金川二矿区凿岩爆破与支护实践.pdf

裹4境界内低品位岩石量 过实验表明，当有氧化亚铁硫杆菌参与作用 时。提出速度便加快。后经我院多次在德兴 铜矿进行的工业试验证明，年浸 出 率 可 达 1 6 ． 5 9 N 3 0 ％ 。 由于德兴铜矿为硫化矿，采场每年都产 生大量酸性水 ， 据计算 ， 采至 8 0 m标高时 ， 采场排水量为 1 1 3 6 7 t ／d ， 采 至 2 0 m标 高 时，排水量达2 0 4 2 ] t ／d ， 水的p H 值约为2 ． 5 ， 需进行 中和处 理后才允许 排 放 。 而 该p H值 的酸性水 ，用于堆浸 的喷 淋作 业是合适的 。 因此 将含铜 品位低的 岩石进行堆浸，不但 可 以回收大量铜金属 预计每年可 生 产 电 铜 2 0 0 0 NS 0 0 0 t ， 而且有利于德兴铜矿环境保 护的综合治理。根据我院设计指标，初期建 设一个年产2 0 0 0 t 电铜的堆浸厂，总投 资 只 有 5 2 8 8 万元， 电铜单 位 总成本为 9 2 3 2 元／ t ， 税后内部收益率达2 1 ． 6 7 ， 故堆浸经济效益 是很 可观的。 3 ． 3 ． 3 岩 石破碎 再次回收铜金属 据布干维尔傲的试验，斑岩铜矿往往在 裂隙弱面部位 ，相 对讲 品位较 高。 因而存在 着含铜较低 的岩石 ，经 破碎后，在不 同粒级 可能产生富集现象。德兴铜 矿的主要废石场 是槐家废石场，该废石场距采场较远，] 9 9 3 年南山岩石平 均运距已达2 ． 6 4 k in ，接 近 汽 车运输的台理极限运距 3 k m ，随着采 场 开采深度的延深和废石场的延展，运距将逐 年增加，囡而改变运岩方式也势在必行。据 国内外经验，运距较大时普遍采用汽车一破 碎一胶带一胶带排土机的联合运输方式。笔 者认为德必铜矿应考虑采用汽车一破碎一胶 带运岩方案。由于岩石需经破碎，因而应对 含铜较低的岩石进行破碎后是否有富集现象 的试验 。如有，则要通过试验确定富集的粒 度。 以及 富集的程度， 以供设 计岩 石破碎时 是否需增设筛分。若试验成功，不但可以从 废石中又增加了部分入选 机浮选的矿石 量 ，而 且又改善 了堆浸 的技术指标 ，增加了 堆浸 的浸出率。 4结语 延长德兴铜矿稳产和服务年限，必须从 充分 利用铜厂 矿 区 资 源 抓 起， 以 上 3点 3 ． 3 ． 1 ，3 ． 3 ． 2 }3 ． 3 ． 3 是相互影 响的，需 全面抓这 3点才能有积极的效果。如 以上 3 点得到实现，相信德必铜矿不但会成为国内 最大的露天铜矿，而且在国内资源综合利用 方面 、采 场环境保护方面都将成为最先进的 矿 山 之一 。 责任 编辑周 致勤 ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 一 2 一 市 矿【； } I 9 9 5 ． 4 维普资讯 研 2 ． 金J i l - - 矿区凿岩爆破与支护实践 1 叮 q l{ ． 齐 占海 H 一 ’、I摘要 】 垒 川矿区矿体埋藏 替， 地 压 夹． 矿 岩破碎． 在国 内 矿I IJ 申 是 少 见的． 本 文总 结了 盘 川 矿区一， 二期 工程 建设． 