钙芒硝矿地下开采大爆破设计与实践.pdf

第 2 3卷第 5 期 2 0 0 7年 1 0月 有色矿冶 N0N FE RROUS M I NI NG AND METALLURGY Vo 1 ． 2 3． № 5 0c t o b e r 2 0 0 7 文章编号 1 0 0 7 9 6 7 X 2 0 0 7 0 5 0 0 1 1 0 4 钙芒硝矿地下开采大爆破设计与实践 刘 洋树 新疆阿舍勒铜业股份有限公司， 新疆 阿舍勒 8 3 6 7 0 0 摘要 介绍了某钙芒硝矿的矿石大爆破作业工艺， 总结了地下开采大爆破的设计与施工过程， 分 析了爆破效果． 并对可能造成的地质灾害进行了评价。 关键词 钙芒硝矿； 大爆破； 设计与施工； 中图分类号 T D 2 3 5 文献标识码 A 1 概 述 1 ． 1 矿山概况 四川省彭山县同乐钙芒硝矿是四川同庆南风有 限责任公司年产 3 0万 t 元明粉生产能力配套的原 料基地。该矿位于该县农乐钙 芒硝矿区同乐矿段。 同乐矿段在彭山县青龙镇以西 4 k m。它开发矿段 范围东西宽 2 0 0 0 m， 南北 长 4 2 5 0 I n ， 总面积 8 ． 5 k m 2 。矿山北距成都市 5 0 k m。 距离成昆铁路青龙站 4 k m， 距省道 1 0 3线 4 k m。 成乐 、 成雅高速公路从矿 区旁边通过． 交通十分便利。 1 ． 2 生产工艺 钙芒硝矿的有用成份为硫酸钠， 是一种化工原 料． 主要用于轻工产 品的洗涤剂及玻璃和纺织印染 工业。矿山通过井下采用大爆破作业崩落矿体堆放 在采场内， 通过向采场注入热水浸泡的方式， 溶解矿 石中的硫酸钠形成硫酸钠溶液 俗称粗 硝水 ， 其浓 度达到 2 5 0 g ／ L ， 再汇集到水 仓， 由多级泵抽到地面 制硝系统经精制、 蒸发 、 干燥， 形成工业产 品白色无 水硫酸钠产品， 其含量可达 9 9 ． 9 9 ％。 1 ． 3 地质概貌 钙芒硝矿赋存于上 白垩统灌 口组 中上部， 上含 矿带剥蚀殆尽， 下含矿带均保持完好， 含矿带主要受 熊坡背斜北东段南东翼控制， 含矿带走 向北东 一南 西， 倾向南东， 倾角 4 。 ～5 。 。钙芒硝矿在含矿带中成 单斜复层式稳定的层状或似层状产 出， 产状与围岩 一 致， 沿走向及倾 向稳定 或较稳定延伸。它是一种 内陆浅海沉积型的盐类矿床。 矿区地形地貌条件简单， 矿体属于隐伏矿床， 主 要矿体位于当地侵蚀基准面以下。矿层及直接顶低 板处于裂隙不发育的原生岩段 ， 属 隔水岩层。矿段 地质构造简单， 结构面不发育， 矿层及顶低板的岩体 完整性较好， 属于相 当软 一中等坚 固的岩石． 较稳 固。矿岩硬度系数 f 3 ～5 。矿石密度 2 ． 7 7 t ／ m3 ， 围岩 2 ． 5 0 t ／ I n ， 矿岩松散性系数 1 ． 3 。其水文地质 条件中等但存在第四系孔隙水及基岩溶蚀裂 隙水． 不过与矿体 间有 7 0 ～9 0 I n的泥质粉砂岩与泥岩隔 水层， 对矿体开采没有什么影响。 1 ． 4 矿床开拓 ． 矿床为斜井开拓， 中央并列式通风， 分水平沿走 向前进式布置矿块。主提 升井采用 GK T 21 ． 6 0 ． 8 2 4双滚筒绞车提升。井下平巷运输方式为有 轨运输， 采用 3 ～7 t 架线式 机车牵引， 6 0 0 mm 轨 距， 1 0 k V高压供 电， 盘 区照明 2 2 0 V， 采 区照明 3 6 v， 矿井排硝水为两段排水 ． 3 4 0 i n 、 3 6 0 i n和 3 2 0 i n 水平各设有 1 2 0 0 ～2 5 0 0 i n 左右的硝水仓。 