小排距大孔底距爆破技术在马坑铁矿的应用_张艾华.pdf

小排距大孔底距爆破技术在马坑铁矿的应用张艾华(福建马坑矿业股份有限公司,福建 龙岩市 3 6 4 0 2 1)摘 要:传统的中深孔爆破参数均采用较为固定的排距及孔底距,前后排位置基本一致,爆破能量分布不均匀,使得爆破后矿石块度不均匀,增加破碎成本。为确保爆破后的块度均匀,降低二次破碎成本,提高出矿效率,减少凿岩米数,在原爆破方案基础上,对爆破参数进行优化设计,提出了小排距大孔底距的设计思路,并进行试验研究。研究结果表明,前后排炮孔呈奇偶排交错布置,使得爆破时能量分布更均匀,减少中深孔凿岩量及炸药量的同时,也使得矿石块度更加均匀,大大节约了成本,工业试验取得了良好效果。关键词:排距;大孔底距;中深孔爆破;交错布置;大块率0 引言本次选取的工业试验地点为马坑铁矿西区矿体,位于5 8#7 0#勘探线,1 0 02 0 0m水平之间,该矿体分为+1 2 7m分段、+1 4 6m分段、+1 6 5m分段,分段高度约1 9m;各个分段均是在矿体中间布置中盘运输巷,每隔1 5m布置一条进路,采场宽度为1 5m,厚度为矿体厚度,切割巷沿着矿体的顶、底板方向布置,并在每个矿房切割巷中掘进一个3m 2m的切割天井,提供中深孔落矿爆破自由面。该区域矿体岩性较差,矿体下盘为F 2断层与矿体接触带,裂隙十分发育;在矿体上盘及下盘相接的围岩分别以灰岩及砂岩为主。西区矿体倾角为5 0 7 0,矿体底板倾角约5 0,顶板倾角为5 0 7 0。矿体的平均厚度约5 0m,最大厚度为1 2 0m。矿石的平均品位T F e为3 5.2%,矿石的普氏系数为1 0 1 4。1 采矿工艺1.1 采矿方法马坑铁矿西区1 0 02 0 0m水平之间采用分段凿岩阶段矿房嗣后充填方法采矿,该采矿方法主要适用于倾角大于3 5、厚度大于2 0 0m的矿体。矿块内分两步骤回采,先采矿房、待矿房充填达到强度后再采矿柱。矿房、矿柱回采均从上盘矿岩接触面拉切割槽开始,向下盘后退式回采。上分段超前下分段。在分段凿岩巷道中进行凿岩、爆破,凿岩采用华泰C Y T C 7 6型中孔凿岩台车钻凿中深孔,在拉底堑沟内采用4m3铲运机集中出矿。回采顺序为隔三采一(即同时回采的两个采场需间隔三个采场以上距离),共布置3个分段,分段采场宽度为1 5m,采场采高为5 7m。在各分段钻凿上向扇形中深孔,最低出矿水平的扇形中深孔边孔角度约为5 0,其他分段的上向扇形中深孔边孔角度为3 0。回采进路布置在采场中间,切割巷布置在进路的端部矿体中。采矿方法布置如图1所示。横剖面9#3 进路纵剖面图1 采矿方法布置1.2 爆破工艺爆破炸药采用乳化粒状铵油炸药,使用B Q FI S S N1 6 7 1 2 9 0 0C N4 3 1 3 4 7/T D采矿技术 第2 3卷 第2期M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l.2 3,N o.22 0 2 3年3月M a r.2 0 2 3DOI:10.13828/ki.ckjs.2023.02.0391 0 0装药器装药,输药管直径为3 2mm,利用高压风管直接往炮孔输送炸药,并在炮孔的最底端装起爆弹头,在弹头内装起爆雷管与乳化炸药,然后接入指定的起爆器引爆。炮孔的装药系数为7 5%8 0%,乳化粒状铵油炸药装药密度在0.9 0.9 5g/c m3之间。每次爆破3 4排炮孔,使用毫秒延时导爆管雷管起爆网路。在实际生产过程中,存在矿石破碎块度分布不均,火工品消耗量较大,需要多次二次解大块才能达到出矿要求,严重制约装矿效率等问题。故为了提高矿山的出矿效率,实现强采强出,必须进一步优化爆破参数,解决爆破块度不均的问题,以提高出矿效率,缩短采空区暴露时间,确保采空区安全。2 爆破技术方案2.1 爆破技术参数计算(1)最小抵抗线的确定。根据经验公式,最小抵抗线的取值为:坚硬矿石,W=(2 5 3 0)d;中硬矿石,W=(3 0 3 5)d;较软矿石,W=(3 54 0)d。