在凿 岩爆 破与 巷遭支 护 方 面的 经验 及 教 I／双 刺金J l1 矿 山 三瓢 工程 建设． t l t i i 不 良岩层 ， ， 金 属 矿 一， ● 一， ， ⋯～ 1 前 言 金J i I 是我国有色金属矿产资源基地。镍 储量占国内已探明储量的7 O ，钶、钴储量 仅次江西德兴和四川攀枝花居国内第二位， 铂族 贵金属 储量 则居全 国之冠。 金J i I 镍 矿共有 4个矿 区，其 中二矿区矿 休最大，矿石品位最高，镍的储量占了全矿 区的3 ／4 ，是金川 公司的 主力矿 山。 金川镍矿地质条件复杂，断层、裂隙纵 横交错，矿体埋藏较深，地应力较大、给井 巷掘进带来很大困难。金川镍矿一、二期工 程建设 共用 了近3 0 年时 间，在祖 国 大 西 北 戈壁滩上，建成 了一座年产镍金属4 万t 的辉 煌镍 都，为我们伟大的祖 国做 出了 巨大 的贡 献 。 回顾金川 建设的里程 ，对金川二矿区凿 岩爆破与支护方面谈些粗浅看法，以加速金 』 If 矿山三期工程建设。 2 矿 区地质情况 金J r I 矿区位于阿拉善台块南部边缘隆起 区，为台块内部区与边缘隆起区毗连处的北 西西向F 大断裂带南侧。断裂带北为戈壁沙 漠， 南为 剥蚀 中低 群 山。 含矿超基性岩体 不整合侵 入于前震 旦系 结晶片岩系及大理岩系中。矿体一般赋存在 超基性岩体下部。 金川矿区矿床规模巨大，仅就一、二矿 区 出露的 含矿母岩面 言，东西 长近 3 0 0 0 m， 南北最宽处大于5 0 0 r a ， 面积为1 ． 6 4 k in 左右 ， 为国内同类矿床 中之最大者。由于矿区遭受 多期构造运动的破坏， 加之残余地应力大， 各 类工程岩体 薄弱结构 面发育，在矿区 地质 图 上，用数字编号的断层有1 5 0 条，还 不 包括 副号及非数字 编号 的，至 于没有编号的规模 较小的错动面，几乎随处可见，这给采掘工 作带来很大的困难。通过多年的生产实践、 人们逐渐认识 到了矿 区的工程地质工 作是非 常重要的。一般都是通过地质工作的指导寻 求选择 比较合 适支 护型 式和爆破 方式，在特 别重要的 井下 工程 或断面较大的工程 ，都要 通过地质工作寻 找 比较好 的岩层 。 3 岩体稳定性的分类 1 9 7 3 年中国科 学院地质研究所等单位， 根据岩体的结构、构造、岩性等特点将各类 岩组的工程地质特征描述如下，再据井巷工 程的验 证和 综合分析 归并 为4 大类 见 表附 。 二矿 区的矿 岩分为 稳定，较稳定 、不 稳 定和极不稳定 4 类。表中后两类，矿 区称为 不 良岩层 。不 良岩 层约 占施工 井 巷 工 程的 2 0 左右 。在 不 良岩层 中井巷 工 程 难 以 掘 砌，片 胃返修多，故重要工程应尽量避开不 良岩层，选在稳定岩层中。 4 金川 二矿巷道的支护型 式 金川矿区井下工程，基本上全部都要进 拿 川 矿 区雷 岩 辱棼与 麦护 实践 齐占 i萼 一翘一 维普资讯 金 『 i l 二矿区岩组稳定性分类表 行支 护。但 是哪 种岩层 能恰当的选择合理 的 支护型式 ，是个复杂 的问题，虽然对金川矿 区的岩体类 型进行 了宏观的划分和描述，井 下的岩 石结 构 ，地 应力千变万化，现 阶段人 们还难以预测，多年的生产实践，逐渐地摸 索 出一套 成功 的经验 。 人们认识 到 了，原 来采用木支 护不 能承 受大的地 压和动载荷作 用。凡是地压较 大的 地 段， 即使 采用密 集木支护 ，也会 被压坏。 