大直径深孔采矿法爆破工艺的改进.pdf

‘ 5 } 考虑到对厚度为 3 --5 m或更薄的 矿层，水采台阶高度不够，工作面推进速度 快，冲采效率受影响，备采工作面多，致使 设备移动频繁。对这些厚度不大的矿层．可 采用顺向冲采 。 除设备移动频繁外，冲采效 率可以得到提高。 有经验的熟练水枪工人能 够根据地形条件和矿层土质，作出判断，选 择好操作位置 。对移动设备，在生产中要配 备专业化小组，移动设备成为一道生产工序， 不但没有感到生产组织复杂化的问题，且拆 装工效也能在实践中不断地提高与加快 。 ‘ 6 } 碎屑矿石矿床上部覆盖无矿表土厚 度不到 I m的情况下，未能形成一个水枪冲 采台阶．且与矿层界限不明显，对控制贫化 损失不利．这种情况对机采和水采都是一样。 但在水采实践中，经常把薄层的无矿表土同 矿层一起冲采，虽产生了贫化．但通过冲矿 沟的冲运，洗刷，已起了选矿作用。对铝土 矿来说已起到洗矿作用，进入洗矿站后易于 把尾矿及混入的粘土分离出来．达到氧化铝 厂对品位 的要求 。 ‘ 7 } 据资料分析，碎屑矿石矿床约有 5 0 ％以上是石灰岩底板 。由于喀斯特作用， 干洞、落水洞发育，用水力开采会出现漏水 现象。但在底板为石灰岩，有干洞、落水洞 的砂铝矿床水力开采的实践中发现，在有干 洞 落水洞地区，地形 地貌及其洞穴的位 置等，均有一定的标志，可事先分辩出来． 早作处理，不得已时可留出矿柱，作为永久 损失，使水的渗漏减少到最小限度。砂锡矿 区水的损失在开采的前 l ～2 年内是大些．渗 漏程度达约 l o ％ 以后则渐减少至约 5 ％ 。估 计碎屑矿床水的损失还是这样。 8 结 语 从研究分析中可以看出，铝土矿碎屑矿 石矿床是可以利用水力开采的。 但必须在矿 区附近具有充足的水源和电源可利用；矿区 附近有足够的排弃砾石和尾砂的场地，以及 回收水的有利条件等。 根据对铝土矿碎屑矿石矿床利用水力开 采的可行性研究报告的分析结果．水采的投 资与经营费用均比机采低。水采与机采的基 建投资比为 l i ． 4 ～i ． 6 ， 采矿成本比为 i i ． 2 ．4 ； 水采洗矿成本比机采低，是由于水采 在冲采和运输过程中，已起了预先洗矿作用。 对价值不高的铝土矿来说．水力开采是一种 合适的开采方法。 在技术上是可行的，经济 上是合理的。并能够达到用最少的投资求得 最大的经济效益 。 ‘ H套 第 1 3页 好的应用前景。 其材质与结构尺寸经大量的室内外试验确定。 7 姑 柬语 该类水封袋满水由两层楼高及 4 5 m深炮孔孔 E l 丢下均未破漏．实践证明，其具有自封严 2 0 余年来，深孔采矿法在国内外一些矿 密可靠，充水快速、承压强度高等优点。 山得到了迅猛发展．但其爆破施工工艺的某 大孔爆破采用水封堵塞明显降低了工人 些环节却明显落后．本文提出的有关测孔、 劳动强度，改善了爆破作业环境。爆后基本 诸孔、堵塞炮孔处理、水孔装药与水封堵塞 上杜绝堵孔与冲孔现象。 V C R法掏槽爆破采 工艺的改进措施，都较好地解陕了相应的技 用该工艺，明显减少爆后清理工作量，达到 术难题．对爆破施工工艺的完善有着现实的 了连续两周每班掏槽爆破两次的好效果．采 指导意义。 场爆破效率提高。 该工艺简便可行，具有良 世界错土矿地质探采及其碎屑矿床水力开采探讨奠友怡 邮编 】 0 0 0 维普资讯 _ l_ 大直径深孔采矿法爆破工艺的改进 _ 』 ． 