜井下半部分堵塞和溜井上半部分堵塞。根据2013～2015年的溜井堵塞情况，谦比希主溜井共发生井筒内上半部分堵塞7次，井筒内下半部分堵塞17次和溜井底部口堵塞49次。溜井的堵塞是由多种因素造成的，按堵塞原因对其进行分类，主要分为粉矿泥化结拱，爆破大块卡塞及粉矿拱结和大块组合3种堵塞类型。通过调查分析，西矿体矿石卸入主溜井后，由于粉矿泥化结拱而造成的堵塞为19次，由爆破大块造成的堵塞次数为9次，由矿粉泥化堆积和大块共同导致的堵塞为25次。在溜井放矿过程中，由于矿石泥化程度不同，放矿速度控制的差异性等容易引起矿粉堆积在一起，从而使溜井的净断面缩小，同时由于大块的影响，易形成堆积的平衡拱。

表1　主溜井堵塞情况统计

3　中深孔爆破处理堵塞溜井

在主溜井仅承担主矿体矿石运输时，采用传统办法能轻易疏通溜井。而在西矿体矿石混入到主溜井后，因矿岩的泥化及粘性，导致堵塞频繁，并且通过传统方法不易处理，处理时间也更长，安全性也达不到要求。因此提出红外线观测配合中深孔爆破处理措施[4￣7]，不仅加快了处理时间，还提高了处理的安全性。主溜井堵塞处理施工炮孔布置见图1。

图1　主溜井堵塞处理炮孔布置

最近一次中深孔爆破方法处理步骤如下：

(1) 首先，运用红外线装置测定堵塞位置的高度，将红外线仪器绑定在竹竿上，然后将竹竿沿观察道伸入溜井下口，通过红外线准确测定堵塞体的位置高度。最近一次堵塞时测得堵塞体高度为40 m，因红外线抗环境不利因素的干扰强，能方便测出堵塞的高度，确定堵塞具体位置。

(2) 其次，根据溜井原有参数及所测数据进行中深孔爆破设计(见图1)，中深孔施工参数见表2，其中孔方位角为298°8′5″，孔径为150 cm。

表2　中深孔施工参数表

中深孔共布置4个孔，采用T150深孔钻机施工，每施工一个孔后，通过钻机高压水冲洗，堵塞体不断往下掉落。在施工并冲洗完4个孔后，部分堵塞体已经掉落，再次通过红外线装置测定高度为45 m，然后通过合理装药及毫秒雷管分段爆破，顺利疏通了主溜井的堵塞。从打孔到爆破疏通主溜井，总共用了1 d时间，通过表1可知，从2015年实施中深孔爆破处理主溜井堵塞后，溜井堵塞的处理时间可以缩短2 d以上。

4　溜井堵塞预防措施

通过对谦比希铜矿主溜井堵塞原因进行分析，为了预防该溜井频繁堵塞，应制定严格的溜井生产管理制度，遵循“预防为主”的原则，主要的生产管理制度如下：

(1) 选择合理的凿岩爆破参数[8￣10]。对于西矿体矿岩可爆性较好的情况，要优化炮孔参数及装药结构，减少爆破后粉矿量。

(2) 降低主溜井贮矿时间，做到上下联动。在矿石提升时，才将西矿体的矿石倒入主溜井内，并且做到主矿体、西矿体矿石的搭配提升。

(3)减少对矿石的转运次数，矿石通过爆破后一次出矿转运溜井，如果出矿贮存到转运硐室，会增加二次倒运，进而增加粉矿产生量。

5　结　论

(1) 矿石性质的变化，大块矿石的增加，贮存矿石时间长等因素，直接导致了主矿石溜井的堵塞。

(2) 对于仅服务于主矿体的主溜井堵塞，仅采用传统方法可以安全高效处理。

(3) 对于西矿体矿石进入主溜井后造成的堵塞，采用红外线事先准确测定堵塞高度，再运用中深孔爆破来处理堵塞溜井，不仅安全，而且能将处理时间缩短2 d以上，按提前2 d正常生产，可取得经济效益约18万美元。

(4) 加强凿岩爆破参数优化，减少矿石转运次数，并制定和履行溜井生产管理制度，可以有效预防溜井堵塞。

[1]朱志彬，张正平，张滨州，等.溜井堵塞原因分析及处理方法[J].中国矿山工程，2007，36(2)：26￣27.

[2]何标庆.紫金山金矿溜井堵塞原因分析及预防[J].黄金，2005，26(6)：26￣27.

[3]施发伍，刘晓辉，王贻明，等.深孔爆破成井在谦比希铜矿中的应用[J].现代矿业，2014(2)：121￣124.

[4]苗丁,李卫强,李硕伟.中深孔爆破悬顶处理在金源公司的应用[J].采矿技术,2016,16(01):81￣82.

[5]刘道仁.中深孔爆破在天井掘进中的应用[J].中国矿山工程，2011，40(4)： 36￣38.

[6]张奇，李加庆.深孔爆破成井在召口分矿的应用[J].山东冶金，2009，31(4)：38￣39.

[7]严德明.深孔分段爆破法掘进采空区充填井成井的研究[J].中南矿冶学院学报，1993，24(5)：590￣595.

[8]李雨波,李艳刚,韩全,等.中深孔分段分期充填采矿在大梁矿业的应用[J].采矿技术,2016,16(03):5￣7.

[9]支伟,罗佳,王丽红.盘龙铅锌矿中深孔爆破参数试验研究[J].采矿技术,2016,16(03):83￣86.

[10]邓飞,胡龙飞,刘晓军,等.千家坪钒矿中深孔爆破参数优化试验研究[J].矿业研究与开发,2014,34(03):118￣122.

2016￣02￣17)

龚开福(1983-)，男，工程师，主要从事采矿工程技术管理工作，Email:184258058@qq.com。