2 地下开采大爆破设计与施工过程 就该矿 2 0 0 5年回采的一号采场为例加以说明。 该采场沿走向南北长 1 0 0 I n ， 东西宽 1 0 0 I n ， 倾角 4 。 ～ 5 。 ， 矿体回采厚度 包括夹石 9 ． 2 I n。采场 内沿 走向布置 1 6 I n 宽的矿房 5条， 矿房间柱5 I n ， 与相 邻采场都有 1 0 I n矿柱相隔； 沿倾斜布置 4 条切割巷 和 1条联络巷， 切割巷 的上端有注水钻孔与盘区回 风注水平巷相接。大爆破前切割槽进行了部份爆破 落矿， 爆下的矿石堆放原地。本采场采用中深孔微 差挤压爆破， 崩落的矿石留在空场内， 然后在采场进 口浇注混凝土挡墙， 厚度 0 ． 6 0 I n ， 在挡墙内安设出 水管路。 收稿 日期 2 0 0 70 4 1 6 作者简介 刘洋树 1 9 6 9 一 ， 男， 四川彭山人， 工程师， 现从事矿山采矿技术工作。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 1 2 有色矿冶 第 2 3 卷 2 ． 1 地下开采大爆破设计 2 ． 1 ． 1凿岩 参数 根据历年回采经验 ， 采用上 向扇形 中深孔落矿 方式。凿岩设备为 Y GZ 一9 0导轨式凿岩机。 钎头直径 6 0 mm； 炮孔排距 1 ． 7 ～1 ． 9 m； 孔底 距 1 ． 9 ～2 ． 0 m， 爆破补偿空间系数为 1 ． 3 。爆破 自 由面采用中深孔开凿斜拉槽方法爆破形成， 其每个 斜拉槽高度达到 回采矿体的顶板宽度 3 ． 0 m， 每个 斜拉槽 长度 1 6 ． 0 m。大爆破前 已对切割拉槽进行 部份爆破。 2 ． 1 ． 2 破 参数 及辅助 爆破 器材 准 备 该采场采用上述凿岩参数， 炮孔总排数 2 4 1 排， 炮孔总长 3 6 1 7 2 ． 5 m， 爆破补偿系数大于 1 3 ． 3 2 ％， 2 岩石硝铵炸药 4 3 ． 0 1 0 8 t ， 炸药直径 5 0 mm， 非电 毫秒雷管 1 5 9 0 0发， 导爆索 2 5 0 0 m， 导爆管 3 0 0 0 m，设计崩 落矿量 1 8 ． 1 4 5万 t ， 单孔装 药量 1 5 2 ． 0 k g ， 炸药单耗 0 ． 2 8 k g ／ t 。辅 助爆破器 材有塑料炮 棍、 炮泥、 铅丝、 竹制 引锥、 铅笔刀、 麻绳、 电工黑胶 布、 旧编织袋、 绝缘导线、 螺 口灯泡、 螺 口灯头等。 2 ． 1 ． 3爆破 网路设计 该采沿倾向划分为 5条矿房， 每条 矿房都有 4 条切割槽， 大爆破前切割槽 己进行 了部分爆破拉开， 留下的切割槽炮孔同大爆破时一起爆破 。切割槽炮 孔每排 3个， 总装药量 3 0 ． 0 k g ； 扇形孔每排 1 5个 孔， 总装药量 1 5 2 ． 0 k g 。为了控制 同段起爆炸药量， 本次爆破采用 2至 2 0段毫秒雷管， 同时将 5 条矿房 分为 5个分支， 即每条矿房 由一个分支导爆管雷管 起爆。一 、 二、 三、 四、 五分支的分支导爆管长 3 0 m， 其段别分别为 2 、 3 、 4 、 5 、 6段。由于不同分支的低段 别雷管会出现延时重合 ， 设计 时， 切割槽用 2至 6段 雷管， 同时起爆切割槽排数控制在 1 6排 以内； 扇形 孔不超过 5排， 装药量也减为 1 5 2 k g ／ 排， 因此， 同时 起爆最大炸药量不大 于 1 5 257 6 0 ． 0 k g 。