光面爆破控顶技术在上向分层采矿中的应用.pdf

圈臣亘[三 黄 金 G o L D 2 0 0 6 年 第 9 期 ／ 第 2 7 卷 光面爆破控顶技 术在 上 向分层采矿 中的应用 王忠军 ， 戴立新 ， 张万超 ， 王福永 1 ． 招远市金亭岭矿业有限公司； 2 ． 山东黄金集团有限公司玲珑金矿 摘要 详述 了光面爆破控顶技术在金 亭岭矿业有限公司上向水平分层充填采矿法 中的应用， 通 过与普通爆破作业进行对比． 提 出了光面爆破控顶技术在设计和实际施工作业时的改进措施 ， 可有 效地提高采场生产能力、 降低采矿成本 。 关键词 光面爆破控顶技术 ； 上向分层采矿 ； 金亭岭 中图分类号 T D 2 3 5 ． 3 7 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 11 2 7 7 2 0 0 6 0 9 0 0 2 6 0 3 0 引 言 谢家沟金矿床东北部是著名的玲珑式脉状金矿 。 西北部是焦家式构造蚀变岩型似脉状金矿 ． 南部是栾 家河 、 姜家窑 、 夏甸蚀变岩型金矿 ， 属招远金矿集中区 的中部 ． 区域上位于招平断裂带的西侧 ． 属董家 、 谢家 沟一北里庄构造 一花岗闪长岩隐伏岩浆带 ． 也属于中 温 、 中深重熔花岗岩浆期后热液金矿床 ． 矿床成因类 型为岩浆热液同韧性剪切带蚀变型 见图 1 。 2 1 l 需 孵 藤 园1 圆3国4 s 图 1 谢 家沟金 矿区韧性 剪切 带综合剖面图 1 ～花岗岩2 一 剪切节理带3 一绢英岩 一绿泥石化禄糜棱 岩带 4 一绢英 岩化糜棱岩带4 一黄铁绢英 岩化或硅化千糜岩带 矿体 区域上位于华北地台鲁东地盾胶东隆起 区， 区内 广泛发育燕山早期玲珑花 岗岩。控矿构造是北东 向 大断裂的次级北东 向韧性剪切带 ， 矿石类型属糜棱岩 黄铁绢英岩 ． 矿石 中金属矿物主要是 自然金 、 黄铁矿 、 黄铜矿 、 黝铜矿 、 方铅矿 、 铜蓝等 ． 脉石矿物主要为石 英 、 方解石 、 白云母等。围岩蚀变 由网向外依次为黄 铁绢英岩化 、 绢英岩化 、 绿泥石化 、 硅化 、 钾化 矿体及 围岩分别主要以黄铁矿化绢英岩和闪长岩为主 ． 矿岩 属中等以上稳固 招远市金亭岭矿业有限公司 下简称金亭岭 筹 建于 2 0 0 2年． 2 0 0 3年正式投产． 当年选矿厂处理能 力为 5 0 0 d ． 2 0 0 4年上 半年 选 厂扩建 到 1 0 0 0 t ／ d 。 2 0 0 4年底扩建成 2 0 0 0 t ／ d ． 是招远市 “ 边基建 、 边 找 边探 、 边生产”、 多方筹资新 建的现代化矿 山。下辖 谢家沟 、 北冯家两个独立金矿 区， 目前谢家沟金矿区 生产系统比较完善 ， 是矿山主要生产 、 探矿区域 ， 生产 能力 2 0 0 0 t ／ d ； 北冯家金矿区主要投入找探矿工程 ， 目前已施工 2条竖井 ． 其 中 1条 已透老硐 ， 可形 成部 分残 出矿能力 ， 另 1条深部 已见矿 ， 是新 的后备生产 基 地 1 采矿 方法简 述 目前 ， 金亭岭探明并投入生产的主要为谢家沟金 矿区的 3号矿脉 ， 由于受韧性剪切带作用 ， 矿体在走 向上被脉岩切割成 2 0～3 0 m不 等的矿块 ． 矿体厚度 3～1 2 m． 阶段高度 4 0 m。主要采用上 向水平分层尾 砂充填采矿法 。 1 ． 1 采场布置及参数 采场沿矿体走 向布置 ， 单个矿 块长度 2 0～3 0 m， 宽度为矿体水平厚度 3～1 2 m， 底柱 5 m． 高度为 阶段 高度 4 0 m。每个采场布置 1条脉外人行井 ， 1条与上 中段贯通的脉内人行充填天井 ， 1条脉内溜井兼作充 填泄水井。采场面积 ≤4 0 0 m 。设计分层控顶 高度 ≤3 ． 5～ 4 ． 5 m， 分层 回采高度 ≤2～ 2 ． 5 m 1 ． 2 回采工艺及光面爆破控顶技术参数 回采工序包括 凿岩 、 爆破 、 通风 、 排 险、 I叶 J 矿 、 清 底 、 溜井及混凝土挡墙浇注 、 充填 、 平场。