长沙矿山研究院蒋志明 一 【 摘要 】针 对大直径深孔采 矿法 爆破施工工艺现存的 某些技术难题．结合 生产实践． 提出了相 应的 改进 措施．采用新工艺、明显地提高了炮孔装药质量与效率．改善了爆破效果． 对矿山生产有着现实意义。 关 键 词 篓 j 壁 ， 苎 于 L竖 堕 效 果 H VE ME NT oF B I A S T I G C oN S 1 RUCnoN F oR L ARGE L oNGHoLE MI N I G Ch a n g ha Re s e a r c h I n s t i t L l 【 e of Mt n J i a n g Z him n g 【 A B S T R A C T】 I n v i o f o m e e x is ti n g t e c h n i c a l d if f i c u l t i e s u n d e r b l a s t i n g c o n s t r u c ti o n f or l a r g e l on g ho l e mi n i n g． s o m e m e a 5 u m a r e p r e s e n t e d t o im pr o v e wi t h p r ac ti c e of p r o d u c t i o n ． O w i n g to t h e s e n 州 m e a gr e , the q u a l a n 6 o f既p I o s e c h a r g i ng b l a s t i n g h o l e s a o b v i o u s l y i n c r e a s e d． bl a s t i n g e f f e c t i mp r o v e d． Th e s e me a l m a r e of p rac t i c a l s i g n i f ic a n c e t o mi n ing p r o d u c ti o n ． KE Y W oRO Lo n g h o l e mi n i ng me t ho d B l a s t i ng h o l e d e p t h me l s I l l ∞ e n【P l u g gi ng ho l e B l a s t i n g E f f e c t 1 前 言 球状药包垂直后退式漏斗采矿法 V C R 法 ，于 1 9 7 5 年首扶在加拿大国际金属公司 列瓦克镍矿的矿柱回采中试验成功 。近儿年 已在国内外一些矿山得到推广与应用。该工 艺把高风压潜孔钻机凿岩技术 、 新型三高 高密度、 高爆速 ，高体积威力炸药 、 微 差爆破技术与球状药包爆破漏斗理论融于一 体，充分体现了其先进性，成为7 o 年代以来 地下采矿技术的重大突破 。 2 0 余年来，随着采矿技术的向前发展， V C R法已发展成为大直径深孔采矿法，即采 用V C R 法拉槽，而后用大直径深孔剥向崩矿 等采矿法大量回采。然而， 作为其重要工艺 环节的爆破施工工艺却始终没有较大发展． 某些落后的施工工艺在很大程度上约束了眩 类采矿方法的技术指标。实践证明，在炮孔 一 l 0 孔网参数既定的前提下，爆破施工质量的好 坏直接影响着该法的应用。