起爆 点位于凿岩巷的联络道 内， 将 5条分支拉到一起， 用 2发起爆雷管连接起来， 起爆雷管的导爆管拉到地 表安全地方， 用击发枪击发起爆。起爆过程为 击发 枪击发导爆管 一起爆雷管 一孔外分支延期雷管 一导 爆索 一孔内毫秒延期雷管。 2 ． 1 ． 4 爆破安全距离计算 本次爆破工程为地下爆破工程， 不会有飞石危 害。爆破冲击波沿巷道逐步消失， 但六、 七盘区运输 巷与 6 ～8上采进车巷、 下采采运巷联通处的南北两 端 3 0 0 m 内， 不得停放矿车和 电机车； 井下、 井 口的 所有风门都应全部开启并固定好。地震波安全距离 计算 ， 按国家大爆破安全规程规定 L KV ／Q ／。 式中 L 爆源与计算点间的距离， m； K 与岩石性质， 爆破条件和爆破方法有关的系数， 软岩 石为 2 5 0 ～3 5 0 ， 取 3 0 0 ； V质点最大允许振动速 度， 一般砖块， 非抗震大型建筑物 2 ～3 ， 取 2 ； a 爆破地震随距离的衰减系数软岩石为 1 ． 8 ～2 ． 0 ， 取 2 ， 代入式中 I 3 0 0 2 ． 0 ／ X 5 X 1 5 2 ／ 1 2 ． 2 5 X 9 ． 1 2 5 1 1 1 ． 7 m 由于地面高程 4 6 7 ． 6 m， 爆破中心高程 3 3 7 ． 8 m， 相对高为 4 6 7 ． 6 3 3 7 ． 8 1 2 9 ． 8 m 。 爆区对应地面区域内无建 构 筑物， 因此， 在计 算地震波安全距离时， V值取 2 ． 0 。从上面计算结 果看， I 远远小于 1 2 9 ． 8 m， 所 以本次爆破不会给地 表造成任何危害。但为了避免发生不必要的纠纷爆 破时保卫人员需到现场进行警戒， 组织人员撤离爆 破危险区域。以外， 由于爆破时所有人员撤出井下， 爆区附近无重要设施需要保护， 井下安全距离计算 从略。 2 ． 2 大爆破实施过程 2． 2 ． 1 大爆 破施 工 组织 设立大爆破工程指挥部。指挥部由总指挥、 副 总指挥、 总技术指导、 安全总监察和现场调度等有关 人员组成 。下设各专业组 1 技术组 设组长 1 人 ， 组员 1 0人。在大爆 破前期负责对炮孔施工质量进行验收， 对每一个炮 孔深度进行实测， 完成每一个炮孔装药数量 以条 为 的统计工作， 装填小组的技术指导工作， 保证雷 管按设计排位、 段别装填； 按设计装填结构要求进行 炸药、 雷管、 炮泥的装填指导工作， 监督装药质量， 进 行爆破网路连接 。 2 装填组 由 1 7 0人组成， 分成 1 0个小组， 每 个小组设组长 1人。在技术组的指导下， 负责按设 计要求的装填结构完成炸药、 雷管、 炮泥装填任务。 最后清理作业现场。 3 爆破器材搬运组 按作业大班组织， 每个大 班负责完成指挥部下达的爆破器材搬运任务， 按设 计数量分组 、 分排堆放整齐 。 4 材料回收组 负责回收作业现场的废 旧物 品及剩余爆破器材等。 5 安全检查组 爆破作业前， 对作业现场进行 全面安全检查， 排除安全隐患后， 装药时， 执行安全监 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 5 期 刘洋树等 钙芒硝矿地下开采大爆破设计与实践 1 3 督， 排除不安全因素； 爆破后对井下进行安全检测。 6 保卫组 爆破准备时， 负责看守地面堆放的 爆破器材 ； 爆破作业时， 对 出入井人员进行登记 、 清 点 ； 组织危险区内人员撤离到安全地点并警戒。 7 机电组 由电工、 维修工组成， 负责爆破区 照明线路的敷设和撤除。 8 生活服务组 负责井下爆破作业人员的茶 水、 食品供应 、 运送工作。 