张  溢
                                                       (江西铜业集团公司德兴铜矿，江两德兴，334224)
摘要：德兴铜矿坑采转露采后，遗留下大面积未处理的多个采空区，给露天开采带来安全威胁和生产难度。本文在研究采空区地质条件、分布特征的基础上，结合露采的现有生产技术条件，选择安全、可靠、经济的露人爆破方案处理采空区。文中详细阐述了有关爆破参数的确定，以及爆破处理采空区应注意的具体事项，具有借鉴价值。
关键词：露天矿；采动空区；井巷空区；台阶爆破；充填处理
1前言
德兴铜矿是中国最大的露天铜矿，目前开采铜厂、富家坞两个采区，年采剥总量达1．255亿吨，已形成日采选矿石13万吨的生产能力。采矿采用16．8m³、19．9m³和35m³电铲，250mm孔径牙轮钻机、230t电动轮汽车等大型设备进行作业^[1]。由于历史原因，在露天开采境界遗留大面积未及时充填处理的采空区，给露天开采带来安全威胁。为了确保露天开采的顺利进行，及时对地下采空区进行处理十分必要。
2采空区概况
铜厂采区的采空区2012年已经处理完。富家坞采区采空区主要分布西南部410～200m标高之问，有井巷空区(如平巷、竖井)和采动空区(空洞)两类空区。
井巷空区保存完好，分布在富家坞采区1号勘探线至15号勘探线，高程在410～210m标高之间，有隧道、平硐、巷道、竖井四种类型。主糖断面尺寸为高2．4m、宽2．6分层与分段巷道断面尺寸为高2．2m、宽2．2m，残存人行通风井断面尺寸为3．0m×2．5m，溜矿井断面尺寸为2．0m×2．0m^[2]。
采动空区是由于坑采出矿石，但上覆岩层未充分塌陷而形成。富家坞采区残存11处空洞，分布于415～237m标高。最大空洞为6号空洞，其体积为57041m³；最小空洞为9号空洞，其体积为3939m³；所有空洞总体积为210680m³。空洞高度在10～50m之间(如图l所示)。

                                                              
3采空区处理方案
3．1处理方案选择的要求
露天矿对采空区的处理主要是消除隐伏空洞和残留井巷空间，同时还要消除空区内以及周边隐伏的矿(岩)柱，以确保露采作业的安全^[3]。因此，采空区处理方案应当满足以下要求：
(1)适合各种类型空区的形态和各种矿岩分布，保证处理效果和处理过程中作业人员和设备的安全。
(2)要充分利用现有的露采工艺和设备，减少工程投资，降低处理费用。
(3)提高处理效率，缩短处理周期，减少对露采生产的影响。
3．2采动空区的处理
采用露天随台阶爆破而充填空区的方法处理采动空区^[4]。该方法的工艺是：当露天台阶下降到一定标高时(满足安全厚度的要求)，布置炮孔，以空洞为自由面进行爆破，爆破后达到消除空洞的目的。为满足安全厚度要求，需在空洞所属台阶(空洞顶部标高所在的台阶)的上部台阶对空洞进行爆破预处理。处理后，在空洞所属台阶对空洞进行全面处理。空洞揭露后，如没有完全填实，可用推土机或前装机填满压实。在空洞处理过程中，应做好空区的标定、安全标志及台阶布孔、装药等工作。
随着台阶的下降，空区的顶板(或顶部)距台阶面越来越近，根据空区处理安全厚度的要求，对空区(特别是较大的空洞)要进行标定，树立安全标志牌，尽可能减少设备、人员进入空区上方。空洞空区标定边界线，平巷空区标定巷道中心线，竖井空区标定断面中心点。在标定的前提下，要及时地对空区进行爆破处理，消除安全上的隐患。
在空区的上方作业时，应先由推土机开路，对于较危险的区域作业时，推土机可通过钢丝绳串联作业，若前一台陷下大，后一台可以把它拉上来，作业设备事先要拴上钢绳牵引定位，在含泥量大松散体上作业，事先要铺垫块石，碾压整平。
3．3井巷空区的处理
根据采空区调查结果，塌陷区外的井巷空区(如平巷、竖井)大部分保存完好，井巷空区的存在对露天开采主要有两个方面的影响：(1)影响穿爆作业，若炮孔打穿井巷，会造成爆破中的“漏药”和“漏气”现象，“漏药”则浪费炸药，“漏气”则影响爆破质量；
(2)有些残存井巷顶板(顶部)距所属台阶上部平盘较近，当露采下降到此台阶作业时，由于残存井巷上覆岩层较薄易塌陷，将会导致设备和人员的陷落，成为露天开采的安全隐患。因此，必须选择经济、可行、安全的方法与措施，以消除井巷空区对露采的影响及安全上的隐患。
残存巷道的处理方案与空洞处理方案类似，也采用露天台阶随采爆破法，即随着露天开采台阶的下降，调整台阶布孔参数，爆破后处理采空区。
井巷空区状况复杂、深浅不一，根据钻机作业的轴压变化确定采空区出现位置及类型：上部打穿巷道、中部打穿巷道和底部打穿巷道，如图2所示。

