露天矿二次穿孔区域穿孔爆破施工的探讨

2011-10-13杨荣彦刘广兴

采矿技术 2011年1期

关键词：编织袋空区装药

杨荣彦,刘广兴

(洛阳栾川钼业集团矿山公司, 河南栾川县 471542)

露天矿二次穿孔区域穿孔爆破施工的探讨

杨荣彦,刘广兴

(洛阳栾川钼业集团矿山公司, 河南栾川县 471542)

针对洛钼集团矿山公司露天矿存在“二次穿孔区域”、“乱渣孔”的特点,创新地提出了“乱渣孔”穿孔及装药的改进措施,通过实施较好地解决了露天矿生产中这一特殊性及复杂性的难题。该实践经验可供其他类似情况的露天矿借鉴。

二次穿孔区域;空区处理;乱渣孔;穿孔作业;装药作业

洛钼集团矿山公司是从事钼钨露天开采的现代化大型矿山企业,现生产能力为 30000 t/d。该矿山是由原来的地下开采转而进行露天开采的,由于历史原因和地采的不规范性,导致现在露天台阶采矿区域下部采空区多、规模大而且错综复杂。矿山在台阶正常推进之前,利用中深孔崩落的方法进行处理,让台阶塌落充填下部采空区,这一施工过程矿山称之为“空区处理”。在经过铲装之后,到下台阶原来经过空区处理的那部分区域称之为“二次穿孔区域”。在该区域凡是成孔条件不好的孔称之为“乱渣孔”。

由于塌落区一般不会完全塌实,岩体也不完全破碎,塌落区裂缝多、岩块大,还有许多不确定因素,如小的空区、岩根、岩墙存在等。为了保障台阶有序推进,便于铲装,减少二次破碎,保证安全生产。在台阶推进到该区域时,矿山仍采用中深孔松动爆破技术进行穿孔爆破。但“二次穿孔区域”的特殊性及复杂性对穿孔及装药有很大的影响,增加了施工的难度。为此,针对该区域对穿孔及装药的影响进行分析、探讨并采取了一定的措施,收到了良好的效果。

1 二次穿孔区域对穿孔的影响及措施

1.1 “二次穿孔区域”对穿孔的影响

(1)为了保证台阶的正常标高及场地的平整度,便于大型牙轮钻机和大型电铲的作业,一般在“二次穿孔区域”会留下数米虚渣。但虚渣的存在容易引起塌孔,增加了穿孔的难度。

(2)由于不稳定的岩体及大的石块存在,裂隙发育,加之还有不确定的未塌实的小空区,在穿孔过程中,极易产生卡堵钻机冲击器、钻头甚至钻杆的现象,从而带来较大经济损失,该情况本矿时有发生。

(3)钻机在该区域穿孔时的工作效率低,成孔质量差。钻机冲击器、钻头及钻杆的磨损严重、容易损坏,增加了穿孔成本。同时由于大量不确定因素的存在,还有埋钻、塌孔甚至引起地面塌陷,危及机械及人员的安全。

1.2 穿孔作业中采取的措施

依据现场实际情况,寻找导致问题发生的各种因素,分析和梳理因素之间存在的关系。确定预防和消除的办法,并采取针对性措施,主要做法如下:

(1)在该区域正常穿孔之前,打探测孔尽量弄清该台阶塌陷区及其外围岩体赋存状态,进一步核实虚渣的厚度及空区的存在。如果有空区存在,利用三维探测仪对空区进行扫描,确定空区的空间位置及空区范围、形状、高度、大小等,为穿孔设计提供详细的基础资料,做到穿孔前心中有数。

(2)结合实际情况,在确保安全的前提下适当调整前排抵抗线。若清渣情况下穿孔,可适当加大前排抵抗线 1～1.5 m。与正常区域穿孔相比,孔网参数适当调整。一般该区域用Φ250 mm钻机施工。正常区域穿孔孔网参数为:排距 5 m,孔距 7～7.5 m;二次穿孔区域排距采用 5.5 m。

(3)在“二次穿孔区域”穿孔要备足黄土。钻机施工过程遇到虚渣或破碎地带,即钻机打不出岩粉的地带,可以将钻杆提出,往孔中一次回填 1.5～2 m黄土,然后再开钻。在钻进时,要适当掌握水量及钻进速度,通过钻杆转动及挤压黄土可起到护壁的作用。有时为了增加黄土的粘度,可在黄土中加少量建筑用的白灰。经过以上反复作业,钻机能较好地穿越破碎地带,便于成孔。

