中深孔爆破在隆回金杏金礦頂底柱回收中的應用

方明星，劉宏欽，余中海

（湖南新龍礦業有限責任公司，湖南 邵陽 422927）

隆回金杏金礦的前身為原隆回金礦，是湖南新龍礦業有限責任公司全資子公司，開采至今已有三十多年，礦體厚度4～11 m，礦巖中等以上穩固。公司采用淺孔留礦法采礦，導致留有大量底柱、下中段頂柱和厚礦體上下盤礦體未被回收，造成資源浪費?；厥者@部分殘留礦體存在開采難度大，安全風險高，礦石貧損率大等問題，為解決這些問題，通過研究分析，決定在740中段224采場試驗中深孔爆破開采方式。

1 地質簡況及開采技術條件

1.1 地質簡況

隆回金杏礦床為典型的石英細脈帶型金礦床，礦脈產于板溪群馬底驛組第三巖性段與第四巖性段的青灰至灰黑色變質巖系中，賦礦巖性主要為絹英千枚巖，次為變質砂巖。區內所見石英脈走向NW，石英脈傾向210°～240°，平均235°，傾角51°～64°，平均59°，本區主要含金石英脈帶，最大水平厚度13.23 m，最小厚度0.96 m，平均厚度5.38 m，最高含金品位12.5 g／t，最低0.7 g／t，平均品位2.54 g／t；層間石英脈分布廣泛，常呈透鏡狀大脈，沿走向兩端有分支尖滅現象，巖體完整性較好，礦體致密堅硬，礦巖譜氏系數f＝9～12，中等以上穩固。

1.2 開采技術條件

740中段224采場，沿走向布置，長50 m，垂高40 m，傾角59°。礦體較厚，采用淺孔留礦法后，仍殘存底柱和下部采場的頂部，合計垂高12 m左右，厚度15 m左右。

2 回采方法

2.1 方案選擇

設計740-224采場下部的天井作為切割初始面，逐漸擴大。在采場上下盤之間增加一條切割平巷，形成中深孔爆破的切割槽，將采場上下盤出礦巷道擴刷形成中深孔鑿巖巷，使用中深孔爆破回收頂底柱［1］，如圖1所示。頂底柱礦石回收完畢后，使用廢石或全尾砂及時充填采空區，防止出現地壓活動。

圖1 回采礦柱工程布置和炮孔剖面布置示意圖

2.2 工程布置

先將740-224先行天井上端平巷進行擴刷成4.0 m×2.6 m，便于中深孔鉆機的擺放和施工，然后沿著天井擴刷邊從740-224下盤向上盤出礦巷道方面掘進一條4.0 m×2.6 m的切割平巷，形成一個L型的切割巷道，在切割巷道形成之后，將上下盤出礦巷道2.2 m×2.2 m從切割平巷開始向北西向擴刷成3.0 m×2.6 m的鑿巖巷道直至該采場垱頭，如圖2所示。同時將該采場的出礦漏斗全部拆除并進行封堵，將下部采場作為落礦倉和儲礦倉，利用該采場底部結構進行出礦，并將該采場的漏斗全部拆除并擴大成2.0 m×2.0 m，防止礦石砸壞和大塊堵塞。

圖2 采準切割工程布置平面圖

2.3 回采工藝

2.3.1 切割槽

切割槽分為三部分，第一部分為天井擴刷成小槽，第二部分為下向孔擴槽，第三部分為上向孔擴槽［2］。

小槽部分因自由面狹小，所落礦均須通過下部采場的先行天井溜放，不能有大塊卡斗，需要將礦體爆破較細，故在天井擴刷成小槽時，采用之字形布孔，網度較密，共6個孔，天井上方孔和天井貫通，起到方位和深度的指示作用。

小槽成型后，繼續對小槽進行擴刷，交替布置四排下向平行孔，孔網參數為w×a為1.8 m×2.0 m，與下部空區貫通。

下向孔擴槽，成V型布置4排，共12個孔，孔網參數為w×a為2.5 m×2.0 m。

上向孔擴槽，采用上向平行孔，根據公式W ＝（25～30）d，以及同類型礦山實際應用資料參考，取值1.2～1.6 m，綜合考慮，初步選取w＝1.5 m，由于是平行孔，密集系數m取1.1，故孔間距a為1.65 m，取a＝1.6 m。

上向擴槽自由面從采場斗口開始，上向孔共計10排，合計30個，其中切1-1、切2-1、和切5-1提前施工均與空區貫通，用以驗證空區的位置，后續施工的同排其余孔相應保留1.5 m不予貫通［3］，如圖3所示。

圖3 切割槽炮孔設計及布置圖

2.3.2 正式回采

切割槽形成后，沿上下盤擴刷而成的鑿巖巷布置，分別實施上向扇形炮孔和下向扇形炮孔，如圖4所示，以切割槽為自由面，采用電子雷管，以中間孔首先起爆，上下孔輪流接替起爆。爆下的礦石落入下部采場空區，從下部采場底部結構出礦，大塊在裝礦口二次破碎。

圖4 回采炮孔布置圖

3 具體施工工序和應用效果

3.1 放點

測量人員嚴格按照設計進行放點，平行孔標注每個炮孔位置，扇形孔按照方位，按照最小抵抗線設計位置，在巷道巖壁上標注每排孔位置及編號，并將鉆機中心在巷道頂板上標出。

3.2 鑿巖

作業人員在施工時嚴格按照測量人員放點點位及設計提交的鉆孔方位、傾角、長度等參數施工，上向孔采用YGZ-90型圓盤鉆機，鉆孔直徑60 mm，下向孔使用YZJ-100輕型潛孔鉆機，鉆孔直徑90 mm，每施工完一孔，將孔施工情況在設計臺賬表上進行登記，特別是有無穿孔情況，如和設計不符或超出偏差范圍及時進行調整糾正。