其中,W为最小抵抗线,d为中深孔炮孔直径。(2)孔底距的确定。根据经验公式,孔底距与最小抵抗线的关系为:a=mW(1)式中,a为孔底距,m为炮孔密集系数,扇形炮孔密集系数一般取1 2。(3)每米炮孔装药量C的确定。C=14(d2)(2)式中,d取0.0 8m;为装药密度,取=0.9g/c m3。经计算,华泰C Y T C 7 6型中孔凿岩台车每米炮孔装药量C约为4.5k g/m。(4)排孔装药量Q的计算。Q=CLK(1+B)(3)式中,L为炮孔总长度,m;K为装药系数,取7 5%;B为炸药损失率,取5%(5)炸药单耗。q=Qs w(4)式中,s为炮孔预定崩落的矿岩面积,m2;w为炮孔排距,m;q为炸药单耗,k g/m3。2.2 原爆破方案2.2.1 厡爆破参数设计考虑到马坑铁矿的铁矿石为坚硬矿石,最小抵抗线按2 5倍的孔径取值,最终确定进路排距为2.0m。切割槽因空间较小,夹制作用较大,取正常排距的8 0%,即切割巷中排距取1.6m。由于靠近切割天井方向上的炮孔会遇到自由面小且补偿空间小等问题,故在靠近该位置设有加强排炮孔,加强排排距为0.8 1.0m。炮孔密集系数取1.11.2,即孔底距取2.22.4m。2.2.2 爆破存在的问题该爆破参数设计较保守,且前后排炮孔位置对应,爆破能量分布不均匀,在爆破过程中存在如下问题。(1)爆破后矿石块度不均匀,虽然大块率较低,但是出现较多粉状矿石或部分过大块矿石,增加二次破碎的难度。(2)炮孔布置较密集,引发的问题就是单次爆破装药炮孔数量多,一次爆破使用炸药量多,爆破震动大,特别是在节理构造发育的采场,容易引发采场顶板及边帮的垮塌,进一步引发大块的产生,增加二次破碎的工作量,同时也严重影响出矿效率及出矿安全。(3)过大的炸药爆破能量,容易对未爆破区的邻近排炮孔造成破坏,增加下次装药的难度及安全隐患,甚至使下次的第一排炮孔无法装药,需要靠邻近的第二排炮孔直接爆破,从而增加大块的产生概率。2.3 优化后的爆破方案马坑铁矿以往均按以上爆破参数进行爆破,产生了以上各种问题,为解决以上问题,马坑铁矿通过对爆破理论的再次研究,并借鉴类似矿山的解决方式,最终选择采用小排距大孔底距的布孔方式进行试验,即前后排炮孔呈奇偶排交错布置,同时加大炮孔孔底距。切割巷布置方式与原方案一致。2.3.1 理论分析根据爆破破碎机理,采用前后排炮孔呈奇偶排交错布置,爆破时可使后一排爆破的能量作用在前一排两个炮孔中间的岩体上,使其产生类似预裂爆破的效应。小排距大孔底距奇偶排炮孔交错布置爆破,避免了反射波能的重叠,使矿岩受到的拉伸应力分布更加均匀,从而使矿岩的片裂作用更加均匀;由于增大了孔底距,延长了爆破能量作用在矿体上的时间,加强了径向裂隙的延伸,同时后排的爆破能量95张艾华:小排距大孔底距爆破技术在马坑铁矿的应用又直接作用在前一排已产生裂隙的矿体上,既降低了大块产出率,又保证了良好的破碎效果。2.3.2 小排距大孔底距参数选取在小排距大孔底距布孔时,排距的取值按以上经验公式取最低值,最终确定进路排距取值为2m。炮孔密集系数取1.3 1.5,按公式(1),即孔底距取2.6 3m,一般取2.8m,也可根据实际布孔情况在2.6 3m之间调整,并奇偶排炮孔相互交错布置,使爆破能力作用在前后排未布置炮孔的中间,以提高爆破能量的利用率。2.4 炮孔设计原方案与优化后的凿岩炮孔设计对比如图2所示。(a)原方案(b)优化后方案图2 原方案与优化后方案的中深孔布置3 主要技术经济指标分析3.1 优化后的爆破效果经过以上优化,并进行了工业试验,取得了良好的效果,已在马坑铁矿推广小排距大孔底距的应用。两种爆破方案的现场实际爆破技术指标见表1。表1 两种爆破方案的技术指标方案单排凿岩米数/m单排装药量/k g炸药单耗/(k g/t)大块率/%原方案2 0 9.87 6 5.40.4 12 5小排距大孔底距方案1 6 7.66 4 3.60.3 43 4注:方案均是在宽度为1 5m,分段高度约为1 9m的矿房中比较,每排炮孔崩矿量均一致。