張海軍,何浩,鄭向黨
(金川集團(tuán)有限公司,甘肅金昌市737100)
藥壺爆破在疏通充填回風(fēng)井堵塞中的應(yīng)用*
張海軍,何浩,鄭向黨
(金川集團(tuán)有限公司,甘肅金昌市737100)
針對充填采礦法預(yù)留充填回風(fēng)井時(shí),充填砂漿進(jìn)入預(yù)留系統(tǒng),造成采場充填回風(fēng)井堵塞,嚴(yán)重影響充填作業(yè)、采場通風(fēng)及生產(chǎn)組織的現(xiàn)象,金川二礦區(qū)對此進(jìn)行了藥壺爆破疏通的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明,藥壺爆破具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),對疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了非常好的作用,對我國充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。
藥壺爆破;擴(kuò)壺;充填回風(fēng)井;堵塞疏通
藥壺爆破,是利用少量裝藥,逐次爆破,將炮孔底部或某一部位擴(kuò)大成葫蘆形藥室,再利用這種藥室進(jìn)行裝藥爆破的方法。其裝藥形式近似為一個(gè)集中藥包,能夠增加一次爆破方量,提高爆破效率[1~3]。
金川鎳礦是我國最大的鎳礦資源生產(chǎn)基地,年產(chǎn)礦石突破760萬t/a,其采用膠結(jié)充填采礦法[4~6],采取充填回風(fēng)井預(yù)留的方式來實(shí)現(xiàn)采場充填系統(tǒng)銜接,以確保正常生產(chǎn)組織和安全作業(yè)。然而,采場預(yù)留充填回風(fēng)井充填時(shí),常出現(xiàn)充填砂漿進(jìn)入預(yù)留系統(tǒng),造成預(yù)留充填回風(fēng)井被灌入充填砂漿而堵塞,嚴(yán)重影響充填作業(yè)、采場回風(fēng)及生產(chǎn)組織。為解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的該問題,金川二礦區(qū)應(yīng)用對藥壺爆破的擴(kuò)壺工藝和爆破參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明,藥壺爆破具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),對疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了非常好的作用,對充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。
金川二礦區(qū)采用機(jī)械化盤區(qū)下向分層水平進(jìn)路膠結(jié)充填采礦方法開采[4~6]。中段高100m,分段高20m,分層高4m,沿礦體走向或垂直礦體走向布置進(jìn)路,盤區(qū)上、下分層進(jìn)路交錯(cuò)布置,進(jìn)路斷面規(guī)格為寬×高=5m×4m[7]。采用鑿巖臺車進(jìn)行鑿巖,非電雷管起爆,乳化炸藥爆破。通過預(yù)留充填回風(fēng)井的方式以實(shí)現(xiàn)采場充填系統(tǒng)銜接,然而,充填時(shí)因工藝特點(diǎn)及操作原因,常出現(xiàn)預(yù)留充填回風(fēng)井被充堵的現(xiàn)象,造成下分層采場污風(fēng)不能及時(shí)稀釋排出,導(dǎo)致盤區(qū)通風(fēng)差、溫度高、濕度大、能見度低、視線差,安全問題突出,充填體養(yǎng)護(hù)期長,不能在預(yù)定時(shí)間內(nèi)風(fēng)干,達(dá)不到充填體強(qiáng)度要求,降低了人員和設(shè)備的作業(yè)安全性。同時(shí),造成現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差,勞動(dòng)強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。為解決此問題,本著安全、高效、合理、適用的原則,決定采用藥壺爆破技術(shù),進(jìn)行擴(kuò)壺爆破,開創(chuàng)了藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井堵塞的先例,取得了良好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。
