中深孔爆破在隆回金杏金矿顶底柱回收中的应用

方明星，刘宏钦，余中海

（湖南新龙矿业有限责任公司，湖南 邵阳 422927）

隆回金杏金矿的前身为原隆回金矿，是湖南新龙矿业有限责任公司全资子公司，开采至今已有三十多年，矿体厚度4～11 m，矿岩中等以上稳固。公司采用浅孔留矿法采矿，导致留有大量底柱、下中段顶柱和厚矿体上下盘矿体未被回收，造成资源浪费。回收这部分残留矿体存在开采难度大，安全风险高，矿石贫损率大等问题，为解决这些问题，通过研究分析，决定在740中段224采场试验中深孔爆破开采方式。

1 地质简况及开采技术条件

1.1 地质简况

隆回金杏矿床为典型的石英细脉带型金矿床，矿脉产于板溪群马底驿组第三岩性段与第四岩性段的青灰至灰黑色变质岩系中，赋矿岩性主要为绢英千枚岩，次为变质砂岩。区内所见石英脉走向NW，石英脉倾向210°～240°，平均235°，倾角51°～64°，平均59°，本区主要含金石英脉带，最大水平厚度13.23 m，最小厚度0.96 m，平均厚度5.38 m，最高含金品位12.5 g／t，最低0.7 g／t，平均品位2.54 g／t；层间石英脉分布广泛，常呈透镜状大脉，沿走向两端有分支尖灭现象，岩体完整性较好，矿体致密坚硬，矿岩谱氏系数f＝9～12，中等以上稳固。

1.2 开采技术条件

740中段224采场，沿走向布置，长50 m，垂高40 m，倾角59°。矿体较厚，采用浅孔留矿法后，仍残存底柱和下部采场的顶部，合计垂高12 m左右，厚度15 m左右。

2 回采方法

2.1 方案选择

设计740-224采场下部的天井作为切割初始面，逐渐扩大。在采场上下盘之间增加一条切割平巷，形成中深孔爆破的切割槽，将采场上下盘出矿巷道扩刷形成中深孔凿岩巷，使用中深孔爆破回收顶底柱［1］，如图1所示。顶底柱矿石回收完毕后，使用废石或全尾砂及时充填采空区，防止出现地压活动。

图1 回采矿柱工程布置和炮孔剖面布置示意图

2.2 工程布置

先将740-224先行天井上端平巷进行扩刷成4.0 m×2.6 m，便于中深孔钻机的摆放和施工，然后沿着天井扩刷边从740-224下盘向上盘出矿巷道方面掘进一条4.0 m×2.6 m的切割平巷，形成一个L型的切割巷道，在切割巷道形成之后，将上下盘出矿巷道2.2 m×2.2 m从切割平巷开始向北西向扩刷成3.0 m×2.6 m的凿岩巷道直至该采场垱头，如图2所示。同时将该采场的出矿漏斗全部拆除并进行封堵，将下部采场作为落矿仓和储矿仓，利用该采场底部结构进行出矿，并将该采场的漏斗全部拆除并扩大成2.0 m×2.0 m，防止矿石砸坏和大块堵塞。

图2 采准切割工程布置平面图

2.3 回采工艺

2.3.1 切割槽

切割槽分为三部分，第一部分为天井扩刷成小槽，第二部分为下向孔扩槽，第三部分为上向孔扩槽［2］。

小槽部分因自由面狭小，所落矿均须通过下部采场的先行天井溜放，不能有大块卡斗，需要将矿体爆破较细，故在天井扩刷成小槽时，采用之字形布孔，网度较密，共6个孔，天井上方孔和天井贯通，起到方位和深度的指示作用。

小槽成型后，继续对小槽进行扩刷，交替布置四排下向平行孔，孔网参数为w×a为1.8 m×2.0 m，与下部空区贯通。

下向孔扩槽，成V型布置4排，共12个孔，孔网参数为w×a为2.5 m×2.0 m。

上向孔扩槽，采用上向平行孔，根据公式W ＝（25～30）d，以及同类型矿山实际应用资料参考，取值1.2～1.6 m，综合考虑，初步选取w＝1.5 m，由于是平行孔，密集系数m取1.1，故孔间距a为1.65 m，取a＝1.6 m。

上向扩槽自由面从采场斗口开始，上向孔共计10排，合计30个，其中切1-1、切2-1、和切5-1提前施工均与空区贯通，用以验证空区的位置，后续施工的同排其余孔相应保留1.5 m不予贯通［3］，如图3所示。

图3 切割槽炮孔设计及布置图

2.3.2 正式回采

切割槽形成后，沿上下盘扩刷而成的凿岩巷布置，分别实施上向扇形炮孔和下向扇形炮孔，如图4所示，以切割槽为自由面，采用电子雷管，以中间孔首先起爆，上下孔轮流接替起爆。爆下的矿石落入下部采场空区，从下部采场底部结构出矿，大块在装矿口二次破碎。

