基于束状孔变抵抗线爆破技术的落矿残矿高效回采技术.docxVIP

基于束状孔变抵抗线爆破技术的落矿残矿高效回采技术 空场法的恢复通常包括矿房、空柱回采和空区处理。一些纯粹采用空场法回采的矿山,一般后期均面临大规模矿柱群回采或空区群处理的问题。矿柱通常是矿体经过一步回采后的应力集中部位,任何矿柱的回采都意味空区形态的改变,甚或相互连通,以致影响周围其他矿柱的受力状态和应力分布;矿柱群矿量的回采过程,必然造成空区群(或矿柱群)范围内频繁的岩体应力扰动和难以预料的地压活动,是矿柱群类型残矿资源回采的难点所在。 通常,由于空场法开采的矿山空区形成的历史较长,形态复杂,临空面、抵抗线等主要爆破参数和边界条件难以准确确定,加之一般爆破规模较大,炸药在爆破介质中的分布及爆破作用难以控制,采用中深孔爆破处理采空区群,需要分段凿岩、分散作业,凿岩爆破作业效率低,由于爆破抵抗线小,存在临近采空区作业不安全等缺点,因而在大规模空区群处理的工程应用上存在相当的困难。基于束状孔变抵抗线爆破技术的大量落矿残矿高效回采工艺技术,可以根据空区形态调整束孔参数,设计大尺寸的爆破抵抗线,选择工程条件较好的地段集中作业,因而是解决这一难题的安全高效的技术手段。 1 爆破参数设计的适用性 束状深孔爆破是以由数个密集平行深孔形成共同应力场的作用机理为基础的深孔爆破技术。其基本概念是:由数个间距为3～8倍孔径的密集平行深孔组成一束孔,束孔内各炮孔(直径d)装药同时起爆,对周围岩体的作用视同一个更大直径(等效直径D=N??√dD=Νd)炮孔的装药爆破作用。与单孔爆破不同,束孔爆破形成的共同应力场的应力波波阵面具有一定厚度,应力波峰压力作用于岩石的时间更长、冲量更大、有效作用范围更广,因而其爆破效果更好。由于可以按一束孔的共同作用设计爆破参数,在工程应用方面有很大的灵活性和实用性。根据束状孔爆破经验公式和普通深孔爆破最小抵抗线计算式,束状孔爆破的最小抵抗线可确定为: W=9d(2.17N?1)Δq????????√(1)W=9d(2.17Ν-1)Δq(1) 式中:d为炮孔孔径(m);N为炮孔个数;Δ为装药密度(t/m3);q为炸药单耗(kg/t)。 从式(1)可以看出,在炮孔孔径d一定的情况下,通过调整每束孔的炮孔个数可灵活调整爆破抵抗线,从而为束状孔爆破在各种复杂条件下的应用提供了便利。尤其在大规模矿柱群残矿回采中,可根据空区形态灵活调整爆破参数,选择工程条件良好的地段集中作业,提高残矿回采作业的效率和安全性,是大规模空区群条件下残矿回采中值得优先考虑的爆破技术手段。 2 舒孔大型落矿及高效回采技术和应用 2.1 采空区爆破技术 以束状孔变抵抗爆破技术为基础,开发了适用于大规模空区群的残矿高效回采工艺技术。采用该技术时,以采空区作为爆破的自由面和补偿空间,将一定规模空区群范围内的残存矿量作为一个整体进行崩落。垂直方向崩落高度以不超过阶段高为宜,爆区水平面积则需考虑作业安全、地压影响、爆破规模等各方面因素综合确定。 1 空区底部结构 如图1所示,在崩落区上部布置凿岩硐室,下部布置底部出矿工程。凿岩硐室一般布置在矿柱上方,若布置在空区上方则需确保空区顶板具备足够安全厚度。底部结构一般选择“堑沟”形式,若条件允许则可对空区底部扩漏形成“大漏斗”出矿结构。由于底部结构工程的大量开挖会引起原有空区周边应力状态的变化,给上部作业带来安全风险,因此需根据具体情况选择合理的底部结构形式和施工顺序。 2 爆破参数的确定根据打破爆破块度确定 一般采用大直径深孔钻机钻凿下向束状深孔,束孔抵抗线以控制至空区边界为准,根据抵抗线大小确定每束孔的炮孔个数。为控制爆破块度,尽可能选择多排孔、小抵抗线(但不宜小于5m)的爆破参数。当崩落区内空区上下重叠关系较为复杂时,完全采用下向束状孔存在一定困难,可辅助一定数量的中深孔爆破。 3 整体性爆破崩落区 以爆区内的空区作为补偿空间,将整个采区作为整体一次性爆破崩落。鉴于爆破装药规模一般在几十t乃至上百t以上,需要进行详细爆破设计,精心组织爆破施工。 4 覆岩开矿和覆岩下矿 整体崩落后的大量矿石通过底部出矿结构放出,采用大斗容(一般在3m3以上)的铲装设备集中出矿。在覆岩下进行放矿时,必须加强放矿管理和控制,减少贫化和损失。由于一次崩落矿量较大,出矿时间较长,因此应用该方法时要求矿石不发火、不结块。 2.2 重要技术和技术 1 爆破参数设计 爆破参数设计是决定爆破效果的关键,需根据残矿形态、矿体条件、已有工程现状等,选择工程条件良好的地段布置采准工程,设计合理爆破抵抗线、布孔参数、装药参数和起爆网络。 2 减少爆破震动和爆破冲击危害 爆破有害效应包括爆破地震波、爆破冲击波和爆破有毒有害气体。区域整体崩落时,崩落矿量较大,爆破装药量较大(一般在几十t乃至上百t以上),必须采取有效措施减少爆破震动、爆破冲击波和爆破有害气体的危