某矿山地下开采转露天开采采空区处理方案及放顶爆破设计--中国期刊网

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某矿山地下开采转露天开采采空区处理方案及放顶爆破设计

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：汤伟（1）（2）

[导读] 摘要：以某矿山地下开采转露天开采为例，设计主要针对采空区顶板处理（放顶）方案，包括预留采空区顶板前（即放顶前）的台阶缓冲爆破开采、顶板区段划分、爆破崩落顺序以及爆破崩落顶板和矿柱的爆破工艺参数进行设计。

        1广州元景安全评价检测有限公司广东广州 510000；
        2广东华东爆破拆迁工程有限公司广东梅州 514000
        摘要：以某矿山地下开采转露天开采为例，设计主要针对采空区顶板处理（放顶）方案，包括预留采空区顶板前（即放顶前）的台阶缓冲爆破开采、顶板区段划分、爆破崩落顺序以及爆破崩落顶板和矿柱的爆破工艺参数进行设计。
        关键词：地下开采转露天开采；采空区顶板处理；顶板；矿柱；爆破
        1.工程概况
        某矿山原为地下开采，后经申请变更，扩大了矿区范围，变更了开采方式，由原来地下开采转为露天开采。
        2.采空区处理方案
        采空区处理包括两部分内容：（1）预留采空区顶板前的台阶控制爆破开采，即放顶前的台阶控制爆破开采；为了确保后续采空区顶板处理（放顶）的作业安全，也是为了预留采空区顶板前（即放顶前）的开采台阶爆破本身作业安全需要，开采台阶高度的选择要能保证预留的采空区顶板厚度符合安全顶板厚度要求；台阶控制爆破开采采用常规爆破工艺，但要保证此开采层台阶爆破不损坏预留的采空区顶板，保证采空区顶板的完整和稳定性。
        （2）采空区的顶板处理（放顶）爆破工艺。
        3采空区顶板处理（放顶）方案
        3.1采空区放顶区段划分
        对采空区顶板的崩落，必须实行分区段有序放顶。区段的划分要符合如下原则：
        （1）同一处顶板若厚度相同或相近，且矿柱支撑条件以及拟采用的爆破方法也相同或相近时可划分为同一区段内。因采空区状态条件决定某一部分顶板只能采用同时爆破崩落，否则将会导致待爆破顶板在非常不稳定、危险的悬臂状态下进行包括钻孔在内的爆破作业，那么这一部分顶板必须划分在同一区段内。
        （2）安全矿柱的爆破从理论上讲，可分割在1个或多个顶板区段内与各相应区段顶板同时（可采用毫秒延时）爆破，但为了确保矿柱的有效支撑作用，提高放顶爆破作业的安全性，防止因矿柱的多次爆破影响矿柱保留部分的稳定性和实际承载能力，所以本设计原则上要求矿柱的划分或分割次数越少越好。对于小截面矿柱最好划分在一个顶板区段内与该区段顶板最后同时（可采用毫秒延时）爆破。对于较大截面的矿柱，当其设计划分或分割在多个顶板区段内时，也必须根据每个区段的放顶效果和该区段所含矿柱的爆破效果，尤其是矿柱实际爆破破坏范围和保留部分矿柱的稳定性和支撑能力等情况，确定矿柱保留部分的的重新划分或分割。
        3.2采空区放顶顺序设计
        一般放顶顺序原则是先崩落顶板，后爆破矿柱。
        3.3采空区放顶爆破工艺
        （1）采空区放顶爆破根据区段划分采用深孔放顶爆破方案，即根据顶板厚度（一般为13～25m），确定炮孔深度10～21m，炮孔底部离采空区顶板留设3～4m作爆破抵抗线，以保证采空区顶板的顺利崩落。
        （2）本方案设计采用大排距、大孔距布孔方式、连续的装药结构形式进行放顶爆破，只要求达到崩落顶板的目的，不考虑爆破块度。
        （3）安全矿柱因放顶工艺安全要求而分区段（或分次）与顶板同时爆破时，为了提高爆破效果、保护矿柱保留部分的稳定性，以及降低爆破震动，按小排距、小孔距的控制爆破布孔参数布孔，并设计采用间隔装药结构，严格控制爆破装药量。
        4放顶深孔爆破参数设计
        4.1单独崩落顶板时爆破参数设计
        顶板单独崩落爆破时，因炸药单耗较小，在不考虑爆破块度的情况下可设计大孔距、大排距的孔网参数、连续装药结构。这样既可以提高钻孔作业的安全性，也能提高放顶效率。顶板单独崩落爆破时的布孔及装药结构参见示意图1。

