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多空區(qū)極復(fù)雜大隱患環(huán)境下殘礦安全高效回采技術(shù)研究

文檔作者：馮盼學(xué) 解聯(lián)庫(kù) 劉建東文檔來源：北京礦冶研究總院		點(diǎn) 擊數(shù)： 11 1	更新時(shí)間： 2025年03月17日
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第 65卷 第 4期 有 色 金 屬 (礦山部分) 2013年 7月doi：10．3969／J．issn．1671—4172．2013．04．002多空區(qū)極復(fù)雜大隱患環(huán)境下殘礦安全高效回采技術(shù)研究馮盼 學(xué)，解聯(lián) 庫(kù) ，劉建 東(北京礦 冶研 究總 院，北京 100160)摘 要 ：針對(duì)可可塔勒鉛鋅礦多空 區(qū)極復(fù)雜 大隱患環(huán)境下 的殘 礦開采 ，借助束 狀孔變抵抗 線爆破技術(shù) ，采用 束狀深孔 區(qū)域整體崩 落為主、邊角礦 中深孔爆破落礦 為輔 的技術(shù) 方案 ，并利 用采空 區(qū)底部 擴(kuò)漏形 成的大漏 斗 出礦 結(jié)構(gòu) ，不僅有效解決了復(fù)雜多空 區(qū)的安全 隱患 ，而且實(shí)現(xiàn) 了殘礦 的大規(guī)模高效開采 。關(guān)鍵詞 ：多空區(qū) ；殘 礦開采 ；變抵抗線爆破 ；區(qū)域整體崩落中 圖分 類 號(hào) ：TD853．391 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 ：A 文 章 編 號(hào) ：1671—4172(20J3)04—0005—03Studyon safeandefficientminingmethodofresidualoreundercomplexhazardoussituationwithgoalgroupsFENG Panxue，XIE Lianku，LIU Jiandong(BeijingGeneralResearchInstituteofMining&amp;amp; Metallurgy，Beijing100160，China)Abstract：According to the stoping ofresidualore under complex hazardous situation with goafgroups inKeketalePb—ZnM ine，using thebundle—holesblasting technologywith variableresistanceline，theoveralltechnicalsolution with regionmasscavingofdeep bundle-holesisadoptedtorecoverresidualoreasprimarymethod，andedgeoreblasting in medium-length holeas supplementary method． The large craterbasestructure ofconcentrated oredrawing isformedbyexpandingmine—outareabottom． Thekeytechnicalschemenotonlyeffectivelysolvecomplexhazardoussituation with goafgroups，butalsorealizemassefficientm ining ofresidualore．Key words：goafgroups；residualmineralmining；variableresistanceline；regionmasscaving可可塔勒鉛鋅礦 7號(hào) 礦體 為開采主礦體 ，其 中7號(hào) 礦 體 3～7線 范 圍是 厚 度 大 、品位 高 、礦 量 比較集中的礦段 。864m 以上各 中段已進(jìn)行 了凌亂無序的開采 ，遺留了大量大小不等 、高低不一 的不規(guī)則空區(qū) ，空 區(qū) 間賦存 大量 礦柱 和邊 柱 ，從 而形 成 空 區(qū)群和礦 柱群 錯(cuò)綜 復(fù) 雜 的開采 環(huán)境 。7號(hào) 礦體 多 空 區(qū)復(fù) 雜 環(huán) 境 下 的殘 礦 回采 ，需 要考 慮 以下 問題 ：1)采 用安 全高 效 的技術(shù) ；2)在處 理好空 區(qū) 、確保 安全 的基 礎(chǔ) 上 ，實(shí)現(xiàn) 強(qiáng) 化 開 采 ，提 高采 場(chǎng)生產(chǎn)能力 ，降低殘留礦石資源的開采損失率與貧化率 ；3)與礦 山設(shè) 計(jì)和 已有 工程 有機(jī) 結(jié)合 ，提 高礦 山經(jīng)濟(jì) 效 益 ?