采用 7 6 5 5 气腿式凿岩机钻凿水平浅孑 L 落 矿， 铲运机或人 _ T 出 矿 。根据谢家沟金矿 区的实际情 况， 单个采 场一般 1 5～2 0 d完成一个采充循环 7 6 5 5气腿式凿岩机采用 2一字形钻头钻凿水 平炮孑 L ． 炮孑 L 参数 孑 L 深 3 m， 孑 L 距 1 ． 2～1 ． 4 m， 最小抵 收稿 13期 2 0 0 60 42 O 作者简介 王忠军 1 9 6 8 一 ， 男 ， 山东招远 人， 采矿工程师 ， 从事矿山采矿技术研究和管理工作 ； 山东省招远 市 ， 2 6 5 4 0 0 维普资讯 2 0 0 6 年 第 9 期 ／ 第 2 7 卷 巨叠[ 至圈 抗线 0 ． 6～ 0 ． 7 m。装药系数 0 ． 6 5～ 0 ． 7 ， 炮孔 交错排 列， 采用火雷管引爆 、 毫秒延期导爆管逐排起爆 、 2 岩 石铵梯炸药爆破 。 采场充填 结束后 ， 充填 面距顶板 高度 1 ． 5 m左 右 ． 在此基础上按设计 回采顺序分两次落矿 。 第一次 落矿高度 1 ． 2～1 ． 5 m， 爆破后进行通风 、 排 险、 出矿 ； 结束后进行第二次落矿 ， 高度 1 ． 2～1 ． 5 m。落矿后采 场控顶高度 ≤3 ． 5～ 4 ． 5 m。经过 1 年在 1 3 0 m中段生 产回采统计 ， 采矿强度 8 ． 2 5 t ／ m 月 。 2 光面爆破控顶技术在上 向分 层采矿 中的应 用 2 ． 1 采矿方案 为提高采场生产能力， 加大采矿强度， 在几个采 场进行 了光面爆破技术控制采场顶板落矿试验 在确 保施工安全的前提下增大分层 回采高度 。 减少采场 回 采过程中充填准备 、 清底和平 场时间， 在出矿 劳动组 织不变的情况下提高了采场生产能力 ， 取得较为理想 的效果。 ． 采用光面爆破控顶技术 ， 采场落矿仍采用原有设 备 、 采场落矿与普通落矿相 同， 只是加大 了分层落矿 高度 ， 分层落矿结束时在采场顶板布置 1 排光面炮孔 以减少爆破对采场顶板的破坏 ， 增强其稳定性以确保 施工安全。在分层回采二次压矿时， 普通落矿炮孔超 前 1 排炮 ， 后面光面炮孔同前面 1 排普通落矿炮孔 同 班凿岩爆破。 2 ． 2 光面炮孔参数及凿岩爆破方式 孔深 3 m， 孔距 0 ． 5～0 ． 7 m， 最小抵抗线 即光面 层厚度 根据炮孔集 中度 、 采场矿石破碎程度等实际 情况综合考 虑 ， 一 般情况下 两者 比值 系数取 0 ． 8～ 1 ． 0， 金亭岭 一般取 0 ． 5～0 ． 7 。为保证 光面爆 破效 果 ， 两者数值可根据现场实际情况作适 当调整 ， 当落 矿孑 L 爆后顶板差距过大时， 可在光面孔布眼时在其下 面加布落矿孔或适 当调 整光面炮孔参数 和装药量 。 采用不连续 、 不耦合装药 ， 将 2 岩石铵梯炸药掰成数 段 ， 装药集中度 0 ． 1 3～ 0 ． 1 5 k g ／ m， 孑 L 内采用导爆索联 接 ， 火雷管引爆同段导爆管起爆 。为保证爆后顶板平 整， 光面炮孔要尽量钻凿在 同一平面内， 为便于凿岩 ， 炮孔一般采用 3 。～5 。 仰角微上倾 ， 两排炮孔衔 接处 错台高度不超过 0 ． 2 m 见图 2 、 图 3 。 2 ． 3 光面爆破控顶技术与普通爆破作业的比较 2 ． 3 ． 1 采场生产能力的 比较 通过对 3 0 5采场 、 4 0 2采场 、 4 0 9采场试验 ， 光 面 孔爆破后采场顶板 比较平整 ， 光面孔半边眼残留率达 到 8 7 ％ 。同时为加强顶板稳 固性 ， 顶板和边帮交接 处成拱形。采用光面爆破控顶技术采场分层 回采高 度≤4～ 4 ． 5 m 分层控顶高度≤5 ． 5～ 6 m， 由于增大分 层回采高度相应减少采场采充循环作业次数 ， 从而减 少了采场充填准备 、 清底和平场时问 ， 延长采场 出矿 时间， 使采场生 产能力提高 1 0 ％左右 。通过在几个 采场试验统计 ， 采矿强度达到 9 ． 