当班的所有人员， 必须服从大爆破指挥部的指 令， 及时完成指挥部下达的各项工作， 确保大爆破工 作顺利进行。参加大爆破作业人众多， 其中装药这 天为 2 0 0人。本次爆破作业时间分为运送炸药和装 药， 待装药全部结 束后再进行网络联线。最后定时 起爆。本次爆破耗时 3 d 。 2 ． 2 ． 2大爆 破安 全措施 1 认真执行国家大爆破规程和井下矿 山安全 规程 ； 2 严格执行公司的大爆破实施细则 ； 3 装 填炸药的当班， 所有井下作业人员， 出入井时都必须 严格进行登记， 起爆前要认真清点、 核查， 确认全部 井下作业人员都撤离到地面后， 方准起爆 ； 4 炸药 运到井口时， 由公司保卫科、 矿山车间全权 负责炸药 在井口停放期间的安全。保卫科必须派驻至少2 人 ／ 班， 矿山车间必须 至少派驻 1人／ 班， 2 4 h进行看 守； 5 保卫科必须在堆放炸药的井 口周围设置明 显的警界线， 禁止一切闲杂人员进入禁区。禁区内， 严禁烟火， 禁 区外 2 0 m 范 围内严 禁动火作业 ； 6 看守人员严格遵守有关规定， 在空旷地带全方位看 守， 严禁离岗； 7 公司办、 生技部、 矿山车间要及时 组织人员将炸药运送下井， 并随时对其抽查 ； 8 炸 药到井V I 后， 矿山车间要及时组织人员将炸药下井， 避免炸药在地面堆放时间过长 ； 9 运药前， 安全组 要认真检查爆破作业 区的安全状况 ， 排除安全隐患 后， 方准向爆破作业 区运送爆破器材； 1 0 作业 区 的炸药必须堆放整齐， 数量要与设计相符， 并不得与 照明线同侧堆放， 无人作业时应断 电； 1 1 炸药运 到井 口后应进行温度检测， 超过 4 0℃时， 要采取降 温措施； 1 2 运输、 堆码、 装填炸药时， 任何人都不 得在爆破区域内吸烟； 大爆破作业人员严禁带火种 进入爆破作业区， 中间休息时， 严禁离开作业区域； 1 3 起爆前， 井下全面停风、 停水、 停 电， 采场停止 向硝水仓放硝水， 在通风时间内， 如要向地面输送硝 水， 硝水泵房应在安全检测合格后， 方可恢复输送硝 水； 1 4 电机车运送炸药时， 机车与炸药车之间应 有二个空车相间隔； 1 5 起爆前各作业点人员必须 全部撤离到地面， 在清 点无误后才准起爆 ； 1 6 运 送炸药时， 通风机不能停止运行， 起爆后要按设计通 风时间进行通风， 各作业点在复产前都要分别进行 检测， 确认 有害气体 已经达标 的作业 点才准复产 ； 1 7 爆破前， 对装填组长、 技术指导进行技术、 安全 培训， 对其它大爆破作业人员， 应在排班点名时进行 安全实施细则教育； 1 8 要做好应急救护准备 ， 爆 破作业期间， 要派一辆值班车进行值班； 1 9 本次 爆破设计通风措施为主扇与局扇相结合， 时间为 1 6 h 。1 6 h后， 井下所有作业 面都必须经过安全检测 并确认有毒气体降至达标后， 方允许恢复生产。 2 ． 2 ． 3 装药方法与过程 1 炸药装填人员到达指定地点后， 装填组长按规 定进行技术交底， 人员编组， 分派工作 内容， 按照大爆 破设计要求将毫秒雷管分到每一排扇形孔位置并清点 每一小组的炸药量； 2 将按照设计要求制成的每个炮孔装填炸药的 数量 以条为单位 表发给装填人员， 以便于施工； 3 切割拉槽采用反向装药方式， 起炮药包装在孔 底， 炸药和雷管的聚能穴方向朝孔口； 扇形孔采用正向 装药， 起炮药包装在孔 口， 炸药和雷管的聚能穴方向朝 孔底； 4 炮棍采用长 6 ～7 m直径为 4 0栅 的塑料管， 每次装填的炸药量不得超过 6 条， 为防止炸药从孔中 下滑， 用炸药纸箱制成略大于炮孔的纸板随同最下面 的炸药一同送入孔中； 5 每一个孔的炸药装填完毕， 用炮泥进行封口， 长度大于 3 0 0 m m； 6 严格执行装药要松， 封 口要紧的原则； 7 装填炸药的过程中要进行巡回检查， 作好过程 监控， 对装填完毕的炮孔， 要与设计核对空口距离， 确 保装填炸药的质量。 