在地压较小的富矿段，由于木支护的服务年 限短，也不宜 采用。因此木 支护对金川 矿区 来说， 是不适用的支 护型式 。 金属 支架支护，多 半由于地压大，发生 扭 歪，容 易失去稳定性 。混 凝土预制块是 二 矿区采用较多的支护型式，但由于壁后充填 不好，一旦岩石地压增大时，两帮鼓裂，顶 板最 高部 位挤碎 。 分析 过去采用的 支护型式，无论是本支 护、金 属支架 支护，现 浇混 凝土或混凝土 预 制 块支护， 都是岩体外部 的独立支 撑结构， 它不能起到从 围岩内部加 固围 岩，发挥围岩 自身支承能力的作用，因而不能有效地阻止 围岩松动范 围的发展 。二 矿区矿岩主 要特 点 是单体强度 高，整体 稳定 性差，围岩 的强度 一 般都 高于支护强度 ，这就促使人们 寻求一 种尽量 利用 围岩的 自支承 作用的支 护。1 9 7 3 年开始 试用喷 锚网支 护。几经周 折，逐 步被 金川 的施 工队伍认识 ，而且扩 大 了 适 用范 围 。 1 2 5 0 中段 底盘运 输道3 2 3 4 行 段， 由于 该段 巷道 是沿 着岩 层走 向布置 ，侧 压力非 常 大 ，施 工中，我们 曾经 设 计 各 种 形 状的断 面 ，半 圆拱 形，半 圆形 ，圆形，三心拱 形， 马蹄形等，其支护型式也 曾采 用 现 浇混凝 土，混凝土 预制块，单 、双层 钢筋混 凝土， 结 果都被压坏 了。当时有人提 出，这 段巷道 一 O 一 育售矿山I 9 9 5 维普资讯 是掘不过去了，让我们修改巷道的位置，后 来采用 了喷 锚饲 支 护，终于通过 了，而且 直 到现在 仍然安然 无崽。 二 矿区西部 1 3 0 0 中 段 1 6 ～l 7 行 沿 脉 巷 道 ， 开 始采用术 支护做为 临时支 护， 每0 ． 5 m 一 架 3 0 0 ram圆术 支 护，巷道前 面施工，后 面 的术棚子顶部全部压断，巷 道 变 形 非常厉 害，行人都很困难。后来也是采用了喷锚网 及铺杆联合支护，该段巷遭才顺利通过，直 到现在仍在使用着。 在金川二矿 区， 不稳定和 极不稳定岩层 中的巷道支 护，一 般是先用喷 锚网做 临时支 护，经过一段时 间后再做 永久支 护， 即先柔 后刚的办法。由于喷锚能紧眼施工工作面及 时支护，并能提 高岩块 间的粘结力和抗剪 强 度，增加 了围岩 自身的支 承能 力，避免 了掘 进时围岩的 冒落和松 动圈的扩 大。由于及 时 封闭岩面，阻止 矿岩 遇水 、湿 气而产 生蚀变 和体积膨胀，使围岩在不松 散 的 条 件下变 形，释放应力。临时支护后要进 行 变 形 监 测。待变形保持稳定后，再做第二次永久的 刚性支护。几年的实践表明，永久支护的时 间在临时支护后3 个月左右为宜。过 早 应力 释放不够，应力 达到峰值 时支护而遭破坏} 过迟会导至 临时 支护的过大变形破 坏使 围岩 松散。架设临时支护后，若变形在一个月后 仍在发展，这时 应采取补 强措施，可 适当加 长，加密锚杆或套可缩性刚支架。 永久支护可采用多种形式，可继续用喷 锚网，混凝土预制块，现浇混凝土，钢筋混 凝土及可缩性钢支架等。 喷锚网支护地段也有被压坏的，喷锚网 能否发挥预期效果，与喷锚的施工工艺，施 工质量等 有很大关系 。在施 工过程 中，支 护 不及时，锚 杆长度不够， 锚杆布置 方 向 位 置不当，锚杆灌浆标号偏低，都将会直接影 响支护效果，必须针对具体情况，具体研究 解决、改进才能达到预想盼效果。 