图4 回采炮孔布置图

3 具体施工工序和应用效果

3.1 放点

测量人员严格按照设计进行放点，平行孔标注每个炮孔位置，扇形孔按照方位，按照最小抵抗线设计位置，在巷道岩壁上标注每排孔位置及编号，并将钻机中心在巷道顶板上标出。

3.2 凿岩

作业人员在施工时严格按照测量人员放点点位及设计提交的钻孔方位、倾角、长度等参数施工，上向孔采用YGZ-90型圆盘钻机，钻孔直径60 mm，下向孔使用YZJ-100轻型潜孔钻机，钻孔直径90 mm，每施工完一孔，将孔施工情况在设计台账表上进行登记，特别是有无穿孔情况，如和设计不符或超出偏差范围及时进行调整纠正。

3.3 装药

炮孔施工完毕后，根据进度安排进行炮孔装药，装药之前，首先对装药孔按验收资料进行复查，然后用装药管高压风吹洗一遍炮孔，清除孔中间的小石子，以防对装药产生影响，遇到有穿孔，用矿泉水瓶、木锲等进行堵塞。然后开始装药，其中，下向孔选用筒状乳化炸药，规格为Φ72～450 mm，2 kg／筒；上向孔选用粉状多颗粒硝铵炸药，如图5所示。

图5 孔底起爆炸装药结构示意图

装药量的主要参数为每米装药量，其中粉状药每米装药量常值C计算公式为式（1）：

式中：d为深孔近似直径，cm；Δ装药密度，g／cm3；取值可参考设备提供的指标。

参照钻头直径，结合现场炮孔直径测定，确定炮孔近似直径d。

根据公式（1），装上向孔粉状炸药时，采用BQF-100型装药器装药，该设备装药密度Δ为0.9～1.0 g／cm3，钻孔直径60 mm，通过计算，上向孔每米装药量为2.6～2.8 kg／m。

装下向乳化炸药时，根据深孔控制落矿范围，按炸药尽量均匀分布进行计算，爆破设计的常规药量计算公式如式（2）：

对于平行孔：

对于扇形孔：

式中：Qp为排孔消耗炸药量，kg；V为排深孔爆落的矿石体积，m3；m为该排孔的密集系数；w为该排孔的排距，m；a为同排孔间距或孔底距，m；L为孔深，m；q为炸药单耗，kg／m3；n为该排孔孔数；s为该排孔孔数定崩落岩石面积，m2。

q取值一般根据类似矿山取经验值，公司取值q＝0.50 kg／t，计算总药量后，考虑避免局部集中和深孔担负爆落体积和难爆程度进行炸药分配，采用绳子绑扎炸药溜放的形式装药，下向乳化炸药装药密度一般4.4～6.0 kg／m。

装药长度根据设计进行控制实施，具体见表1。

表1 中深孔施工参数表

采用电子雷管，使用前在单独安全独立场所对所用电子雷管的完好性进行检测，并按照设计进行编号和孔间延时设置［4］。在使用时，按照编号装入相应的孔内。下向孔，将电子雷管插入乳化炸药，溜放在底部偏上位置；上向孔，将现场制作的起爆弹通过装药管放置到孔底位置，创造孔底起爆的条件。

3.4 堵塞连线

装药完毕后，对各装药孔进行堵孔，下向孔，将凿岩的岩渣灌入孔内进行堵孔，上向孔采用炸药纸箱泡水软化后进行堵孔。堵孔完毕将各孔电子雷管依次联入起爆线上，并在起爆点处采用专用起爆器对起爆网络进行复核和检测。

3.5 爆破安排

装药完成，起爆网络检测通畅，现场警戒和人员撤离之后，由现场指挥下达起爆命令。起爆采用专用起爆器。

起爆顺序，总体顺序为上盘下向孔先爆，下盘上向孔和下向孔后爆，具体到每个排面为，中间炮孔先爆，然后上下或左右炮孔依次起爆，采用逐孔起爆，先爆孔为后爆孔提供新的自由面，每孔孔间延时时间设置为25 ms。

3.6 应用效果

此次中深孔采矿法回收顶底柱矿体，取得了较好的效果。具体表现在单次爆岩量大，生产效率高，降低了采矿成本，实现了最大限度的回收利用矿产资源；同时避免了人员在大暴露顶板面积下作业、作业相对独立，便于管理，降低了安全风险，本次回采顶底间柱共回收矿石量32 040 t，矿石损失率为7.2%，贫化率11.2%，吨矿直接回收成本23.81元／t，生产黄金40.85 kg，创造利润204万元，为企业创造了较好的经济效益和社会效益。

4 结 论

隆回金杏金矿740中段224老采场采用中深孔爆破采矿法，实现了顶底柱的安全有效回收，效果较好。该方法安全可靠，采准工程量少，能最大限度的提高资源回收，有较好的经济效益和社会效益。

1.中深孔爆破采矿法在残矿回收中具有可行性，740-224采场共计回收32 040 t，创造经济效益204万元。

2.计算得出，上向孔采用60 cm孔径，粉状多颗粒硝铵炸药，线装炸药量为2.6～2.8 kg／m；下向孔采用90 cm 孔径，筒状乳化炸药，线装炸药量为4.4～6.0 kg／m。

3.电子雷管操作简单可控，可有效提高中深孔爆破安全和爆破质量。电子雷管自行设置段别，通过逐孔逐段，降低每段别最低装药量；前爆炮孔为后爆炮孔创造自由面，提高爆破效率；爆破岩石的相互碰撞，降低大块率；减小爆破振动，有效确保空区安全。