；?金項(xiàng) 目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2O12BAB01BO1)作者簡(jiǎn)介 ：馮盼學(xué) (1984一)，男 ，工程師 ，碩士 ，采礦工程專業(yè) ，主要研究方向?yàn)椴?礦工藝與設(shè)計(jì)、爆破技術(shù)等 。1 開采技 術(shù)條件無 序開 采范 圍主要 在 864rrl標(biāo) 高 之 上 ，采 空 區(qū)大體分 為 13個(gè) 水平 ，已存 在 采 空 區(qū)體 積 達(dá) 50．15×10 m。，共 有 采 空 區(qū) 5O個(gè) ，單 個(gè) 空 區(qū) 的 高 度 2．2～8O．0rn，空 區(qū)斷續(xù) 高度 為 344．3rn，單個(gè) 采空 區(qū)最 大的體 積 為 7．8×10 1TI。，最 小 的體 積 為 148m。。采空 區(qū)間多 為相互 重 疊 ，且 采 空 區(qū) 間 的 間距 大 小 與各采 空 區(qū)的 高度彼 此不 等 ，分 布無 規(guī)律 ，致使 影 響采空區(qū)安全 穩(wěn)定 的 因素趨 于復(fù) 雜 。2 關(guān)鍵 技 術(shù) 與 工 藝2．1 束狀 孔爆 破變 抵抗 線束狀深孔爆破技術(shù)以數(shù)個(gè)密集平行深孔形成共同應(yīng)力場(chǎng)的作用機(jī)理為基礎(chǔ) ，其基本概念如下：由數(shù)個(gè) 間距 為 3～8倍孑L徑 的密集 平行 深孔 組成 一束 孔 ，束孑L內(nèi)各炮孑L(直徑 )裝藥 同時(shí)起爆 ，對(duì)周 圍巖體有 色 金 屬(礦山部分) 第 65卷的作用視同一個(gè)更大直徑 (等效直徑 D)炮孑L的裝藥爆破作用 卜 (如圖 1)。等效直徑圖 1 束狀孔等效直徑Fig．2 Equivalentdiameterofbunchhole等效直徑 D一 ~／Nd；若將束狀孔視為等效 直徑 的大孑L，則可按等效直徑確定束狀孔爆破的抵抗線 。在鑿 巖孔徑 一 定 的 情況 下 ，通 過改 變 炮 孔 個(gè) 數(shù)可靈活調(diào)整束狀孔爆破抵抗線 。根據(jù)束狀孔經(jīng)驗(yàn)公式和普通深孔爆破最小抵抗 線計(jì)算式 ，束狀孔爆破的最 小抵 抗線 w 可按公 式 (1)進(jìn) 行確 定_6 ]。W 一 9d ． (2．17N - 1)a (1)、／ q式 中 ：一 炮孔 孔徑 ，m；N一炮 孔個(gè) 數(shù) ；△一裝 藥密度 ，t／m。；q一炸 藥單 耗 ，kg／t。爆 破抵抗 線 可調(diào)性 可 根據(jù) 空 區(qū)的大小 和分 布情況靈活變化 ，從而可 以增強(qiáng)大規(guī)模 區(qū)域整體崩落技術(shù)在多空區(qū)極復(fù)雜大隱患環(huán)境下 的適應(yīng)性 ，改善殘礦 回采 的施 工作 業(yè)條 件 。2．2 束 狀孔 區(qū)域整體 崩 落大 量落礦所 謂 區(qū)域整 體 崩 落 ，是 指 以采 空 區(qū)作 為 爆 破 的自由面和 補(bǔ)償 空 間 ，將 一 定 規(guī) 模 空 區(qū)群 范 圍 內(nèi) 的殘存礦量作為一個(gè)整體進(jìn)行崩落 ，因此可將整個(gè)崩落區(qū)視 為一 個(gè)“超 大 ”采場(chǎng) [8 ]。采 用 束狀孔 區(qū) 域整 體崩落時(shí) ，一般在崩落區(qū)上部布置鑿巖硐室 ，下部布置底 部 出礦 工程 ，由于 底 部結(jié) 構(gòu) 工 程 的大 量 開挖 一 般會(huì) 引起 原有 空區(qū) 周邊 應(yīng) 力 狀 態(tài) 的 變化 ，給安 全 作 業(yè)帶來潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此需根據(jù)具體情況選擇合理 的底部結(jié)構(gòu)形式和施工順序 。當(dāng)崩落區(qū)內(nèi)空區(qū)上下重疊關(guān)系較為復(fù)雜時(shí) ，完全采用下 向束狀孑L存 在一定 困難 ，需要 輔 助一定 數(shù)量 的 中深孔爆 破 。2．3 大 漏 斗底部 結(jié)構(gòu) 集 中出礦大漏 斗出礦結(jié)構(gòu) 一般指 高度在 15～20rfl以上 、受礦 面積 上 千平 方 米 以上 的 漏 斗 出礦 結(jié) 構(gòu) 。 