2.1.1 預(yù)留柱狀炮孔
根據(jù)藥壺爆破理論,嚴(yán)格按照《機(jī)采盤區(qū)進(jìn)路充填鋼筋鋪設(shè)設(shè)計(jì)圖》及《預(yù)留充填鐵盒子設(shè)計(jì)圖》進(jìn)行充填準(zhǔn)備施工、預(yù)留充填回風(fēng)井(采用δ=6mm鋼板加工的Φ2m鐵盒子進(jìn)行連接預(yù)留),并在鐵盒子預(yù)留過程中事先在其中央位置固定放置Φ63 mm、5~8m長的PE塑料管,且將塑料管另一端用水泥卷堵塞400mm,用于阻止充填時(shí)砂漿進(jìn)入塑料管內(nèi),以便形成塑料柱狀炮孔,實(shí)施藥壺爆破,見圖1。
圖1 藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井堵塞
2.1.2 藥壺爆破的藥量計(jì)算[8]
藥壺爆破的藥量按式(1)計(jì)算:
式中:Q——每一個(gè)藥壺的爆破裝藥量,kg;
e——與炸藥性質(zhì)有關(guān)的換算系數(shù);
q1——藥壺爆破法的單位耗藥量,kg/m3;
w——藥包的最小抵抗線距,m。
結(jié)合預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞充填體的條件及采場生產(chǎn)實(shí)際情況,藥壺最大裝藥量Q=10~15kg。
2.1.3 擴(kuò)壺爆破
雖然堵塞20~30cm砂土可以提高每次擴(kuò)壺的效果[9],但因孔徑小、相對較深,若堵塞,擴(kuò)壺爆破時(shí)堵塞沙石不易沖出,占據(jù)藥壺體積,而且擴(kuò)壺效果不易掌握,堵塞量亦難以估算,根據(jù)現(xiàn)實(shí)爆破作業(yè)情況來看,擴(kuò)壺作業(yè)時(shí)一般不堵塞為好。根據(jù)充填回風(fēng)井堵塞實(shí)際情況,一般擴(kuò)壺1~2次即可完成,在預(yù)留的塑料管底部進(jìn)行裝藥擴(kuò)壺爆破,第1次裝藥0.3kg、第2次裝藥0.6kg即可完成擴(kuò)壺,爆破后形成直徑約300~400mm的空腔,既藥壺。(若2次爆破不能滿足擴(kuò)壺要求可進(jìn)行第3次擴(kuò)壺,裝藥量按照1∶2∶3的比例確定)。
2.1.4 裝藥結(jié)構(gòu)
在擴(kuò)壺成功后,再在藥壺內(nèi)裝10~15kg乳化炸藥,即可進(jìn)行藥壺爆破。爆破中以藥壺藥包為主藥包即集中藥包,在塑料管內(nèi)裝藥0.5m長作為輔助藥包,以改善破碎效果。塑料管內(nèi)的藥卷用裝藥炮棍壓碎壓緊,以防止管道效應(yīng)而熄爆,非電雷管裝于孔底部的藥壺內(nèi),采用導(dǎo)爆管起爆。
擴(kuò)壺結(jié)束后,不能立即進(jìn)行裝藥爆破,等藥壺溫度低于35°C后方可裝藥起爆,一般等30min左右即可。為了保證藥壺藥包準(zhǔn)確安全起爆,每次爆破連線采用雙發(fā)毫秒非電管雷管。此外,做好充填回風(fēng)井上下端藥壺疏通爆破區(qū)域警戒工作。如果擴(kuò)壺后,空腔有水,可考慮適當(dāng)增加裝藥量。
采用藥壺爆破后,疏通預(yù)留充填回風(fēng)井的費(fèi)用明顯降低,如果按照預(yù)留一條充填回風(fēng)井堵塞5m,采用傳統(tǒng)普通爆破疏通技術(shù),在Φ2m充填回風(fēng)井內(nèi)鑿巖呈梅花型布置炮孔9個(gè),一次崩落0.5m計(jì)算,共計(jì)可節(jié)約成本4705.32元。
金川集團(tuán)有限公司二礦區(qū)現(xiàn)有22個(gè)盤區(qū)回采作業(yè),盤區(qū)預(yù)留充填回風(fēng)井約150條,如果能應(yīng)藥壺爆破疏通充填回風(fēng)井的堵塞,成本節(jié)約則相當(dāng)可觀。此外,為金川集團(tuán)公司內(nèi)部其他礦山乃至我國充填采礦法礦山預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞的疏通提供了有效、合理、經(jīng)濟(jì)的解決方法。