6 3 t ／ m 月 。 光面炮孔 图 2 采场炮孔布 置图 图 3炮孔 剖 面 图 2 ． 3 ． 2 综合成本的比较 采用光面爆破控顶技术落矿 ， 由于需相应增加炮 孔导致单位凿岩作业量增加 通过试验采场实际数据， 普通爆破落矿单位凿岩 作业量为 0 ． 4 2 m ／ t ， 光面爆破控顶技术落矿单位凿岩 作业量为 0 ． 5 1 m ／ t 单位凿岩作业量增加 2 1 ％ 。 按 目 前成本计算， 凿岩成本增加 1 ． 0 6 t 金亭岭单位 炸药 消耗量 实际 数据 为 2 1 5 g ／ t 左 右 ， 采 用光 面爆 破 控 顶 技 术 ， 单 位 炸 药 消 耗 量 为 2 1 0 g ／ t 左右 ， 炸药成本相应减少 0 ． 0 3 t 。采用导 爆管引爆 、 导爆索起爆 。 导爆管的增加和使用导爆索， 导致爆破成本的增加。普通爆破落矿导爆管消耗为 0 ． 4 1发／ t ， 0 ． 6 6 t ； 光 面爆破控顶技术落矿导爆管 消耗 为 0 ． 5 3发／ t ， 0 ． 8 5 t ， 导爆 索 为 0 ． 1 1 m ／ t ， 0 ． 1 8 t ； 爆破成本增加 0 ． 3 7 j t 。 综合计算凿岩爆破成本增加 1 ． 4 0元／ t 采场 回采出矿结束后进行采场清底以回收粉矿 由于在充填尾砂面上直接落矿 ， 要求清底 回收一薄层 尾砂确保 回收粉矿以减少矿石损失。以单个采场 回 采高度 3 5 m 计算 ， 普通 爆破 落 矿 分层 回采 高度 为 2 ． 2 m， 1 6个分层 回采结束 ； 采用光面爆破控顶技术分 维普资讯 黄金 层 回采高度 4 ． 5 m， 采场回采结束只须 7个分层。按 照金亭岭经验， 分层清底尾砂厚度为0 ． 2 ～ 0 ． 3 m 。尾 砂密度 1 ． 8 t ／ m ， 矿石密度 2 ． 7 5 t ／ m ， 采场高度 3 5 m， 则由于清底 所造 成矿 石贫 化率 为 8 ． 2 4 ％ 普 通爆 破 ， 3 ． 7 8 ％ 光面爆破控顶技术 。两者 比较 ， 贫化 率可降低 4 ． 4 6 ％。按选厂 日处理量 1 O 0 0 t 计算 ， 每 天可减少进入选厂的尾砂为 4 4 ． 6 t 。所发生的提升运 输 、 选 厂处理 及排放费用 均摊 人 成本为 1 ． 0 6 t 。 按金亭岭经验清底及充 填后平 场费用为 3 ． 0 m， 险工作量和投入 的支护作业量 明显减少。通过对几 个采场的统计 ， 由此 所产生 的费用 比普通爆破减 少 0 ． 2 0 f F_ _Y t 。 综合计算 ， 采用光面爆破控顶技术落矿其后期费 用可降低 1 ． 5 3 f r_ Y t 。由此计算 ， 在采 场落矿 中采用 光面爆破 控顶 技术 比普通爆 破落 矿综 合成本 降低 0 ． 1 3 f F__Y t 。 2 ． 3 ． 3 实例 比较 谢家沟矿 区 1 3 0 m 中段 3号脉相邻的 3 3 0 5采场 则可降低费用 0 ． 2 7 t 。 光面爆破控顶技术落矿 和 3 3 0 6采场 普通爆破落 在采用光面爆破控顶技术后 ， 采场放炮后人 丁排 矿 分层 回采统计结果见表 1 、 表 2 。 表 1 3 3 0 5采场分层 回采数据 1 采 场 采矿 生产 能力 落 矿量／ 落矿 时 问 。 3 3 0 5采场采矿生产 能力 为 1 4 1 t ／ d ， 3 3 0 6采场采矿生 产能力为 9 6 t ／ d 。考虑 2个采场面积不 同、 作业条件 不同 ， 以每平方米 日生产能力进行 比较 。3 3 0 5采场 采矿生产能力为 0 ． 4 t／ d m ． 3 3 0 6采场采矿生产能 力为 0 ． 3 5 t ／ d m 3 3 0 5采场采矿 生产 能力 比 3 3 0 6 采场高出 1 4 ％。 2 采场出矿生产 能力。在 出矿劳动组织不变 的情况下， 由于减少 了回采工序 中的充填准备 、 清底 和平场所用时间 ， 从而提高了采场的生产能力。