现就测孔、 堵孔、 堵塞炮孔处理、水孔装药以及水封爆破等工 艺的改进作一探讨 。 2 测孔方法及其改进 根据 c w． 利文斯顿球状药包爆破漏斗 理论的定义，药包最佳埋置深度是指药包爆 下的矿岩体积最大且块度晟优时的埋置深度。 试验结果表明 ．若药包埋置深度远大于最佳 埋深，则爆下矿岩体积较小，且易在孔中形 成药壶，爆破地震效应增强，有可能出现不 同程度的冲孔现象。反之，若药包埋置太浅， 则会造成局部岩石过粉碎，炸药能量利用率 低，空气冲击波危害程度增强 。由此可见， 球状药包埋置深度是生产爆破中重要的参数 之一。因此，寻求简便可靠的测孔方法以确 保药包埋噩深度的准确性，这是一项不容忽 有邑矿山 I 8 ． 5 维普资讯 ● 视 的工作 。 目前，矿山沿用的测孔系统基本上大同 小异。 测杆通常是 0 ． 5 1 ． 0 m的木棍 ． 钢管 ． 硬塑管等刚性长棒，其中部和端部各有～系 点。 将系有测绳或带尺的测棍端部系点朝下， 顺炮孔下放至采场顶板以下，测取测棍控制 范围内的孔深后即拉断中部系点，使测棍端 部系点在上呈铅垂状提出孔外便完成测孔。 国内矿山亦有用测绳直接缚于长 0 ． 4 m左右 的软胶管中部的柔性漠 I 孔系统。前述第一类 测孔系统测量精度较高，但因需逐次在测棍 中部系细绳或绕黑胶布等额外工序而使测孔 效率降低，并常因细绳或黑胶布不易拉断而 将测棍卡死，造成测绳损坏等，故此系统不 适于工人所采用。后～类测孔系统形式简单， 但因该系统测孔主要是凭手感来判断软管是 否放出孔外的，假使炮孔爆后形成药壶，而 测孔人员仍主观以前次爆破药面高度作为下 放测绳的依据，因而则往往因软管在药壶处 中途卡死而造成炮孔误测。 实践中曾发现类 似情况下的误测差值高达 2 ． 5 3 m。此外， 由于软管的挠性。当采场顶板爆成倒漏斗时， 此系统的测深根本不能反映采场顶板的实际 情况，因而该系统测孔精度最差，对于非熟 练作业人员更是如此 。 分桥两类测孔系统的优缺点，可以确定 合理的测孔系统，即应采用刚性测棍，而为 了一次性描述采场顶板的平整度进而校核孔 深，采用长度不等的双层潢 I 棍系统是必要的。 为了免去在测棍中部系细绳或缠绕黑胶布的 麻烦，在实际工作中采用了折合双股粗铁丝 制作简易绳夹，使测绳夹放极为便利． F f L 后只须将测绳重新夹上即可，该绳夹深受作 业人员的欢迎，绳夹及其安装如图 l 所示。 简易绳夹的应用使双层测棍系统测孔已 成为可行。参照矿山实用渊棍长度，上层测 棍长 0 ． 5 m ，下层测棍取 1 ～J _ 2 m。双层测棍 系统如图 2 所示 。图中 A 、 D点安装绳夹， A B 、 C D 、 D E 为细尼龙绳，调整C D , 令2 A B c D 为整长度 L o 。 图1 绳夹及其安装示意图 B A ⋯．， C ’ ’‘ E D l l 臣 图2 双层测棍系统示意图 测孔时，将两测棍的端部系点朝下， 顺 孔壁放出采场顶板外，测棍在重力作用下自 然摆平．缓缓上提测绳至上层测棍 I 触及采 场顶板读取测值 L - 。 轻拉测绳使其从绳夹 A 中脱出，继续上提测绳至下层测棍Ⅱ触及采 场顶板，读取测值 L 2 ，据此求出平均孔深 L Lo LI L 2 t 2 。 