对极少数韵 稳定性极差的地段，如断层 发与其相关地段，由于岩石过于松软破碎， 锚 杆不 能 固锚在稳定岩 块中，围岩 虽经喷 锚 网加强 ，其强度仍低 于巷道周 围压力 ，所 以 单朔聩 锚 网支护是不行 的。对此应采用 围岩 甄注浆，使松散破碎岩体胶结成一体，形成 一 个完整岩体与喷锚网共同承载。这是行之 有 效 办法之 一 。 5 喷锚网支护的基本参数 I 喷射 混凝土 选用5 0 0 号 普通硅酸盐 水泥， 石子粒径 7 1 5 mm。水泥 砂 子 石 子 1 2 1 ． 5 重量 比，用 “ 7 8 2 ”型速 凝剂，其掺量为水泥用量的6 ，水灰比0 ． 4 ～ 0 ． 5 。 喷层 厚度l 0 0 ～ 1 2 0 mm。 2 短锚杆选用管缝式，这 是 一种摩 擦 锚杆 ，靠 锚杆表面与岩 石钻孔 壁的紧密配 合来拉 佳岩 石。直 径 3 9 ． 5 ram 锚 杆 孔径 3 7 ～ 3 8 mm， 长度 1 ． 8 m，锚杆 布 置 网度 一 般是i ． 0 m1 ． 0 m左右 。 3 中长锚杆 选用胀楔式， 这 是 一种 机 械式 强大锚杆。它的锚 定结构 主要是 独立 盼 三片 楔子和一个 固 紧 套 组 成 。长 度 为 3 ． 3 m，布置 网度2 ． 0 mx 2 ． 0 m。 这种锚杆在 破 碎节理岩体 中应用时，可 以先施 加预应力 后 注浆 。 4 钢筋 网选用钢筋 直径 为 6 ． 0 ram， 钢筋 网度t 5 0 mm1 5 0 mm。 通过 拉拨试验，短锚杆 的锚 固 力 在6 ～ 7 t I t 9 8 0 6 ． 6 N左右 ， 中长 锚杆的 锚 固 力 在1 8 t 左 右 。 生产实践表明，在矿体和混合岩中掘砌 巷道，随着掘进， ． 就进行喷锚支护，不仅有 效 地保 证掘进安全，而且提 高了掘进速度， 一 般1 5 m 的 巷道 用混 凝土预 制 块 支护， 月 进尺1 5 m左右，而采用喷锚支护时，月进尺 能达2 0 2 8 m。喷锚支护晦开挖工程量攘少 1 5 ％～2 0 ，节省劳动力近z ／ 2 ，成 本 降低 了3 0 左右 ，因此在金川矿 区推 广应用喷 锚 衷护为国家节省资金是非常可观的。 叠』 【 【 矿区凿岩爆破与竞护实践一齐占海 维普资讯 6 光面爆破在金川的应用 金川矿医地质古老，属前 震 旦 纪 变质 岩，成矿前后经历多次构造运动，断层纵横 交错，节理裂凉十分发育。井 下 采 摘 爆破 时，经常出现片帮冒顶现象，一方面是由于 矿岩破碎造成的，另一方面是由于凿岩爆破 参数选择不合理而造成的， 因此，在金川矿 区推广光面爆破特别重要。 一 些外国专家在金川 工作时指 出， 金川 矿 医的矿岩本来就很 坏， 再加上传 统的凿 岩 爆破，人为的使矿岩更加变坏。这一点是国 内外专家 一致公认的，然 而在 盘川 推广 光面 爆 破 工作 进展 非常缓慢。 一是金川 矿 区爆破 使用2 ’ 岩石炸药，无低威力的炸药 。二是凿 岩问题，金川矿区以往都用手 工 轻 型 凿岩 机， 由于矿 岩松软，裂隙 发育，若不仔 细研 究炮孔布置， 随便打几个炮 孔，固然矿岩可 以爆下来 ，而缮破效果很 不好。