通过 在几个采场中的试验 ， 相同条件下采用光面爆破控顶 技术落矿采场出矿能力比普通爆破落矿高出 1 0 ％左 右。 3 光面爆破控顶技术 的改进 3 3 0 5采场应用光面爆破控顶技术虽然取得了显 著的效果 ， 但在 以下几方面仍有改进之处。 1 在满 足炸药爆炸 的临界直径前提 下采用小 直径药卷 ， 使炸药尽可能分布均匀 ， 增大孑 L 径与药卷 直径比值， 以提高光面爆破效果 ， 减轻爆破对顶板 的 破坏程度 ， 增强其稳 固性 。同时， 也可减少导爆索 的 使用 ， 降低爆破成本。 2 可加大光 面孑 L 孑 L 距 ， 中间采用 空孑 L 导向， 提 高光面爆破效果 。减少导爆索 的使用 ， 降低爆破 成 本。 3 在落矿孑 L 爆破时， 改逐排起爆顺序为 v形起 爆顺序 ， 降低大块产出率 ， 减少二次爆破工作量 ， 降低 爆破成本。 4 采场面积较大时 ， 采用 凿岩 台车凿岩 ， 提高 凿岩质量 ， 保证光面爆破效果。同时作好各个炮孑 L 导 爆索起爆联接 ， 确保同排光面炮孑 L 同时起爆 。 5 由于出矿时采场控顶高度较大 ， 应采取辅助 措施做好采场撬帮问顶和监测工作。 维普资讯 2 0 0 6年第 9期／ 第 2 7卷 黄金 GOLD 贯通式 反循环 潜孔锤在 某露 天矿钻探 工程 中的应用 吴银 柱l I ， 殷琨 ， 谭 凡教 1 ． 吉林 大学 ； 2 ． 长春工程学院 摘要 针对露天矿钻探施工 中存在 的问题 ， 提 出了利 用贯通式反循环潜孔锤进行施工的新 方 法。介绍了施工设备的组成 、 工作原理 。通过在 某露天矿钻探 生产应用实践与分析 ， 证明利用该方 法钻进破碎 漏失地层是行之有效的。 关键词 贯通式反循环潜孔锤 ； 反循环钻头 钻探 露天矿 中图分类号 P 6 3 4 ． 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 0 6 0 9 0 0 2 9 0 3 0 引 言 随着露天矿和浅部矿开采资源的逐渐枯竭 ． 希望 进一步探明深部矿藏的储量 ， 就必须穿过露天矿进行 勘探 ， 露天矿钻探存在问题主要有如下几方面。 1 钻进困难。由于爆破开采 ， 使待开采地层 到 处滋生大小爆破裂 隙， 钻进过程 中掉块卡钻严重 ， 而 且加接钻杆时 由于卡钻造成提下钻困难 必须上下 窜动钻具扫孔 ， 既费时又费钻头 。 2 扩孔严重。由于地层爆破 破碎或钻遇软弱 带 ， 钻具提 出后原钻孔随即被填埋 ， 在下钻时， 又必须 进行强吹孔 ， 这样来 回多次 ， 地层 中极易 出现 “ 大肚 子” 现象。 3 易断钻杆 。由于地 层倾 斜 、 破碎 ， 钻进 中孔 壁有斜插的有棱有角 的“ 探头石” ． 对钻杆造 成很 大 的切磨破坏 。另外 ． 在钻透采空 区后 ． 由于空 区顶板 受冲击震动塌方 ． 使空区底板堆积了塌方的石碓或底 板有一定的倾斜角 ． 造 成钻具 在钻进底板 时发生倾 斜。如果遇到大空区 ， 钻具产生大幅度摆动使钻孔倾 斜更严重。以上诸多原因 ， 造成空区底板的钻孔 中心 与空区顶板钻孔中心不 同心 ． 钻进一段距离后钻具在 薄弱处发生扭断。 4 取样困难 。由于大量采空区 、 裂隙造成风量 流失严重 ， 采用正循环钻进 ， 空 压机的小风量 、 低压 力 ， 造成正循环不连续或循环强度不够 ， 岩样难以排 至地表 ， 悬挂在孔壁上对钻具孔内安全不利。 5 钻头球齿破损严重 。由于含矿岩层软 硬不 均 ， 且常伴有 “ 探头石” 、 掉块 等， 当钻头遇 到这 样的 地层时 ， 钻头各齿 受力不均衡 ， 易造成 钻头崩齿 、 断 齿 、 掉齿等现象 6 工作人员、 施工设 备等安全问题 突出。由于 盗采 、 乱采 、 乱挖等无计 划的开采使整个矿区遍布采 空区、 巷道等地下空间。此外 ． 剧烈的爆破震动 、 重型 机械如载重车 、 电铲车 、 电钻机等来回碾压震动 ， 使矿 区随时都有塌方 的可能 ． 而且现 场也存在许 多塌陷 坑 ， 安全问题很突出。 