陳晶晶 藍(lán) 宇

(1.廣東宏大爆破股份有限公司;2.廣東省大寶山礦業(yè)有限公司)

1 工程概況

1.1 基本情況

大寶山礦668(五)采空區(qū)是在697 m平臺(tái)施工6號(hào)探測(cè)孔(71 233.8，17 988.4)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。掃描后得到采空區(qū)的掃描點(diǎn)云圖形如圖1。

圖1 采空區(qū)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)

該采空區(qū)為原有資料上668(五)采空區(qū)，掃描空區(qū)比原有資料空區(qū)大了很多?，F(xiàn)實(shí)際采空區(qū)面積約為440 m2，體積約為2 200 m3，空區(qū)最大高度為14.5 m，頂板厚度為24 m，底板高程為668 m，采空區(qū)最大跨度為25 m。

1.2 采空區(qū)地質(zhì)情況

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，668(五)號(hào)采空區(qū)頂板大部分為銅硫礦石，圍巖為矽卡巖，巖體條件較好，普氏系數(shù)f=10～12，根據(jù)長(zhǎng)沙礦山研究院實(shí)驗(yàn)表明，巖石松散系數(shù)為1.4。

1.3 采空區(qū)處理的緊迫性和難度

目前臺(tái)階已經(jīng)下降至采空區(qū)塌陷區(qū)范圍，必須根據(jù)不同的采空區(qū)分布特點(diǎn)，采取經(jīng)濟(jì)合理有效的處理方法消除隱患，同時(shí)所確立的采空區(qū)處理措施必須兼顧未來(lái)采空區(qū)的處理要求，以實(shí)現(xiàn)礦山持續(xù)、穩(wěn)定、安全生產(chǎn)。668(五)采空區(qū)位于697 m臺(tái)階，是采場(chǎng)采礦的重要區(qū)域，如果不及時(shí)處理，北部采區(qū)范圍將大大減少，采礦將受到極大限制，不但影響年度生產(chǎn)任務(wù)的完成，而且對(duì)大寶山礦發(fā)展極為不利。因此必須對(duì)其進(jìn)行處理。

然而，經(jīng)過(guò)資料分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘，發(fā)現(xiàn)若處理該空區(qū)，存在2點(diǎn)安全隱患:第一，爆區(qū)中心距選礦廠約200 m，爆破產(chǎn)生的地震波對(duì)廠區(qū)正常生產(chǎn)會(huì)有較大影響。第二，爆區(qū)中心距640 m平硐中心約48 m，由于爆區(qū)距中心硐巷道較近，產(chǎn)生的地震沖擊波可能會(huì)對(duì)640 m平硐產(chǎn)生破壞性的影響。綜合各種因素，對(duì)本次爆破限制極大，對(duì)爆破施工要求極高。

2 668(五)采空區(qū)處理方案選擇

目前用于采空區(qū)處理的方法主要為充填法和崩落法，由于大寶山礦處理的采空區(qū)均在大露天開(kāi)采設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，如采用充填法進(jìn)行處理，技術(shù)上可行，但存在二次裝運(yùn)的問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)上不合理。因此大寶山礦地下采空區(qū)的處理采用崩落法，優(yōu)點(diǎn)有:

(1)利用現(xiàn)有露采設(shè)備，投資省，處理費(fèi)用低，且周期短，進(jìn)度快。

(2)施工均在地面進(jìn)行，工作條件好，作業(yè)安全。

(3)再處理過(guò)程中，可以對(duì)空區(qū)進(jìn)行補(bǔ)探，可靠性高。

另外，考慮到本次爆破是在建筑物附近爆破，所以在爆破設(shè)計(jì)方面要從控制最大單響藥量、起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和孔網(wǎng)參數(shù)等幾方面仔細(xì)考慮。

2.1 孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì)

本次選用鉆機(jī)為CM351鉆機(jī)，空壓機(jī)選用阿特拉斯836型，孔徑為140 mm。設(shè)計(jì)穿孔施工全部在685 m臺(tái)階鉆進(jìn)垂直孔，孔網(wǎng)參數(shù)采用4.0 m×4.0 m，特殊部位可局部加密，設(shè)計(jì)孔深為11.7～17.5 m，共設(shè)計(jì)鉆孔27個(gè)。

2.2 裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)打穿孔進(jìn)行孔底填塞，孔底填塞使用鐵絲吊編織帶并用炮棍將編織袋壓至底部孔口上方1.5 m左右處，相鄰?fù)獗砜卓诘蔫F絲用鐵鉗相連固定，再向孔內(nèi)填塞約2 m的孔口碎渣，處理完所有穿孔后保護(hù)孔口，靜置幾日。爆破前對(duì)孔深進(jìn)行再次校正并做記錄，調(diào)整裝藥量及裝藥方式。本爆破使用2#巖石乳化炸藥和多孔粒狀銨油炸藥，延米裝藥量按照13.5 kg/m計(jì)算?？卓诙氯伪３珠L(zhǎng)度為3.5 m。圖2為連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)堵塞示意圖。