                                                 
经过大量的现场施工经验总结，针对采空区出现位置采用以下方式装药：
(1)上部位置出现采空区的炮孔，采取底部正常装药，并在采空区的部位使用隔离器和编织袋间隔开空洞再充填，充填高度控制在6m以上(如图3所示)。

                                                                   
(2)中间位置出现采空区的炮孔，底部正常装药，在巷道顶部使用隔离器进行隔离，使用编织袋进行装药，保证6m的充填高度，以达到破碎上部岩石的作用(如图4所示)。

                                                                
(3)底部位置出现采空区的炮孔，在沿炮孔排的方向上距离炮孔3m处的两侧各加打一个炮孔，孔深控制在距离巷道顶板上方2m左右，加打的炮孔按实际孔深进行装药，保证6m的充填高度(如图5所示)。

                                                               
4综合措施   
露天随台阶爆破处理采空区，在爆破施工过程必须注意以下几点：
(1)穿透孔的处理。穿透孔易造成在爆破中“漏药”和“漏气”现象。因此，对穿透炮孔要记录穿透点标高，调整装药设计；在装药前对穿透孔进行堵塞。堵塞方法可有毛竹堵塞，利用3～4根毛竹捆在一起，放入孔内，再填入炮泥。毛竹长度依下部空区高度而定。也可采用特制塑料装药袋，装药袋下部装炮泥，吊放入炮孔内，塞紧。此外VCR法孔底堵塞所采用的木楔法也可采用。
(2)安全厚度。安全厚度指采空区顶部至采空区预处理台阶上部平盘的垂直距离。安全厚度的确定主要考虑采空区上覆岩石性质(岩性、松散系数等)和下部采空区规模(高度、体积等)等因素。安全厚度的取值应满足覆岩松散系数而产生的补偿空间能基本填满下部空区。采空区安全厚度的公式为：安全厚度=空洞高度／(覆岩松散系数-1)，并根据空洞体积进行适当调整，即安全厚度一般取空洞高度的3倍。
(3)采空区的标定。随着台阶的下降，采空区的顶板距台阶面越来越近，根据采空区处理安全厚度的要求，对采空区(特别是较大的空洞)要进行标定，树立安全标志牌，尽可能减少设备、人员进入空区上方。空洞空区标定边界线，平巷空区标定巷道中心线。在标定的前提下，要及时地对空区进行爆破处理，消除安全上的隐患。
5结语
采空区处理问题在地下开采转露天开采矿山中普遍存在，它不仅影响矿山正常生产秩序，而且关系到矿山开采的安全。对于采空区处理，露天随台阶爆破而充填采空区是有效、经济的处理方案。该方案技术简单、进度快、处理费用低；处理施工的各项作业均在地面进行，工作条件好、作业安全；在处理过程中，还可以对采空区进行补充探测，因此可靠性较高。德兴铜矿采用露天随台阶爆破处理采空区，采空区的爆破质量得到明显的改善，2012～2013年富家坞采区采空区全年累计大块率分别为0．37％和0．30％，较2010年的采空区全年累计大块率0．40％有明显降低(没有采用露天随台阶爆破处理采空区)。
参考文献
[1]李国平．德兴铜矿富家坞采区坑采空区处理方案探讨[J]．铜业工程，2008(3)：1l，15～18
[2]吴志军．富家坞矿区井下采空区调查研究[J]．有色金属(矿山部分)，2007(5)：49～51．
[3]李科．银山矿露天采区内采空区的爆破处理[J]．矿冶，2002(4)：13～17．
[4]王森．德兴铜矿坑采转露采采空区的处理[J]．铜业工程，1996(1)：7～14．
摘自《中国爆破新进展》