7 常规潜孔锤高效钻进技术的优势难 以发挥。 由于钻进中反复划眼扫孔 、 钻进 中探头 、 掉块等难 以 达到规定的最低钻压 、 冲击器工作状态不稳定 ， 高效 率难以发挥 针对上述露天矿钻探存在 的问题 ， 采用新型反循 环钻头 ， 利用贯通式反循环钻进技术进行钻探工作 ． 收稿 日期 2 0 0 6 0 42 7 作者简介 吴银柱 1 9 6 5 一 ， 男 ， 河北石家庄人 ， 副教授 ， 吉林大学建设 工程学院博士生 ， 主要从事岩土工程和地质 程方面的 教学与研究 工作 ； 长 春市同志街 3 0 6 6号， 长春工程学院， 1 3 0 0 2 1 _ ； } _ { } _ { } _ { } _ { } } _ { } _ { } _ { } 一 { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { - } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } r App l i c a t i o n o f r o o f c o nt r o l l i n g t e c hn o l o g y by s mo o t h b l a s t i ng i n up wa r d c u t - a n d- fil l mi ni ng Wa n g Z h o n g j u n ， D a i L i x i n ， Z h a n g Wa n c h a o ，Wa n g F u y o n g 1 ．Z h a o y u a n J i n t i n g l i n g Mi n i n g C o ． ， L t d ． ； 2 ．L i n g l o n g G o l d Mi n e o fS h a n d o n g Go l d G r o u p C o ． ， L t d ． Ab s t r a c t T hi s p a p e r d e s c r i b e s t h e a p p l i c a t i o n o f r o o f c o n t r o l l i n g t e c h n o l o g y b y s mo o t h b l a s t i ng i n u p wa r d s u b l e v e l c u t a n d fi l l mi n i n g me t h o d i n J i n t i n g l i n g Mi n i n g C o ． ．L t d ． ． T h r o u g h c o mp a r a t i o n wi t h n o r ma l b l a s t i n g o p e r a t i o ns ，i mp r o v e me n t me a s u r e s i n d e s i g n a n d p r a c t i c a l o p e r a t i o n us i n g s mo o t h b l a s t i n g r o o f c o n t r o l l i n g t e c h no l o gy a r e s u g g e s t e d，wh i c h wo u l d e f f e c t i v e l y i n c r e a s e t h e s t o pi n g c a p a c i t y a n d l o we r do wn mi n i n g c o s t ． Ke y wo r d s s mo o t h b l a s t i n g r o o f c o n t r o l l i n g t e c h n o l o g y u p w a r d c u t a n d 一 6 l l mi n i n g ；J i n t i n g l i n g 编辑 邢万芳 维普资讯