國(guó)外有 的大型礦山在一些高階段超大采場(chǎng)設(shè)計(jì) 中采用高達(dá) 30rn的大 漏 斗 底 部 結(jié) 構(gòu) 。一 般 而 言 ，漏 斗 底部結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)該與采場(chǎng)尺寸相適應(yīng) ，采用大漏斗底部 結(jié)構(gòu) 時(shí) ，采 場(chǎng)應(yīng) 有足 夠 的面積 及高 度 ，使 漏 斗受礦在 水平 方 向及 垂 直 方 向上 均 能 與 放 礦 體 形 態(tài) 相 吻合 。束 狀孔 區(qū)域 整體 崩落 采礦技 術(shù)將 一定 范 圍 內(nèi)的空 區(qū)群作 為一個(gè) 整體 ，無論 是水 平 崩落 面積 ，還是 垂直 崩落 高度 均具 一定 規(guī) 模 ，這就 為 大 漏 斗 底 部 出礦結(jié) 構(gòu) 的應(yīng)用 提供 了可 能 。多空 區(qū) 復(fù)雜 條 件 下 的殘 礦 開采 中 ，受 殘 礦 賦存形 態(tài) 及空 區(qū)條 件 的約 束 ，可 以選擇 的底 部 結(jié) 構(gòu) 形 式及 布 置空 間一般 均有 限 。采用 束狀 孑L區(qū)域整 體崩 落時(shí) ，條 件具 備 的情 況 下 ，應(yīng) 以 采 區(qū)下 部 空 區(qū)為 空 間 ，在底 部擴(kuò) 漏形 成大 漏 斗 出 礦結(jié) 構(gòu) ，這樣 不 但 可 以簡(jiǎn)化底部結(jié)構(gòu)施工工藝 ，而且將空 區(qū)不利 因素轉(zhuǎn)化為底部 結(jié)構(gòu) 可 利 用 的 空 間 、減 少 采 準(zhǔn) 工 程 量 、節(jié) 約 投資 。采 用大漏 斗 底部 結(jié) 構(gòu) 時(shí) ，可 以一 定 距 離 圍繞 空區(qū)底部 布置環(huán) 形 聯(lián)絡(luò) 道 ，從 環(huán) 形 聯(lián) 絡(luò) 道 按 一 定 間距向空 區(qū)底部 掘 出礦進(jìn)路 。各 出礦 點(diǎn) 事實(shí)上 是 沿空 區(qū)底 部邊 緣布 置 的 ，因此 對(duì) 空 區(qū) 底部 尺 寸 及 形 態(tài)有 一定要求 ，為簡(jiǎn)單起見 ，這里 以圓形空區(qū)底部為例進(jìn)行分 析 。如 圖 2所示 ，當(dāng)空區(qū)底部尺寸過大時(shí)，空區(qū)兩側(cè)的 出礦 點(diǎn)距 離過 遠(yuǎn) ，出礦 結(jié) 束 時(shí)會(huì) 在 空 區(qū)底 部 中間位置 留下 礦石堆 積 ，造成 礦石損 失 ；空 區(qū)兩側(cè) 出礦 點(diǎn)的距離 越 遠(yuǎn) ，殘 留礦 石越 多 ，礦石 損 失 越 大 ，因此 合理 的空 區(qū)底部 尺寸應(yīng) 滿 足公式 (2)：D ≤ 2L (2)式 中 ：D 為空 區(qū)底 部直 徑 ，當(dāng)空 區(qū)底部 為扁 長(zhǎng)形時(shí) ，D 為短軸 方 向 的最 大距 離 ；L為放 礦橢 球 體 短半軸 長(zhǎng) ，可 根據(jù) 礦石 放礦 流動(dòng) 特性 和崩 落 區(qū)形 態(tài) 確定 。當(dāng)空 區(qū)底 部 面 積 過大 時(shí) ，采 用 大漏 斗 結(jié) 構(gòu) 將造成 大量 礦石 堆積 于 空 區(qū)底 部 而 無 法 放 出 ，應(yīng) 用 時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì) 。3 殘 礦 回 采 總體 方 案束狀深孔區(qū)域整體崩落回采技術(shù)方案具有作業(yè)安全 、爆破 效 率 高 、回采成 本 低 等 優(yōu)點(diǎn) ，因此 ，7號(hào)礦體 3～7線 8651"10_水平以上殘留礦的回收采用以束狀深孑L區(qū)域整體崩落技術(shù)為主、邊角礦 中深孔爆破落礦技術(shù)為輔的技術(shù)方案，從而以安全高效技術(shù)手段和可以預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果實(shí)現(xiàn)企業(yè)的規(guī)模效益。根據(jù)束狀孔區(qū)域整體崩落 回采工藝特點(diǎn) ，在每個(gè)采區(qū)的上部布置鑿巖硐室 ，下部布置出礦工程 ，因此要求采區(qū)的上部和下部應(yīng)有滿足采準(zhǔn)工程布置的空間和安全作業(yè) 的條件。