黃昌全，周祥云，陳德炎

(廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西 南丹縣 547207)

0 引 言

礦山采礦工藝[1]由小型生產(chǎn)設(shè)備發(fā)展到如今中大型設(shè)備，已逐步實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械化生產(chǎn)的模式，要實(shí)現(xiàn)高效的大型機(jī)械化采礦模式，就必須要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)掘、強(qiáng)采、強(qiáng)出的生產(chǎn)管理模式；“強(qiáng)采”作為礦山“三強(qiáng)”生產(chǎn)模式的重要因素之一，而采場(chǎng)爆破質(zhì)量則是影響強(qiáng)采的主要因素。要實(shí)現(xiàn)高效的采礦生產(chǎn)工藝，解決采場(chǎng)爆破質(zhì)量問(wèn)題迫在眉睫。采場(chǎng)爆破質(zhì)量涉及炸藥性能、出礦管理、裝藥施工、起爆方式等技術(shù)管理內(nèi)容。銅坑礦作為國(guó)家特大型地下開(kāi)采錫礦山，年產(chǎn)錫原礦量達(dá)220萬(wàn)t，采用大型無(wú)軌設(shè)備采出礦，多中段、多采礦方法聯(lián)合開(kāi)采的方式進(jìn)行采礦。礦山經(jīng)過(guò)多年采礦技術(shù)更新發(fā)展，采場(chǎng)爆破質(zhì)量[2]問(wèn)題逐步顯現(xiàn)，成為影響銅坑礦井下采出礦工作的瓶頸。為解決這一問(wèn)題，根據(jù)目前采場(chǎng)爆破存在的問(wèn)題，從炸藥性能、出礦管理、裝藥施工、起爆方式等方面展開(kāi)分析研究，改進(jìn)爆破施工工藝，建立一套較為完善的井下采場(chǎng)爆破工藝優(yōu)化技術(shù)方案，從而有效解決了生產(chǎn)過(guò)程中的爆破質(zhì)量問(wèn)題，提高了礦山生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 采場(chǎng)爆破現(xiàn)狀及裝藥工藝分析

1.1 采場(chǎng)概況及爆破現(xiàn)狀

目前銅坑礦主要回采92號(hào)礦體，礦石以層狀礦化節(jié)理脈狀礦化為主，其次為團(tuán)塊狀、結(jié)核狀、透鏡狀、浸染狀礦化，礦床中各類礦石均較穩(wěn)固，礦石抗壓強(qiáng)度為126～156 MPa，礦石鑿巖性差，爆破性好，爆破塊度均勻。

銅坑礦主要采用無(wú)底柱分段崩落法和空?qǐng)龇ㄟM(jìn)行回采，采場(chǎng)參數(shù)為：分段高度：12～20 m，回采進(jìn)路寬度：8.5～15 m，回采步距：2.4～3 m，炮孔孔徑為Φ90 mm,炮孔邊角角度21°～52°，孔深一般控制在22～26 m，孔底距為1.1～1.2倍抵抗線。多個(gè)采場(chǎng)在回采爆破過(guò)程中均出現(xiàn)爆破后裂而不碎，形成立槽、隔板、隔墻，爆破時(shí)由于過(guò)度擠壓，僅沿炮孔面開(kāi)裂或形成立槽，礦巖未破碎，出現(xiàn)沖炮、半爆、懸頂?shù)痊F(xiàn)象[3]。高分段采場(chǎng)和采用束狀孔拉槽爆破時(shí)出現(xiàn)帶炮、沖炮、懸頂?shù)惹闆r較多。

1.2 裝藥施工工藝

目前銅坑礦采用BQ-100高風(fēng)壓裝藥器，人工進(jìn)行裝藥施工，裝藥密度為0.95～1.0 g/cm3；為增加炸藥的粘性，降低炸藥的返粉率，在巖石膨化硝銨炸藥中添加10.2%的柴油。裝藥施工時(shí)，炮孔全孔裝入導(dǎo)爆索，高精度起爆毫秒管捆綁在距孔口2～3 m處的導(dǎo)爆索上，導(dǎo)爆索全部裝入孔內(nèi)。

