光面爆破技术在铜绿山矿的研究与应用

光面爆破技术在铜绿山矿的研究与应用

卢波

大冶有色金属有限责任公司  湖北黄石  435000

摘  要：随着现代社会的发展进步,对各种资源的需求也不断加大,其中有色金属在各行业的应用比较广泛,因此对有色金属的开采也加大了力度。铜绿山铜铁矿曾是大冶市的主要矿山资源,但近年来由于对铜绿山矿的开发工作持续深入,其矿体厚度也在日益下降,再加之矿体岩性复杂,大部分属中等稳固和不稳固的岩块,使得开发难度进一步增大。目前开展的回采工作中,往往会由于顶板稳定性较差、撬毛及出渣阶段技术危险性较高、支护工作量大等问题使得采矿难度进一步增加,所以在当前的回采工作中也更加关注于光面开挖及爆破技术的运用,这样才能从根本上解决顶部浮石过多、稳定性不好以及安全差的问题,这对提高铜绿山矿开采效率与质量上都发挥着重要的作用。基于此,论文中对光面爆破法在铜绿山矿回采中的运用展开了研究,以期能够为矿山的生产工作提供坚实的保障。

关键词：光面爆破技术;铜绿山矿;回采

1铜绿山矿回采中面临的问题

1.1开采技术条件的限制

对铜绿山III号矿体进行研究后可看出,Ⅲ号矿体的上盘围岩大部分是由致密坚固的大理岩或白云质大理岩等构成的,所以矿体结构相对坚固,整齐程度也相对较高,具备了较大的坚固性能,不过矿体的下盘位置大部分是由矽卡岩、斜长岩和花岗闪长斑岩等构成,岩层软弱带及岩体裂隙等稳固性能较差。由此可见,由于不良的岩性构造条件导致ⅲ号矿体的回采工作本来受到了很大的技术影响,在回采作业中也产生了很多的困难,特别是Ⅲ号矿体下盘的结构较为薄弱,在正常回采的过程中极易出现塌陷等重大安全事故,采用支护方式来达到预期效果将需要较大的工程量且遇到顶板破碎、冒顶、片板等地质条件不好的情况下支护性也有所降低,同时也会影响回采效果,从而提高了回采生产成本。

1.2爆破方法安全性低

在传统开采工作中，采矿车间结合矿体的实际情况采用了机械上向水平分层充填采矿法、上向进路充填法等方法，其中机械化上向水平分层充填法在实际应用中则主要借助于矿块矿房矿柱二步骤回采，简言之首先对矿房部位进行开采，而后对矿柱部位开采，通过分层的方式进行回采工作，在对矿区进行实际开采过程中能够发现，由于开采工作是从下层向上层展开，所以下层的采空区会被上层开采后的材料填充，同时也不会影响到向上层开采的空间；上向进路充填法则是以矿体的垂直倾向安排进度，并且采用一条隔一条回采的方式，这一方法的效率也比较客观，在实际应用中还需要具体按照回采要求进行选择。就机械化上向水平分层充填采矿法的应用来看，其需要使用凿岩爆破方法进行爆破施工，该爆破方法会导致采场顶板遗留大量的松石，如果冒然进行挑顶工作牌极易会导致冒顶及坍塌事故的发生，使得施工作业人员的人身安全受到较大的威胁，这主要是因为矿体较薄，爆破也会给矿体造成一定的损害，因此目前主要是通过支护工作来维护作业面的稳定，但是支护作业量比较大，使得矿山的回采成本也不断上升，不利于回采工作的高效性。除此以外，若开采围岩出现难以发现的裂隙时，在进行爆破工作以后，撬毛和支护工作就会面对些许风险[2]。

1.3顶板控制稳定性较差

在回采作业中，传统的凿岩爆破方法会在采场顶板遗留大量的松石，为了避免坍塌往往需要作业人员在爆破结束以后进入到施工现场来对顶板进行清理，同时还需要对顶板、边帮采用人工撬毛处理，并采用锚杆、锚网等支护方式来保障回采工作的安全性，同时也能够为回采工作营造一个良好的作业条件。近几年开采工作补短板推进，矿体也越来越薄，岩性属性的复杂程度也不断加深，这就使得回采作业面的安全隐患不断增多，因此在爆破后的相关处理工作上也提出了较高的要求，这就导致人工处理及支护工作量也越来越大，不仅会增加采矿成本，还是得安全事故发生的概率也有了较大的提升，这主要是因为顶板控制稳定性较差，具有较高的安全风险，尤其是容易出现冒顶或者坍塌的风险，因此对爆破技术也提出了一定的要求。

2铜绿山矿回采阶段光面爆破技术的使用策略

2.1光面爆破技术概述

光面爆破技术起源于1950年代的瑞典，该技术主要用于隧道施工领域中，有效的保障了隧道施工的安全性。相对于国外，我国对光面爆破技术的应用较晚，该技术的首次应用使用时间为1970年，并在铁路隧道工程的施工过程中应用，效果较好，受到了相关行业专家的青睐。随着该技术的不断完善，我国针对光面爆破技术的研究开发也不断深入，因此其应用范围也不断扩展，就目前来看，光面爆破技术已经广泛应用于采矿、隧道开挖及露天开采等工程中，尤其是在回采作业中，该爆破技术能够最大程度上保障作业面的安全性。通过以往光面爆破经验的经验来看，该技术能够对爆破的轮廓线进行精准控制，同时能够有效地利用炸药爆炸能力，爆炸的范围具有可控性，且对于爆破地周边岩体的影响较小，因此在在破碎岩体的巷道开挖及巷道式回采作业中具有较高的应用价值，其安全性较高的特点也受到回采作业的青睐。