3.3 裝藥

炮孔施工完畢后，根據進度安排進行炮孔裝藥，裝藥之前，首先對裝藥孔按驗收資料進行復查，然后用裝藥管高壓風吹洗一遍炮孔，清除孔中間的小石子，以防對裝藥產生影響，遇到有穿孔，用礦泉水瓶、木鍥等進行堵塞。然后開始裝藥，其中，下向孔選用筒狀乳化炸藥，規格為Φ72～450 mm，2 kg／筒；上向孔選用粉狀多顆粒硝銨炸藥，如圖5所示。

圖5 孔底起爆炸裝藥結構示意圖

裝藥量的主要參數為每米裝藥量，其中粉狀藥每米裝藥量常值C計算公式為式（1）：

式中：d為深孔近似直徑，cm；Δ裝藥密度，g／cm3；取值可參考設備提供的指標。

參照鉆頭直徑，結合現場炮孔直徑測定，確定炮孔近似直徑d。

根據公式（1），裝上向孔粉狀炸藥時，采用BQF-100型裝藥器裝藥，該設備裝藥密度Δ為0.9～1.0 g／cm3，鉆孔直徑60 mm，通過計算，上向孔每米裝藥量為2.6～2.8 kg／m。

裝下向乳化炸藥時，根據深孔控制落礦范圍，按炸藥盡量均勻分布進行計算，爆破設計的常規藥量計算公式如式（2）：

對于平行孔：

對于扇形孔：

式中：Qp為排孔消耗炸藥量，kg；V為排深孔爆落的礦石體積，m3；m為該排孔的密集系數；w為該排孔的排距，m；a為同排孔間距或孔底距，m；L為孔深，m；q為炸藥單耗，kg／m3；n為該排孔孔數；s為該排孔孔數定崩落巖石面積，m2。

q取值一般根據類似礦山取經驗值，公司取值q＝0.50 kg／t，計算總藥量后，考慮避免局部集中和深孔擔負爆落體積和難爆程度進行炸藥分配，采用繩子綁扎炸藥溜放的形式裝藥，下向乳化炸藥裝藥密度一般4.4～6.0 kg／m。

裝藥長度根據設計進行控制實施，具體見表1。

表1 中深孔施工參數表

采用電子雷管，使用前在單獨安全獨立場所對所用電子雷管的完好性進行檢測，并按照設計進行編號和孔間延時設置［4］。在使用時，按照編號裝入相應的孔內。下向孔，將電子雷管插入乳化炸藥，溜放在底部偏上位置；上向孔，將現場制作的起爆彈通過裝藥管放置到孔底位置，創造孔底起爆的條件。

3.4 堵塞連線

裝藥完畢后，對各裝藥孔進行堵孔，下向孔，將鑿巖的巖渣灌入孔內進行堵孔，上向孔采用炸藥紙箱泡水軟化后進行堵孔。堵孔完畢將各孔電子雷管依次聯入起爆線上，并在起爆點處采用專用起爆器對起爆網絡進行復核和檢測。

3.5 爆破安排

裝藥完成，起爆網絡檢測通暢，現場警戒和人員撤離之后，由現場指揮下達起爆命令。起爆采用專用起爆器。

起爆順序，總體順序為上盤下向孔先爆，下盤上向孔和下向孔后爆，具體到每個排面為，中間炮孔先爆，然后上下或左右炮孔依次起爆，采用逐孔起爆，先爆孔為后爆孔提供新的自由面，每孔孔間延時時間設置為25 ms。

3.6 應用效果

此次中深孔采礦法回收頂底柱礦體，取得了較好的效果。具體表現在單次爆巖量大，生產效率高，降低了采礦成本，實現了最大限度的回收利用礦產資源；同時避免了人員在大暴露頂板面積下作業、作業相對獨立，便于管理，降低了安全風險，本次回采頂底間柱共回收礦石量32 040 t，礦石損失率為7.2%，貧化率11.2%，噸礦直接回收成本23.81元／t，生產黃金40.85 kg，創造利潤204萬元，為企業創造了較好的經濟效益和社會效益。

4 結 論

隆回金杏金礦740中段224老采場采用中深孔爆破采礦法，實現了頂底柱的安全有效回收，效果較好。該方法安全可靠，采準工程量少，能最大限度的提高資源回收，有較好的經濟效益和社會效益。

1.中深孔爆破采礦法在殘礦回收中具有可行性，740-224采場共計回收32 040 t，創造經濟效益204萬元。

2.計算得出，上向孔采用60 cm孔徑，粉狀多顆粒硝銨炸藥，線裝炸藥量為2.6～2.8 kg／m；下向孔采用90 cm 孔徑，筒狀乳化炸藥，線裝炸藥量為4.4～6.0 kg／m。

3.電子雷管操作簡單可控，可有效提高中深孔爆破安全和爆破質量。電子雷管自行設置段別，通過逐孔逐段，降低每段別最低裝藥量；前爆炮孔為后爆炮孔創造自由面，提高爆破效率；爆破巖石的相互碰撞，降低大塊率；減小爆破振動，有效確?？諈^安全。