图1：顶板单独崩落爆破时炮孔布置及装药结构示意图

        如图1，设计布孔及装药参数如下：
        顶板厚度H=13～25m
        炮孔间距a=5～6m；
        炮孔排距b=6～7m；
        顶板底部最小抵抗线h=3～4m；
        炮孔深度L=10～21m。
        当顶板钻孔穿透时，设计采用空气间隔器封孔，然后进行装药，参见示意图2。
        取单位炸药消耗q=0.16～0.18kg/m3；根据不同的布孔参数计算单孔装药量，在确保堵塞长度要求的情况下，根据需要是否调整布孔参数。
        4.2顶板与安全矿柱同时崩落时爆破参数设计
        根据采空区顶板安全处理要求，在分区段进行崩落时，有时存在该区段顶板或该区段部分顶板与矿柱或部分矿柱同时进行崩落爆破的情况。此时顶板部分的爆破参数与上述4.1中相同。但其中矿柱的爆破要分两种情况设计爆破参数，一种情况是最后一部分矿柱与区段中顶板同时崩落，此时矿柱的爆破可视为常规爆破，此处不予设计；还有一种情况是需要保留部分截面矿柱为其它区段顶板提供支撑。此时为了保护矿柱保留部分不受爆破损坏，应设计采用小孔距、小排距的控制爆破方案，其布孔方式及装药结构如图3所示，图中是二列炮孔布置的情况。

        图3：顶板与部分安全矿柱同时崩落时炮孔布置及装药结构示意图
        如图3，设计布孔及装药参数如下：
        L=20～28m
        a=3.5～4.5m
        b=3.0～4.0m
        取单位炸药消耗q=0.18～0.20kg/m3；根据不同的布孔参数计算单孔装药量。装药结构可采用空气间隔装置进行空气间隔装药，也可采用砂土进行间隔装药（如图4所示）。当采用空气间隔装药时，上下装药应同时起爆破，当采用砂土间隔装药时，上下装药可采用毫秒延期爆破，如图3所示。

        5.结论
        本文针对某矿山地下开采转露天开采采空区处理方案及放顶爆破设计，一方面可以对有限的矿山资源加以利用，另一方面对地下开采转露天开采遇到的问题提出合理的解决方案。
        参考文献：
        [1]崔晓荣、喻鸿、郑炳旭.地下开采转露天复采关键技术与应用[M].北京：冶金工业出版社，2019.
        [2]雷晓娜.地下转露天开采的采空区处理工艺[J].长沙：世界采矿快报，1999.
        [3]刘献华.地下转露天开采的主要安全隐患与技术对策[J].安徽：金属矿山，2002.
        [4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华人民共和国国家标准化管理委员会．GB6722—2014爆破安全规程［S］．北京：中国标准出版社，2015．
        [5]刘荣春.地下开采转露天开采工程岩体的失稳危害与控制技术[J].北京：有色金属矿山部分，2005.
        Treatment scheme of goaf and design of Caving Blasting in a mine from underground mining to open pit mining
        Abstract：Taking a mine from underground mining to open-pit mining as an example，the design mainly focuses on the scheme of goaf roof treatment（caving），including bench buffer blasting mining before the reserved goaf roof（i.e.before caving），roof section division，blasting caving sequence and blasting process parameters of blasting caving roof and pillar.
        Keywords：Underground mining to open pit mining，goaf roof treatment，roof，pillar，blasting