由表1可知,采用小排距大孔底距方案时,每排炮孔凿岩米数比原来降低了2 0%,单排爆破炸药量比原来降低了1 6%,炸药单耗比原来降低了1 7%,大块率更加均匀稳定,没出现爆破过粉碎现象,而且优化爆破参数后的爆破对未爆破区的下一排炮孔的破坏现象次数更少。优化后的爆破参数在降低凿岩、爆破成本的同时,也大大增加了凿岩效率及装药效率,减少了作业时间及劳动强度。同时采场垮塌量也比以前有明显的减少。3.2 小排距大孔底距技术要求小排距大孔底距方案在马坑铁矿的中深孔爆破工业试验取得了成功,并已推广使用,在实行过程中的其他技术要求如下。(1)不同岩性的中深孔矿房在落矿的过程中崩矿步距都有所不同,但一般情况下都是固定的,在切割巷落矿过程中一般每次崩矿步距为3 4排,进路爆破的每次崩矿步距是3排,但在遇到岩石比较松软时,为了防止后面的炮孔错位变形,甚至垮落冒顶,每次崩矿步距会增加至3 5排。(2)切割巷中每排炮孔使用的雷管一般分为两段,靠中间的炮孔(也就是自由面比较大的地方)使用毫秒延期时间比较短的雷管,爆破过程中首先起爆,靠巷道外侧的炮孔,使用毫秒延期时间比较长的雷管,爆破过程中随后起爆;进路爆破过程中同排使用的雷管一般也只有两段,但如果步距崩矿在25排时,就要使用更多不同段数的雷管。(3)为了在中深孔爆破中达到最好的效果,设计中深孔扇型炮孔时,两侧的炮孔孔底距可以适当小点,中间的炮孔孔底距可以适当大些,原因是两侧06采矿技术2 0 2 3,2 3(2)炮孔会受周围岩石阻力的影响,而中间的炮孔自由面相对大些。在做切割巷炮孔设计时,最好选用双发射中心,一般是在切割巷与进路交汇处向切割巷移动0.6 0.8m,选一个发射中心,打一个7 5 8 5 的炮孔。要严格控制上下分段的矿体界限以及矿体顶底的界限,这样可以减少矿石的贫化率和增大矿石的回采率。(4)中深孔凿岩质量的好坏,严重影响爆破的效果。在爆破前需对已凿岩的中深孔质量进行验收,对于炮孔偏斜大于2%、施工长度不够的炮孔,需重新补孔。对于已堵塞的炮孔须进行疏通,无法疏通时也应重新补孔,以确保炮孔施工质量与设计基本一致。4 结论采用奇偶排交错布置的小排距大孔底距加大了爆破能量的利用率,使得矿石块度更加均匀,有效减少了二次破碎火工品消耗量,增加出矿效率。爆破参数优化后减少了中孔凿岩量、爆破炸药使用量,在大大降低凿岩、爆破成本的同时,也减少了爆破对采场顶板边帮的破坏作用。小排距大孔底距的使用,不但从技术层面上进一步确保了矿山开采本质安全,而且大大降低了采矿成本。参考文献:1 时浩然,李晓东,任庆伟.小抵抗线宽孔距爆破技术在石人沟铁矿的应用J.矿业工程,2 0 2 2,2 0(0 3):2 5-2 8.2李林军,史秀志,胡洪文,等.地下金属矿山扇形中深孔孔网参数优化研究J.矿冶工程,2 0 2 2,4 2(0 3):1 0-1 3+1 7.3王成龙,周鑫,赵兴东,等.下向扇形中深孔爆破在三山岛金矿的应用J.有色矿冶,2 0 2 1,3 7(0 4):1 8-2 1.4解文强,张奇,刘声雷.胶结充填采矿法在金岭铁矿的应用C/智慧矿山 绿色发展 第二十六届十省金属学会冶金矿业学术交流会论文集,2 0 1 9:2 7-3 0.D O I:1 0.2 6 9 1 4/c.c n k i-h y.2 0 1 9.0 5 7 8 2 4.5武成刚.大孔距小排距爆破技术在巴润矿裂隙岩层中的应用D.包头:内蒙古科技大学,2 0 1 5.6陶冠,周波,伍垂志,等.无底柱分段崩落法在那林金矿倾斜中厚矿体的应用J.金属矿山,2 0 1 3(1 0):2 8-3 1.7莫荣世.小抵抗线大孔底距爆破技术在铜坑矿的应用J.矿业研究与开发,1 9 9 7(0 4):5 8-6 0.(收稿日期:2 0 2 2-0 7-0 7)作者简介:张艾华(1 9 8 6),男,福建龙岩人,工程师,主要从事矿山采矿技术技术工作,E-m a i l:6 2 7 6 2 1 7 6 4 q q.c o m。16张艾华:小排距大孔底距爆破技术在马坑铁矿的应用