大红山铜矿一期小补偿空间挤压爆破的应用郑永红 1.2, 刘让 2, 庙延钢 1(1.昆明理工大学 国土资源学院 ,云南 昆明 650093; 2.大红山铜矿, 云南 新平 653405)摘 要 ：通过中深孔小补偿空间挤压爆破的研究，找出大块产出的原因，改进爆破工艺，降低大块产出率，提高爆破质量。 关键词：小补偿空间、微差挤压爆破、大块产出率Application of Blasting of Squeezes in Small Compensation Space at the First Stage of Da Hong Shan Copper MineZHENG Yong hong1, LIU rang2 ,MIAO YAN-gang2(1.Faculty of Land Resource Engineering ,Kungming University of Science and Technology ,Kunming 650093,China ； 2. Da Hong Shan copper mine ，Xing Ping 653405,China ) Abstract :Through the research to blasting of squeezes in Small compensation space ,find out the reason of the big piece output, and improve the craft of blasting, and low the big piece output rate, in orde to increase the quantity of blasting Key words : Small compensation space, tiny differ to squeeze to blow up, big piece output rate1 概述1.1 地质概况:大红山铜矿矿区位于滇中台南端，介于红河深断裂与绿汁江断裂所夹持的三角地，出露地层为大红山群。含矿地层为曼岗河组第三岩性段，属海底火山喷发沉积变质中厚缓倾斜高温多层铜铁矿床。矿体走向 EWN600W，走向长 1800m，倾向 S300W，倾角 20-350，倾斜宽 1200 m，埋深 191-705 m，矿体平均厚度 11.61 m，属典型的多分层层状难采矿床。岩石坚固性系数 f=8-14,主要含矿岩性为坚硬半坚硬石榴黑云变钠质凝灰岩，石榴黑云母片岩，条带状石榴黑云白云石大理岩及炭质板岩，其构造较为发育，矿石体重 3.153.35t/m3，松散系数 1.71,安息角 4030， 41。1.2 采矿工艺:采矿方法有两种,一种是以有底部结构漏斗受矿崩落嗣后充填空场法，占采矿量的 85%，用 YGZ90 中孔凿岩机配 TJ25 台架凿岩，采用垂直扇形中深孔落矿，废石和分级尾砂充填采空区。薄小矿体采用浅眼留矿房柱（矿房内留连续矿柱或点柱）采矿法，占采矿量 15%，废石和分级尾砂充填采空区，极小矿体不充填。每隔 50 米布置一个盘区，盘区布置形式分为沿走向布置和沿倾向布置两种，一般当倾角20 0时采用沿走向布置，倾角20 0时采用沿倾向布置。盘区结构尺寸 50m4045m（走向长倾向斜长） ，走向上每个盘区留有 5m 宽的壁柱，盘区中分段间柱为 3 米，而中段与中段间矿柱留 5 米，底部结构高 6 米。1.3 爆破工艺： 1997 年投产时中深孔的孔网参数抵抗线 w=1.20 米，孔底距 a=2.22.4 米，中孔超矿体顶板回采界线 0.3 米。1998 年后进行了三次调整后的矿房中深孔抵抗线 w=1.0 米，孔底距a=1.82.0 米，并且中孔不超顶板回采界线；切割槽中深孔抵抗线 w=0.8 米，孔底距 a=0.60.8 米。