有 的巷道断 面较 太，使 用手工凿岩 ，搭工 作 台 又 怕麻 烦，巷 遣顶部炮孔偏斜 角过太，爆破后 的顶 部轮廓 线， 呈现明显阶梯 状，爆破裂隙 延深 到 围岩 的深 处，严重影 响围岩盼 完整 和稳定 性。产生 浮石多，威胁人 员安全，巷道超 挖 量 太，出渣 量增 大， 造成人为的 浪费。 二矿区东部 2号矿体 机械 化胶 结充填法 试验采 场做 了光 面爆破 试验 、效果 很理想 。 采用瑞 典阿特拉斯公 司的H 型双 臂 电动液 压凿岩台车凿岩，装药采用人工和机械装药 二种。当机械装药时，用P T A 型装药 辅助 车 。 光面爆破 布置 炮孔 孔距 为；顶 跟 约5 0 0 7 0 0 mm，侧 帮跟约5 0 0 8 0 0 mm， 辅助 跟 7 0 0 1 0 0 0 mm。根 据岩 石的可爆性，掏 槽方 式 采用常规的楔形 和锥形或 中间太直径 7 6 ram 直线 炮孔 种 。炮孔直 径 为 3 8 ram。 断面在1 6 2 0 m 间的巷道，一般布置3 8 ～4 6 个炮孔 。 炮孔深度3 ． 2 m，每雉 l 进尺约3 m。 一个 工作面的实际凿岩耐间，一般约在8 0 9 0 分 钟 ， 每个 炮孔的线凿岩时 间为 1 ． 5 ～2 ． 1 分钟 。 按每台凿岩台车配两名司机，每班完成 两个工作面的凿岩工 作 ， 每 炮 崩 矿 量为 1 5 7 ． 5 t 计算 采矿进 路断面 3 ． 5 m 5 ． 0 m ， 每炮费用6 5 ． 0 8 元，每吨矿石的凿 岩爆 破成 本 0 ． 4 1 8 元。 爆破工作按光面爆破的要求进行装药， 装药结构上采用了间涌装药方式来减弱诈药 爆破性能 。间隔 物为2 0 ram2 0 mm2 0 0 ram 的方术条， 装完药后对炮孔口进行适当堵塞。 当采用装药车装药时，装药 长 度为2 ． 2 ～ 2 ． 5 m 炮孔深3 ． 2 ．m ， 装药 量I ． 7 6 ～2 ． o k g ， 装 药系数6 8 ． 8 ～7 8 ． 1 ， 炸药 单耗为0 ． 3 5 ～D ． 5 k g ／ t 。 一 个工作面 的装药 工作仅用6 O 分 钟，比人工装药缩短一半以上时间。 采用非 电导爆 管 超爆 的爆 破是可靠的 。 上述试验告 诉我们， 减少 了对 矿岩的破坏 ， 对维护顶板 和两 帮起到 了良好 的作用 。 目前 国外测得较成功的光面爆破对盈岩的扰动约 为普通爆 破法的 1 ／6 ～1 ／4 。喷锚 支护要达 到良好的支护效罨，以减小对围岩的扰动， 并作 毛断面规 整， 必须同时采用光 面爆 破。 为 了不 再加剧对 围岩的破坏，在不 良岩 地 段施 工，有条 件时，可应用无爆破 钻进 。 7 结束语 金川矿区一、二期工程建 设 时 返 修量 太，并非全 部 因矿岩 破碎所致。据 统计金川 一 期 工程 返修量 占工程 总量的4 6 ． 7 ％，而不 良岩 层最 多 占2 5 ，数字 反证 了这个 问题。 正确 的设 计能否完满 实现 ，合理 的炮孔 布置与支护方法能否收到预期效果，关键是 能否严格按设计要求施工并保证质量。光面 爆 破与喷锚 网支护 ，紧密配 合，形 成一套多 快好省井下 工程施 工工艺， 二者的教 果是互 相 影响的，在金 川矿 山三期 工程 太力 推广 应 用，经济效益是非 常 可观的 。 责任 编辑周 致勤 一 3 2 一 有色矿 ～l 9 9 5 ． 4 维普资讯