光面爆破技术要点主要包括以下几点，一是提高凿岩质量，应合理控制爆破质量，比如增加周边孔的数量并控制单个炮孔的裂隙破坏区；二是要降低相邻炮孔的爆破叠加作用，进而对爆破振动展开更为精准的控制，这对于周边孔及其主炮孔的爆破振动控制能力更为明显。三是要严谨挑选所使用的炸药，所选炸药应当具备猛度低、爆速低的特征，为了降低爆破振动，还需要使用不耦合装药结构，以此降低对于回采工作的影响。

2.2应用设计

2.2.1爆破参数设计

光面爆破参数包括孔径d、孔深H、最小抵抗线W、孔间距a、炸药单耗q和每米孔深装药量Q，影根据岩石性质、钻孔直径、炸药卷的直径及炸药性能、孔深、雷管可选择范围进行相关参数的设定。在此次爆破设计中，结合矿体的是情况可以确定以下参数内容[3]。

（1）孔径d：当前能够应用到矿山开采中的潜孔钻机主要包括YT-28和7655两种型号，潜孔钻机的孔径通常为38~42mm，选择42mm的孔径；

（2）孔深H：考虑YT28钻机最大打孔深度的基础上，综合考虑一次爆破的矿量，并根据上向分层充填采矿法的回采进尺，将孔深H定为3.0m；

（3）最小抵抗线W：根据经验公式，确定最小抵抗线W值，即W=21.56d，则计算可得，最小抵抗线W为0.7m；

（4）孔间距a：孔间距a与最小抵抗线W之间的关系为a/W≤0.8，根据经验公式a=(12~20)d，计算可得，孔间距a为0.8m；

根据参数计算，则炮孔布置如下图1。

图1  典型炮孔布置

装药结构：由于区域岩体f=6~8，选用的炸药为2#岩石硝铵炸药，单个重量为0.15kg，长200mm的药卷，采用间隔不耦合装药结构，具体如下图2所示。

图2  装药及起爆结构

线装药密度qL：该参数可由公式qL=q×a×W进行计算，在此次设计中可以得到qL=0.25kg/m，则单孔装药量Q为0.75kg，则单孔需装药卷5卷。

2.2.2应用效果

由于爆破工作具有一定危险性，所以需要严格按照相关参数展开爆破活动，并通过导爆索起爆，爆破前的打孔装药方式如下图3所示。进行爆破后可以发现几乎无浮石且不需要进行撬毛处理，这几节省了大量的时间和人力成本。除此以外，仅在采场的局部区域进行锚网支护即可，所以能够有效地降低矿场内顶板锚网支护压力，且与普通爆破相比较，其支护量至少能够降低一般，同时能够买哦去撬毛处理，因此能够进一步控制时间成本，进而增加了回采速度，降低了回采成本[4]。由此可见，光面爆破技术在此次施工中的应用效果较好，具有较高的推广应用前景。

图3  凿岩装药效果

2.3爆破施工质量控制

2.3.1严格按照光面爆破施工技术规范进行施工

光面爆破作为一种控制型的爆破方式具有较高的应用价值，为了充分发挥其在铜绿山矿回采中的应用效果，要求按作业单位能够严格按照光面爆破施工技术规范进行施工。在实际应用中应该明确项目设计问题、相关图纸资料以及工程安全、质量等方面的要求，并遵循安全可靠、经济合理、节能高效的原则，尤其是要科学的选择相应的技术方法、器材品种等等，保障光面爆破技术的有效应用。

2.3.2加强对爆破作业全过程的质量控制

在光面爆破技术的具体应用中，需要相关作业人员按照工程工作要求做好各环节的质量控制，比如测量人员应该及时给出准确的测量数据，凿岩施工人员需要掌握巷道信息等，打眼人员要准确看线看点，准确布置各个炮眼位置，控制好孔深、间距等相关参数，以便可以为光面爆破的应用奠定良好的基础[5]。

2.2.3强化施工现场的技术指导与监督

基于铜绿山矿回采作业中复杂的作业条件，还需要施工单位能够配备专门的技术人员进一步强化施工现场的技术指导与监督工作，合理的控制爆破施工的技术应用效果等，通过监督也能够规范相关作业人员的工作行为，从而尽可能的减少安全隐患，保障光面爆破技术的顺利实施。

2.2.4加强对爆破施工人员的技术培训工作

光面爆破技术对相关爆破人员的技术要求比较高，为了保障该技术的应用效果，还需要不断加强对爆破施工人员的技术培训工作，使其能够具备较为先进的爆破技术知识，以此可以更好的支持爆破人员高效的完成光面爆破技术在回采作业中的应用。

3结语

综上所述，当前的矿山回采工作难度比较高，尤其是矿体越来越薄，在作业中存在顶板稳定性差、撬毛及出渣阶段风险性高、支护量大等问题不仅会导致回采成本的提高，还会给相关作业带来一定的安全风险，因此必须要重视起光面爆破技术的应用，在该技术的应用中可以科学的按照施工要求确定相关参数，从而保障爆破环节的科学行，而且光面爆破后巷道周围形成光滑平滑的侧壁，使巷道横截面符合轮廓要求，不破坏围岩，从而确保了围岩本身的完整性与承载能力，同时实践证明该爆破技术能够有效降低回采工作量，减少成本，因此该技术在类似矿山回采工作中有着较高的应用价值。

参考文献

[1]孟清喜,卢海波,赵越.巷道光面爆破技术的应用与参数优化[J].矿业工程,2022(04):20-22.

[2]刘晓东.岩巷掘进光面爆破技术分析[J].矿业装备,2020(06):104-105.

[3]马元磊,贺鹏.光面爆破技术在过断层巷道掘进的研究与应用[J].爆破,2020(04):59-62+165.