走向布置的盘区都是在盘区中间布置一个切割槽，中深孔拉切槽爆破时，每边加带一排矿房的中孔而使拉槽宽度达到 4.4 米，整个盘区的矿房采用扇形中孔侧向崩矿，整个 45 米宽的盘区一般共分 4 次爆破完；而沿倾向布置的盘区，则在盘区的中下部布置一个切割槽，由上往下侧向分次爆破，一般要 35 次才能爆破完整个盘区，切槽中孔爆破后易出现悬顶或采宽不够。另外爆破补偿空间在 35%以上，上一次爆破后都供出采矿量的 75%以上，才放下一循环，此时爆破补偿空间达到 100%以上，形不成挤压爆破，大块采出率高。整个盘区落矿需要 4 个月以上，再加上落矿后的供矿需要 3 个月，掘进周期 910 月，较长的达一年以上，充填周期 3 个月，加脱水时间 6 个月，最终一个盘区的生产周期往往长达两年以上。1.4 存在的问题由于红山矿岩石呈多层缓倾斜状，地质构造多，层理明显，节理裂隙发育。特别是爆破时炸药在排位面上相对集中，爆破能从节理、裂隙、岩石层理面之间及孔口部分瞬间释放，爆能利用率低，加之爆破补偿空间 35%以上，无法形成挤压，大块多。平均每个盘区的落矿周期为四个月，同一盘区多次爆破后，供矿强度因大块产出而降低,顶板曝露时间长，垮落混入爆堆，造成矿石贫化，有的甚至是超级大块，堵塞漏斗，矿房内局部矿石无法供出， ，场内贫化、损失变大。大红山采空区顶板暴露面积一般在 16002000m2左右，随着应力重新分布,地压活动，相邻凿岩巷道顶板受影响破环、采取支护，支护掩盖及中深孔孔口变形导致部分孔无法装药，相邻采场爆破后质量更差，大块产出率更高。中深孔拉切割槽，由于 YGZ90 中孔机精度不高，切槽中孔角度多为 8690，中孔施工后，同排或不同排的炮孔底部相互交错或偏差大，切槽中孔爆破后出现悬顶或采宽不够，造成矿房爆破夹制作用大，这也是矿房爆破质量差的原因之一。爆能没充分利用，就释放，对周围相邻居工程震动造成破坏，巷道支护投入过多人力、物力，每放一炮运输巷、电耙道，停产清理浮石，正常生产工作日减少。大块产出率高，放解炮次数多，排炮烟时间长，纯供矿作业时间缩短，劳动效率低。总之补偿空间较大，挤压爆破效果不理想，大块产出率高，采场生产能力低，回采周期长，贫化大，损失大，经营效果不理想。综上所述寻找合理补偿空间，形成挤压爆破，控制爆破次数，缩短回采周期，是成为解决问题的关键。2、解决措施：2.1、理论依据微差挤压原理：爆破过程的能量分布及其作用时间是决定爆破质量的主要因素，留碴是缓冲层，它能改善冲击波的分布，延缓其作用时间，促使爆破过程中来不及扩展的表面附近裂隙继续扩张，从而可减少由于自由面应力波反射和卸载作用而产生的大块。当岩体的节理、裂隙比较发育时，往往由于爆破震动作用或应力波作用使岩块沿原有不连续面崩塌、振落、开裂形成大块，而留碴起到限制和阻碍作用，改变了以上过程发生的条件，也降低了大块率。留碴吸取爆破能充分地用于破碎矿石。新分离岩石带有一定的能量，以 50100m/s 速度撞击留碴或前排爆破体，二者均得到进一步破碎，爆能充分利用，而清碴后，爆破把过多的能量用于抛掷和冲击波，而不利于破碎。合理的微差间隔时间，使先后起爆产生的地震能量在时间上和空间上错开，特别是错开地震波的主震相，从而大大降低地震效应。微差爆破比普通爆破可降震 30%70%，这很大程度上与整个爆区的总装药量分散为多段起爆有关，控制每一段最大药量所产生的爆炸能，从而减少了爆破地震效应，有利保护相邻巷道工程。2.2、改进爆破工艺：合理的补偿空间，实现微差挤压爆破，控制爆破次数，缩短落矿周期，降低大块产出。切割槽中孔爆破拉槽改为浅眼溜矿法回采拉切割槽，首先可以保证切割槽质量，其次布置方式灵活，可以根据崩矿范围，调整采宽及切槽个数，从而控制爆破次数。再者切割槽中孔爆破排面药量相对矿房更加集中，传递爆炸后多余能量给相邻工程较多，相邻工程所受震动更加剧烈，破坏性较强，改为浅眼溜矿法回采拉槽可以避免一次强破坏。最后切割槽爆破量小，但爆破准备工作同矿房大爆破一样，减少切割槽爆破，相对可以节省人、财、物投入，降低工人劳动强度。