2 ． 2 ． 4 网路连接 整个采场炸药装填完毕经验收合格后， 所有装药 人员全部撤出采场， 留下工程技术人员进行网路连接。 首先在每条矿房的凿岩巷道中由两端向中间敷设两根 主导爆索， 巷道两帮每两排扇形孔的导爆管和切割拉 槽的导爆管用分支导爆索捆扎， 然后搭接在主导爆索 上， 搭接长度大于 1 5 0 1T n T l。沿导爆索传爆方向， 分支 导爆索与主导爆索的夹角以3 o 。 ～6 0 。 为宜。每一个矿 房用两发分支起爆雷管捆扎在主导爆索上， 然后将所 有的分支起爆雷管汇聚一起， 用两发总起爆雷管连接， 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 1 4 有色矿冶 第 2 3 卷 最后把总起爆管的导爆管拉到地表安全地方， 在准备 留有壁式矿柱， 经浸泡后 的矿渣充填在整个采空区 起爆时才与击发装置连接。 内起到相应的稳定地压的作用。 2 ． 2 ． 5 爆破效果分析 3 ， 3 有毒有害气体的排放 由于是采用微差挤压爆破， 崩落破碎的矿石全部 由于是一次性大爆破， 使用的炸药量达数十吨， 挤压充填于整个采区中， 人员无法从现场直接观察其 产生的有毒有害气体也较多， 瞬间的炮烟浓度高， 但 每一条矿房的爆破效果， 只有从后续的工作接检查其 经通风设施排到高空后， 很快就会被稀释， 不会对人 爆破效果。在经过一定的通风时间和安全检测后， 将 及周围环境造成任何威胁， 同时在爆破前 已采取了 采场进口浇注混凝土挡墙封闭， 挡墙下盘安设放水管， 相应的保护措施。 上盘回风注水巷安设注水管。经热水注入浸泡一定时 ．厶 、 问其溶液浓度达到生产要求后， 将溶液汇集到水仓通 砷 ； 日 口 过多级泵抽到地表制硝系统， 从终端产品的数量与采 大爆破作业是一项参与人员众多， 爆破药量大。 场矿石中的理论计算量相比， 检测其爆破效果。该矿 系统 比较复杂的工程， 其间每一个环节都相当重要， 用此类方法爆破了1 0 0多个采场以及从周边同类矿山 但只要严密组织， 精心施工， 一定会取得成功的。目 来看， 其结果是令人满意的。 前有的企业正在针对钙芒硝矿试用另一种采矿方法 3地 质 灾 害 评 价 薹 3 ． 1 地震效应 工程还是钙芒硝矿开采中必不可少的环节。 经多年对爆 破中心地表现场观察， 虽说有一定 这个工程中技术设计必须周密认真， 凿岩施工 的震动， 但对地表建构筑物和含水层没有造成任何 要精心组织 ， 炮孔凿岩方 向与深度必须达到设计要 的影响和破坏作用。 求， 这是作好大爆破工程关键的第一步 ； 之二是爆破 3 ， 2 地表沉降观察 工程环节多， 大都属于管理范围， 需要周密安排， 但 通过多年地表沉降观察 的结果看， 没有发现任 其关键技术是爆破 网路连接， 必须万无一失， 才能保 何下沉的迹象。相反， 由于设计的矿体形态规则且 证爆破工程必须成功。 