双层测棍系统的采用有助于测取准确的 孔深，确保球状药包的展佳埋置深度，实现 生产爆破的预期效果，其测孔效率与精度显 著提高，杜绝了人为的误测误读，为下次爆 破提供了准确的设计依据，从而避免了不应 有的爆破失误 3 堵孔方法及其改进 用于堵孔的堵孔塞通常为整块木塞，双 楔块木塞 ．圆盘式木塞 、带橡胶垫水泥塞 ． 普通水泥塞和岩粉袋等。 一般用细铁丝或细 聚乙烯绳悬吊堵孔塞，伴随测锤下放至设计 堵孔位置，而后将细铁丝或细聚乙烯绳固定 于孔口横棍上，堵孔塞上填充填塞科至设计 下砂面高度，即完成堵孔。在准确测孔的前 提下，正确的下砂面高度是药包按最佳埋置 深度装填的保证 。 因此，要求堵孔迅速可靠， 填砂高度严格控制。 常见的堵孔方法一般都要求用细铁丝或 太直径深孔采矿法爆破工艺扪改进蒋志明 邮编 4 1 I f l O ] 维普资讯 细绳等悬吊固定，这种做法虽然保证了堵孔 的可靠性，但在装药过程中却出现吊药绳、 处理卡药铜棒吊绳 、测绳与起爆系统相互缠 绕等问题而使装药作业难于进行，严重影响 装药质量与效率，甚至影响爆破效果。为此， 寻找不带悬吊绳的堵孔新法有较大的实用价 值 。 众所周知，由各类凿岩影响因素，如岩 性 、 岩层产状 、凿岩风压、钻速、轴向推力 等，实际钻凿的炮孔壁面普遍存在环向凹凸， 实践中也常遇到掉入炮孔内的不规则岩块往 往堵死炮孔，即使是用药包爆破，也难于一 次清通。基于此现象，提出了炮孔自封堵的 新方法。 在此引入带集料槽三点式与四点式自堵 孔塞。以四点式自 堵孔塞为例 { 见图3 ， 该 型堵孔塞顶部带有圆台形集料口，侧面均布 四个分流孔。为减轻重量，底部设有一锥型 凹槽。孔塞中央预埋 6 粗铁丝制作的长 3 0 -- 4 O c m的吊环，该堵孔塞采用专门模具以水 泥砂浆浇注而成。 1 2 o 图 3 四点式自封孔塞平剖面图 使用时，将孔塞下放至设计堵塞高度， 而后填入粒径 2 O m m的岩渣约 2 0 c m高，抖 动吊绳，使岩渣充满分流孔，确认孔塞不下 滑后抖落吊绳，填砂至设计下砂面即可。 该类堵塞工作原理见图4 。堵孔塞在重 力作用下有下滑趋势，而充满于分流孔中的 岩渣则在摩擦力的作用下向上抵死堵孔塞， 形成四个死点。从理论上来说，四个死点中 只要有一个起作用即可令孔塞发生偏转．而 且卡死在炮孔中。由于孔塞运动形成的空隙 有上覆岩渣的补充，假设岩渣不可压缩．则 孔塞承重后将愈压愈死，从而实现自堵的目 的 。 图4 四点式自堵孔塞工作原理 4 堵塞炮孔处理方法与设想 堵塞炮孔一般可分为爆后填砂堵塞与孔 内掉矸堵塞两类 。 爆后填砂堵塞的下部往往 堵塞严实且较长 。 若堵塞面基本与下次爆破 砂面平齐时不予处理，而超出设计砂面 0 5 m 以上，则必须处理。常用处理方法有爆震法、 注水幔润法与压气吹洗法。 各法均有局限性， 往往因爆破破坏孔壁或注水吹洗不通而影响 下次爆破。孔内掉矸堵塞一般堵塞较浅且松 散 但因存在大块矸石，其处理难度相应增 大 。 对于爆后填砂堵塞炮孔，作者设想采用 振动棒穿透法加以处理。处理炮孔时，首先 向孔内洼水，根据振动理论，含水散体受迫 振动时，其内在各颗粒在一定位置上产生振 动，从而使颗粒问的摩擦力与粘附力急剧下 降，呈重质液体状态。建筑工程中应用的混 凝土振动棒便是据此理论使高频振动的混凝 土振动棒插混凝土内部而达到振实的目的。 处理此类炮孔时，将振动棒置于注入一定深 一 l 2 有色矿山I 9 9 8 ． 