红山矿岩石呈多层缓倾斜，地质构造、层理、节理裂隙发育，炸药在排位面上相对集中，爆能从爆破弱面即节理裂隙岩石层理面之间和孔口部分瞬间释放，利用率降低。由以往的每段爆破 23 排增至57 排，多排同段，提高同段管的崩矿步距，控制矿房爆破次数（12、3 次） ，充分利用爆能，逐次侧向挤压破碎矿石。确定合理的补偿空间，实现挤压爆破。2000 年以前认为小补偿空间爆破主要对相邻工程破坏大，补偿空间较大，可以维护相邻工程的稳固，尤其是耙巷，生产实践证明相反。小补偿空间爆破不仅有利于破碎矿石，控制大块产出，而且爆碴能吸收多余爆能，降低震动、冲击波对相邻工程的坡坏作用，这一点在理论上及以后实践都得以证明。只有确定合理的补偿空间，实现挤压爆破，才能控制爆破次数，缩短落矿周期，降低大块的产出。大红山通过小型工业试验，找到科学合理的补偿空间 25%这一重要数据，增大崩矿步距，降低矿房爆破次数。要求供矿只允许供下一循环爆破处的漏斗，满足爆破补偿空间就进行下一循环爆破作业，实现逐次挤压，控制大块产出，缩短落矿、供矿周期，提高劳动生产率。D（ Ms10） 第 排C（ 8） 第 2-4排B（ 6） 第 59排 、A（ ） 第 排AA-1二 分 层-2二 分 层3二 分 层-4二 分 层-4一 分 层 一 分 层3一 分 层 -1一 分 层起 爆 点矿 房 第 一 、 二 次 爆 下 的 矿 石 堆东 电 耙 联 道5中 段 8I盘 区 矿 房 第 三 大 爆 破 网 路 图I- 9-底 柱 10人 材 井斗 穿2一 分 层3炮 孔4充 填 井5充 填 回 风 顶 沿6切 割 槽58盘 区 采 矿 方 法 示 意 图围 岩 石 边 界崩 落 区 I电 耙 联 道运 输 大 巷溜 子斗 颈电 耙 道二 分 层7顶 柱8间 柱535 中段 58 一 I 盘区沿走向布置 4 条电耙道，穿脉装矿，矿体平均厚 19 米，切割槽布置在中间，用浅采回采，矿房用中孔凿岩，采用二个分层回采，分层高 10m。以中切槽为自由面先放西矿房，后放东矿房，东矿房为二次，共三次爆破，最大崩矿距离 20 米。在东边末放完之前西边耙巷禁止供矿，以达到控制西矿房顶板爆露面积，减少西边顶板爆露时间。只供爆破循环处的斗，只要补偿空间达到 15%，就放下一循环。大量供矿时，按放矿椭球体理论，严格控制供矿顺序，使矿房内的矿堆平面均匀下降，避免顶板掉下的大块混入爆堆，供出造成贫化。575 中段 38 一 I 盘区沿倾向布置电耙道，沿脉装矿，布置两条切割槽，一条在中部采幅宽 56M，一条在北部采幅宽为 4M，矿体厚 12-18 米，切割槽采用浅采。盘区沿倾向布置三条耙巷，三条凿岩上山。矿房长 63.6M-57.6M，矿房宽 44.5M。该盘区一次落矿，补偿空间 37%。9-底 柱 10人 材 井斗 穿2一 分 层3炮 孔4充 填 井5充 填 回 风 顶 沿6切 割 槽38-1盘 区 采 矿 方 法 示 意 图 围 岩 石 边 界崩 落 区I-I下 联 道运 输 大 巷溜 子斗 颈电 耙 道后 联 道7顶 柱8间 柱368541245097654I29-5排 1-28排F（ Ms14） 第 、 0、 排A（ ） -6排 、 2938排B（ ） 7排 、 、 、 排C（ ） 排 、 5、 、 排D（ ） 、 、 、 、 、 排E（ ） 、 、 、 排 切 割 槽 采 空 区 切 割 槽 采 空 区起 爆 点#斗 斗 2#斗 12#斗斗#斗-1电 耙 道电 耙 道3电 耙 道 南 联 道中 段 I盘 区 矿 房 一次 落 矿 大 爆 破 网 路 图盘区 采矿量(t) 一次单耗（kg/t）二次单耗(kg/t)爆破次数 爆破成本(元/t)损失率% 贫化率% 供矿度(t/d)58- 185586 0.58 0.128 3 3.64 4.84 7.05 59038-