(4)如果钻机没办法回避空区,为防止卡钻等问题发生。钻机钻至离空区顶 3 m左右时,要调整钻机速度,改用小程钻进。

(5)钻机钻到设计孔深时,一定要慢提钻杆,防止破坏孔壁。钻机挪离后,要注意护孔,尽量避免车辆等机械设备在孔位附近产生大的震动。矿山制作了一种类似锅盖形状的镀锌铁皮工具将孔口盖住,以防止雨水等对孔的冲刷及破坏,防止二次塌孔。

(6)由于可能还有未知情况存在,为保障施工安全,要做好安全措施。加强对该区域地压活动的监测,若有异常情况发生,所有人员一定要立即撤离现场到安全地方,待情况查明确保安全后,才准施工。在该区域施工一定要选用机械性能良好的设备。技术人员及操作工不仅要熟悉该区域情况,同时要有一定经验和掌握技术要领,施工过程要注意观察并做好各孔情况的记录。

2 二次穿孔区域对爆破施工的影响及措施

2.1 二次穿孔区域对爆破施工的影响

“二次穿孔区域”的特殊性及复杂性增加了穿孔的难度。采取以上措施,成孔率有较大提高,孔深能较好地达到设计要求。但是各孔情况不一,仍有这样几种孔存在:一种是孔中部有较大的裂缝或小的未塌实区存在;另一种是孔底部有较大的裂缝或小的未塌实区存在;还有一种是没有小的空区存在,黄土护壁却没完全封堵孔壁及孔底上的裂缝仍留有较多大小裂隙,这种孔比较普遍;再有一些孔具有以上多种因素。

“乱渣孔”的装药一直是一个令人头疼的问题,因为现在露天矿山的炸药主要有铵油炸药和乳化炸药,乱孔的缝隙和小的未塌实区会让大量的炸药流失,严重影响了爆破的质量。过去常用的装药方法是:对于第 1种孔,一般采用下部装一部分炸药,到中部未塌实区附近用硝酸铵编织袋装少量炸药,然后用铁丝将其吊至未塌实区上方,再装药充填。这种方法最大的缺点是:如果孔中间有多处未塌实区,就会增加装药施工的难度,而且炸药不集中,影响爆破效果。对于第 2种孔,一般采用乳化炸药或用硝酸铵编织袋装少量铵油炸药,然后将其丢至孔底部,以防止炸药流失。但是如果遇到底部有较大的未塌实区时,该方法就不起作用了。对于第 3种孔,常采用全部装乳化炸药或用硝酸铵编织袋装少量铵油炸药一点点放入孔中的办法。

由于“乱渣孔”的孔壁不光滑,并且孔壁容易变形,石块极易位移甚至坍塌,施工人员在施工时很难掌握。利用以上的方法在装药的过程中,极易堵塞炮孔。在处理堵塞炮孔时,可能损坏导爆管而产生盲炮,也可能发生大范围坍塌而废孔,还可能因炸药与起爆药包分离而拒爆。同时上述方法也难以保障装药线密度,使装药量难以达到设计要求。因以上因素的存在,很难达到良好的爆破效果。另外,由于大量使用乳化炸药,增加了爆破成本。

2.2 对装药施工采取的措施

针对“乱渣孔”装药施工中存在的问题,创新发明了一种新型的实用技术,并取得了良好效果。

采用一种加长型柔性桶状编织袋来进行装药,编织袋的工作内径一般比孔内径大 50 mm。新型装药装置的具体操作过程为:

假定炮孔深 14 m、孔径为Φ250 mm,炮孔中部有一个小的未塌实区,下部具有部分乱石,孔壁还有裂隙。设计装铵油炸药 320 kg,用一套起爆具,充填高度为 6 m。选用定制的Φ300 mm内径长编织袋,长度根据孔的实际深度加长 1.5～2 m剪取,装药前,在长编织袋容器的一端内装入少量岩粉 (以不堵炮孔为宜),扎紧封闭此端。然后将长编织袋沿炮孔拉直放至孔底,放的过程不能使长编织袋扭转,保证长编织袋内腔顺畅。在长编织袋放到孔底后,用刀片将编织袋出孔部分从中间割开,分为左右两片,并在装药时安排两人在相对方向拉紧以上两片编织袋,另一人向袋内倒入炸药,装好底药 120 kg(3袋)后,向袋中置入起爆体,然后倒入上部炸药 200 kg(5袋),装药完毕后用岩粉进行充填 (见图1)。这种孔也可用铵油混装炸药车直接向袋内装药,新型的实用装置可保障装药过程中炸药不会流失,同时又节省装药时间并使爆破质量得到保障,还减轻了人员劳动强度。