5 维普资讯 度水的堵塞炮孔砂面上再行启动，在振动器 振动过程中深入填砂直至穿透。 在现有的混凝土振动器类型中，软管软 轴式经改装有可能用于此处。通常插入式振 动棒的实际有效振动半径为其棒径的 1 0 倍左 右，据此可以确定相应棒径。对于高频振动 棒，当其触及坚硬岩块时，有可能使棒体前 端受损，故此法适于上填砂为黄砂等细粒填 充介质。采用岩渣作填塞料时，若能避免大 块岩块的进入，此法亦可应用。 处理掉矸堵孔常采用爆破法，但由于各 岩块间的互锁作用，爆破法对多岩块堵塞炮 孔的处理效果甚差。孔内掉矸堵塞往往是下 部多个岩块卡死，其上仍有较厚积渣，倘若 直接用爆破法处理，只能是愈卡愈死。因此， 处理此类堵孔时，应首先用装有喷嘴的高压 风水管送至孔底吹洗，对个别余下的大岩块 用聚能药包另行处理。限于高压风水的吹洗 能力．此法处理堵塞深度为 1 0 ～1 5 m炮孔的 效果很好 。 5 水孔装药工艺及其改进 水孔装药是大直径深孔采矿现存的难题 之一。现用的水孔装药法包括在药包中加重 物或在药包下吊岩渣袋增重等方法 。 这些方 法不能解决水孔装药问题。目前已完成现场 试验的炮孔压气排水法虽在技术上可行，但 经济上并不合理．专门的排水作业必然要消 耗一定的人力物力。 况且水孔在多数情况下 都有裂隙水补充，即使孔内水可排出，但裂 隙水往往可以迅速补充，造成劳而无功的局 面。显然，水孔装药工艺改进的着眼点仍应 在工艺本身与炸药包装等方面。 水孔装药时，由于水的存在，药包可以 假设为一个活塞，其下的水只能通过药包与 孔壁间的微小缝隙，显然，药包下沉速度取 决于药包下部水的通过量。若在药包轴向贯 穿通管，则可使药包下部的水迅速排出，在 药包重力与水的浮力一定的前提下，药包上 下部压差产生的运动阻力将大大减小 。采用 该法．可使药包下沉速度提高 1 0 倍以上 【 约 0 ． 1 4 m ／ s ， 水深 3 0 m ，沉降时间约 4 分钟， 重要的是可以保证药包在吊药绳万一脱勾的 情况下沉降到位，确保了装药质量。 通管由提环 、 管身、 前端锥头组成 见 图 5 。 管身可用内径 2 5 m m左右的钢管等管 材截成 0 ． 5 m。 前端锥头可用杂木或铜材加工 而成。使用时， 将通管沿药包中心穿过 ， 取下 锥头即可下放． 用细尼龙绳连接提环与吊药绳 在装药到位后． 回收通管。对于防水炸药．药 包中心插通管是行之有效的装药方法。 固5 通管结构简图 基于此原理，水孔装药亦可采用薄壳硬 塑包装，相对缩小药包外径 。但该法炸药包 装成本增加，炸药生产厂家需配置相应的包 装设备．目前国内矿山仅露天矿少量采用。 6 水封堵塞 研究结果表明，当炮孔堵塞质量不好或 不堵塞时，爆生气体在其动力作用瞬间之前 即占领炮孔全长附加体积并外泄，故对于良 好堵塞，其动力作用较为滞后与减弱．作用 不充分，从而影响爆破效果，且有孔口冲孔 现象发生 。 显然，良好堵塞是大孔爆破的重 要技术措施。 但现场施工中因无简便的测量 手段而难以保证。 堵塞过长易产生爆后堵孔， 而过短则易于产生冲孔。因此有必要寻求理 想可靠的堵塞方法。 水封堵塞是将上填塞高度由 I ． 2 ～1 ． 4 m 减少到 0 ． 5 -0 ． 8 m，其上加装 2 ～3 个水封袋。 自 封 口水袋采用双层异质内外袋复合结构， 下转第 5页 大直径漾孔果矿法爆破工艺的改进蒋志明 邮编{ I 】 i o 2 维普资讯