De s i g n a n d Co n s t r u c t i o n o f Ex p l o s i o n T e c h n o l o g y i n a Ca l c i u m Gl a u b e r ’ S a l t Or e Mi n e LI U Ya n g s h u Xi n j i a n g A s e l e C o p p e r Co mp a n y L i mi t e d ， As e l e 8 3 6 7 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e e x p l o s i o n t e c h n o l o g y o f a Ca l c i u m Gl a u b e r ’ s a l t o r e mi n e wa s i n t r o u d u c e d， t h e d e s i g n o f t h i s e x p l o s i o n a n d t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s we r e s u mme d u p ，t h e e x p l o s i t i o n e f f e c t i o n wa s a n a l y z e d ，a n d t h e p r o b a b l y g e o l o g i c a l d i s a s t e r of t h e e x p l o s i o n wa s e v a l u a t e d． Ke y wo r d s Ca l c i u m Gl a ub e r’ S s a l t o r e； e x p l o s i v e； d e s i g n a n d c o ns t r u c t i o n 2 0 0 8 年 矿业快报 征订启事 矿业快报 杂志创刊于 1 9 8 5年。 是经 国家新闻 出版署批准公开发行， 中钢集 团马鞍山矿山研究院主办的全 国性矿业类科 技期刊， 中国核 心期刊， 中国学术期刊、 万方数据 一数字化期刊群全 文收录期 刊。主要报道 内容 近期 国 内外重大科技方针和 产业政 策； 国内外采、 选 、 综合利用 、 环保 等专业的技 术进展情况 ； 现 场实用技术 ； 新技术 、 新设备 、 新产品的开发与应用 矿 业数 据． 国家矿 山在建拟建项 目信息。 市场动态， 专利 简介 ， 供求信 息等。刊物汇集 了大量的 行业数据 和项 目信 息． 文章 内容 贴近 现场实际生产， 实用性强。 为月刊， 国际标准大 1 6开。 国际标准刊号 I S S N1 0 0 95 6 8 3 ， 国内统一刊号 C N3 41 2 2 6 ／ T D， 邮发代号 2 6 1 9 6 。 每期定价 1 O ． O元， 全年定价 1 2 0元。读者可到当地邮局或直接在编辑 部订 阅。 设计印刷精美。 质 量上 乘， 辟有 广告业务， 价格合理， 广告售 后服务 周到， 是 您在矿 山行业树立品牌， 扩大产品 影响的最佳选择。广告客户除获得我4 1 ,t E 供的产品推荐， 项目咨询等信息服务外。 还可在中国矿业 1 1 4网站上进行同步宣传。 地址 安徽省 马鞍 山市湖 北路 9号 1 5 8信 箱 2 4 3 0 0 4 ； 电话 0 5 5 5 2 4 0 4 8 0 9 ； 传具 0 5 5 5 2 4 7 5 7 9 6 ； Ema i l z g k y l 1 4 1 2 6 ． c o m； 网址 w w w． k y l 1 4 ． c n 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