圖2 連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)堵塞示意

2.3 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

考慮到沿最小抵抗線方向上的爆破振動(dòng)強(qiáng)度最小，反向最大，側(cè)向居中，而最小抵抗線方向又是主拋方向，從減振和控制飛石危害考慮，調(diào)整本次爆破的自由面方向，使之與640 m平硐走向和選礦廠車間成一定角度，最好垂直，避免與之平行，以降低反作用力產(chǎn)生反向沖擊造成的爆破振動(dòng)。起爆順序如圖3所示。

圖3 起爆網(wǎng)絡(luò)

3 爆破安全驗(yàn)算

式中，Q為最大段裝藥量，kg;R為安全距離，m;K為地基系數(shù);α為地形指數(shù);V為質(zhì)點(diǎn)最大允許速度，m/s。

車間允許最大單段起爆藥量Q=1 638.2 kg(R=191 m，磚混結(jié)構(gòu)，取 V=2.3 m/s，K=150，α =1.5)。

640 m平硐允許最大單段起爆藥量Q=3 840 kg(R=60 m，取 V=20 m/s，K=150，α =1.5)。

式中，Rd為安全距離，m;Kd為地基系數(shù);a為地形系數(shù);Q為裝藥量。由于該區(qū)內(nèi)建筑物全部建立在堅(jiān)硬致密巖石之上，計(jì)算得出Rd=31.03 m，即在該范圍以內(nèi)的建筑物有危險(xiǎn)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

668(五)空區(qū)中心距選礦廠191 m，距640 m平硐中心斜線60 m。最大段裝根據(jù)爆破區(qū)附近各建筑物質(zhì)點(diǎn)允許振動(dòng)速度，裝藥量Q:

地表建筑物(磚木結(jié)構(gòu))的安全距離Rd

通過(guò)計(jì)算，最大單段裝藥量為1 605.8 kg，小于最大單段允許藥量，均符合要求。

爆破飛石最大拋擲距離按R:

式中，Rf為最大拋擲距離，m;KⅠ為系數(shù)，一般取1～1.5;n為爆破作用指數(shù)。

得出Rf=76.8 m，但考慮個(gè)別孔充填質(zhì)量未達(dá)到要求，預(yù)計(jì)個(gè)別飛石可飛出150 m。

采空區(qū)處理中，由于爆破沖擊波可能從原地下開(kāi)采井口傳出造成危害，所以要求井口附近人員、設(shè)備提前撤離，并采取相應(yīng)安全措施。

4 效果評(píng)價(jià)及結(jié)論建議［3］

(1)爆破處理后，為防止空區(qū)有未塌實(shí)現(xiàn)象，立即在空區(qū)周邊拉起警戒，72 h后利用全站儀無(wú)棱鏡反射測(cè)出空區(qū)爆破后的地形圖，與爆破前對(duì)比分析，該空區(qū)塌陷體積與預(yù)計(jì)相差不大，達(dá)到預(yù)期目的，且640 m平硐和選礦車間未受到任何影響。

(2)經(jīng)過(guò)此次處理，消除了采場(chǎng)一個(gè)重大的安全隱患，對(duì)生產(chǎn)安全起到了重要保障作用。同時(shí)積累了采空區(qū)處理經(jīng)驗(yàn)，為下一步其他空區(qū)的處理提供了參考。

(3)該采空區(qū)局部地層比較破碎，有些難以成孔，有些則無(wú)法鉆至設(shè)計(jì)深度，且孔內(nèi)事故頻發(fā)。目前在河南洛鉬等一些礦山有過(guò)采用貫通式潛孔錘的實(shí)踐，也取得了不錯(cuò)的效果，該項(xiàng)技術(shù)不失為采空區(qū)鉆探的一個(gè)研究方向。

［1］ 李 科.銀山礦露天采區(qū)內(nèi)采空區(qū)的爆破處理［J］.礦冶，2002，11(4):13-15.

［2］ 葉圖強(qiáng)，等.露天深孔爆破處理大型采空區(qū)的實(shí)踐［J］.中國(guó)礦業(yè)，2008，17(8):97-101.

［3］ 葉圖強(qiáng)，陳晶晶，王 鐵.露天開(kāi)采復(fù)雜采空區(qū)的危險(xiǎn)性探測(cè)與分析［J］. 中國(guó)礦業(yè)，2012，21(1):87-89.