結(jié)合采空區(qū)分布情況 ，將3～7線的殘礦在垂直方向上 自上至下劃分 為 4個(gè)第 4期 馮盼學(xué)等 ：多空區(qū)極復(fù)雜大隱患環(huán)境下殘礦安全高效 回采技術(shù)研究 73B—B1一環(huán)形聯(lián) 絡(luò)道2一出礦進(jìn) 路 ；3一空區(qū)底部；4一放 礦橢球 體圖 2 大 漏 斗 出礦 底 鄙 結(jié) 構(gòu)Fig．2 Largecraterbasestructureofconcentrated oredrawing區(qū)域 ：1200m 以上 、1085～ 1200m、1006～1085m、864—1006m(見 圖 3)E ]。其 中 ，1200m 以上為放頂區(qū)，依據(jù)下部具體 的回采方案及安全條件采取相應(yīng) 的放 頂 措 施 ；1085～ 1200m、1006—1085m、864—1006m 為殘 礦 回采 區(qū) ，依 據(jù) 具體 的 回采 方案劃分 不 同 的爆 區(qū) ，分 次進(jìn) 行 崩 落 。不 同分 區(qū)爆 破參 數(shù)見 表 1。圖 3 殘礦回采爆破分區(qū)Fig．3 Blastingpartition ofresidualoremining表 1 不同分區(qū)空區(qū)體積與爆破參數(shù)Table1 Cavityvolumeand blastingparametersofdiffere ntpartition4 結(jié) 論為 了實(shí)現(xiàn) 多空 區(qū)極 復(fù)雜 大隱 患環(huán)境 下殘 礦 的安全高 效 回采 ，采 用束 狀孔 變抵 抗線爆 破 技術(shù) ，根據(jù) 空區(qū)形 態(tài)變 化靈 活調(diào) 整 不 同位 置 的束 孔 參 數(shù) ，并 把 空區(qū)作 為大 爆破 補(bǔ)償 空 間 ?；夭煽傮w 技術(shù) 方案 以柬 狀深孔 區(qū)域 整體 崩落 技 術(shù) 為 主 、邊 角 礦 中深 孔 爆 破 落礦技 術(shù)為 輔 。利 用 采空 區(qū)底部 擴(kuò)漏 形 成大 漏斗 出礦結(jié)構(gòu) ，簡(jiǎn)化底部 結(jié) 構(gòu)施 工 工藝 ，從 而 將 空 區(qū)不 利 因素轉(zhuǎn)化為底部結(jié) 構(gòu) 可利 用 的空 間 ，減 少 采準(zhǔn) 工 程量 ，節(jié)約投資 。項(xiàng) 目中 開發(fā) 的成 套關(guān) 鍵技 術(shù) 與工 藝 不僅 有效解決 了極 復(fù)雜采空 區(qū)的安全隱患 ，而且 實(shí)現(xiàn) 了殘礦的大規(guī)模高效開采，將取得巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。參 考 文 獻(xiàn)孫忠銘 ，陳 何 ，王湖鑫 ．束狀孔等效直徑當(dāng)量球形藥包 大量落礦采礦技術(shù)rJ]．礦業(yè)研究與開發(fā)，2006(BI1)：4-6．羅先偉 ．平行密集束狀深孔高效爆破技術(shù)研究及應(yīng)用[D]．長(zhǎng)沙 ：中南大學(xué) ，2008．史秀志 ，田建軍 ，王懷勇 ．束狀孔 當(dāng)量球形藥包 爆破漏斗試 驗(yàn)研究[J]．礦業(yè)研究與開發(fā)，2008，28(5)：83—85．孟穩(wěn)權(quán) ．深井開采束狀孔 大規(guī) 模落礦技術(shù)研 究[D]．長(zhǎng) 沙：中南大學(xué) ，2009．孟穩(wěn)權(quán) ．束狀孔 當(dāng)量球形藥包 大量落礦采礦 新技術(shù)研 究[J]．金 屬 礦 山 ，2007(12)：39—42．劉建東 ，陳 何 ，孫忠銘 ，等 ．平 行密集柬 狀深孔 高效爆破技 術(shù)研究及應(yīng)用[J]．工程爆破 ，2011(2)：23—25．劉建東 ，陳 何 ，王湖鑫 ．束狀孔 大量落礦殘礦高效 回采工藝技術(shù)研究與應(yīng) 用口]．中國(guó)礦業(yè) ，2012，21(4)：76—78．王湖鑫，孫 忠銘 ，劉建東 ，等 ．束狀深孔大量崩落技術(shù) 在殘礦 回采中的應(yīng)用 [J]．有 色金屬 (礦 山部分)，2011，63(6)：卜4．陳 何 ，孫 忠銘 ，王湖鑫 ，等 ．束狀孔大量高效 采礦技術(shù) 的開發(fā)與應(yīng)用 [J]．金屬礦 山，2009，11(增 刊)：162—165．I]二J ] ] ] J ] ] ]

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