藥壺爆破疏通技術(shù)較傳統(tǒng)普通爆破疏通技術(shù),能夠很好地解決作業(yè)現(xiàn)場炮煙大、油煙突出、溫度高,不能形成貫風(fēng)流,及員工勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)條件差、疏通效率低、作業(yè)循環(huán)次數(shù)多,疏通時(shí)間長,作業(yè)安全等問題。
(1)作業(yè)人員無需進(jìn)入預(yù)留充填回風(fēng)井充填堵塞物正下方檢撬作業(yè),對杜絕安全事故的發(fā)生起到了積極的作用。
(2)投入勞動(dòng)力少、疏通時(shí)間短、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,避免了窩工窩時(shí)的現(xiàn)象,使污風(fēng)及時(shí)稀釋排出,減少作業(yè)環(huán)境污染的現(xiàn)象,有效地提高了勞動(dòng)效率、降低了疏通充填回風(fēng)井的成本費(fèi)用。
(3)為采場預(yù)留充填回風(fēng)井堵塞疏通找到了新的、有效的疏通方法及解決途徑。
(4)生產(chǎn)實(shí)踐表明,約壺爆破疏通技術(shù)操作簡單、安全可靠、成本低,經(jīng)濟(jì)效果好,社會效益明顯。
藥壺爆破在疏通充填回風(fēng)井堵塞過程中發(fā)揮了極其重要的作用,技術(shù)成熟,該方法的成功應(yīng)用克服了傳統(tǒng)普通爆破疏通存在的諸多問題及困難,具有爆破效率高、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),對疏通充填回風(fēng)井堵塞發(fā)揮了很好的作用,對我國充填采礦法礦山的充填回風(fēng)井疏通具有一定的借鑒意義。
[1]韓萬東,姜昆,等.藥壺爆破法在霍林河南露天煤礦的應(yīng)用[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,25(3):339-341.
[2]徐思凌,劉永根,許志林,等.藥壺控制爆破法在堅(jiān)硬石方開挖中的應(yīng)用[J].江西煤炭科技,2004,(2):24-25.
[3]竇金龍,汪平.藥壺微差爆破技術(shù)在露天開采中的應(yīng)用[J].中國礦業(yè),2006,15(12):58-60.
[4]楊長祥,辜大志,張海軍,等.鎳礦資源深部開采面臨的技術(shù)問題及對策[J].采礦技術(shù),2008,8(4):34-36,58.
[5]王正輝,高謙.膠結(jié)充填采礦法充填作用機(jī)理與穩(wěn)定性研究[J].金屬礦山,2003,328(10):18-20.
[6]劉同有,等.充填采礦技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1995.
[7]高直,張海軍.影響中深部充填質(zhì)量的因素探討及對策[J].銅業(yè)工程,2009,(4):11-14.
[8]齊瑞賢,張成君,蘭立豐,等.藥壺爆破技術(shù)在采石爆破中的應(yīng)用[J].礦業(yè)工程,2007,5(5):45-46.
[9]張應(yīng)立.工程爆破實(shí)用技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.
[10]鄭炳旭,等.城鎮(zhèn)石方爆破[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.
[11]劉殿中,等.工程爆破實(shí)用手冊(第二版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.
甘肅金川集團(tuán)有限公司二礦區(qū)自主科技攻關(guān)項(xiàng)目(2010-03-02).
2011-04-22)
張海軍(1982-),男,湖南麻陽人,工程師,從事礦山高效采礦技術(shù)管理與研究,Email:ekqzhj@jnmc.com。