1.3 影響爆破質(zhì)量原因

1.3.1 炸藥性能

巖石膨化硝銨炸藥性能決定其做功能力，影響炸藥性能因素較多，特別是炸藥的孔隙度[4]，影響炸藥是否完全爆轟。在裝藥過(guò)程中，添加了10.2%的柴油進(jìn)行攪拌，柴油滲進(jìn)巖石膨化硝銨炸藥的孔隙內(nèi)，導(dǎo)致巖石膨化硝銨炸藥內(nèi)部孔隙變小，炸藥無(wú)法完全爆轟；炸藥起爆感度降低，完全引爆巖石膨化硝銨炸藥并使之達(dá)到穩(wěn)定爆轟所需的最低起爆沖能變大，導(dǎo)致采用8#工業(yè)雷管及導(dǎo)爆索不能滿足巖石膨化硝銨炸藥的最低起爆沖能，影響炸藥的正常起爆和爆轟傳播。添加柴油后炸藥的粘性加大，采用高壓風(fēng)將炸藥裝入炮孔內(nèi)后，裝藥密度大于0.95～1.0 g/ cm3，超過(guò)了最佳裝藥密度，導(dǎo)致炸藥內(nèi)部的空氣間隙變小[5-6]，影響炸藥正常傳爆，爆速下降，當(dāng)爆速下降到臨界爆速時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)拒爆、半爆、熄爆等現(xiàn)象。炸藥感度降低后，所需的起爆沖能變大，起爆沖能達(dá)不到炸藥穩(wěn)定爆轟所需的起爆能，降低了炸藥的爆速；炸藥所需要的起爆沖能不足，導(dǎo)致炸藥在爆轟傳爆過(guò)程中反應(yīng)不充分，放熱量減少，降低爆熱，爆轟傳播不穩(wěn)定而降低爆壓，致使炸藥的做功能力降低[7]。加入過(guò)量柴油后，炸藥的性能已經(jīng)發(fā)生本質(zhì)改變，影響炸藥的感度、爆速、爆熱、爆壓、殉爆距離等，降低了炸藥對(duì)周圍介質(zhì)的做功能力，影響采場(chǎng)爆破效果。

1.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)和裝藥施工及出礦管理

采場(chǎng)分段高度20 m，回采進(jìn)路寬8～12 m，部分孔深達(dá)到26 m，排距為2.4 m，孔底距為2.6～2.8 m。部分邊孔由于回采進(jìn)路較小，孔底部分礦巖炮孔控制不均；同時(shí)由于炮孔過(guò)深，鑿巖施工難度大，造成施工時(shí)炮孔孔底孔徑變小,且易形成弧形孔。

炸藥感度降低后，采用原來(lái)的裝藥方式，未加工起爆藥包，加上添加柴油時(shí)炸藥攪拌不均勻，致使裝藥密度不均衡，起爆沖能不足，影響炸藥爆速及爆轟的傳爆。

相鄰回采進(jìn)路在回采爆破時(shí)，未按要求同時(shí)進(jìn)行回采，造成同一個(gè)采場(chǎng)相鄰回采進(jìn)路未能均衡出礦。不按等量均衡順序進(jìn)行放礦[8-9]，破壞放礦橢球體的完整性[10]，廢石提前混入，按截止品位的出礦管理辦法要求，必須進(jìn)行回采爆破，造成出礦不充分，爆破阻力大，從而影響爆破效果，礦石回收率變低。

2 工藝研究及改進(jìn)措施

2.1 炸藥性能研究分析

2.1.1 炸藥性能試驗(yàn)

在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)拌好柴油的炸藥進(jìn)行取樣，進(jìn)行油相檢測(cè)。同一批次生產(chǎn)的炸藥添加不同比例的柴油，分別進(jìn)行炸藥性能測(cè)試，檢測(cè)炸藥爆速、殉爆通過(guò)率、雷管引爆主藥卷率等情況。試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

炸藥性能檢測(cè)分析：未加柴油的膨化炸藥檢測(cè)時(shí)，2組主爆藥卷均可起爆，兩組爆速分別為3311、3247 m/s，3組藥卷殉爆距離測(cè)試均可通過(guò)3 cm。添加5%柴油檢測(cè)時(shí)，2組主爆藥卷均可起爆，兩組爆速分別為3333、3311 m/s，3組藥卷殉爆距離均通過(guò)3 cm。添加7%柴油檢測(cè)時(shí)，2組主爆藥卷只有1組可起爆，爆速為1137 m/s，另1組藥卷出現(xiàn)半爆，3組殉爆檢測(cè)，主爆藥卷半爆。添加10%柴油檢測(cè)時(shí)，2組主爆藥卷均出現(xiàn)半爆，未檢測(cè)到爆速數(shù)據(jù)，3組殉爆檢測(cè)，主爆藥卷半爆。

用未加柴油的巖石膨化炸藥做主爆藥頭，可引爆添加7%和10%柴油的藥卷。

表1 炸藥試驗(yàn)方案

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，從施工現(xiàn)場(chǎng)取回的樣品和對(duì)添加不同比例柴油的炸藥的爆速變化情況、殉爆通過(guò)率、雷管引爆主藥卷率見(jiàn)圖1。

圖1 添加不同柴油比例后炸藥性能變化情況

通過(guò)對(duì)炸藥性能檢測(cè)得出，在裝藥施工時(shí)炸藥添加柴油比例不得超過(guò)5%，添加柴油比例超過(guò)5%后，炸藥性能發(fā)生急劇變化。

2.2 施工工藝改進(jìn)措施

2.2.1 改變單孔起爆方式

孔內(nèi)添加起爆藥包，起爆雷管先引爆起爆藥包，起爆藥包再引爆孔內(nèi)炸藥，同時(shí)全孔都裝入導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆索在孔口采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)連接，形成雙保險(xiǎn)起爆網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)加工起爆藥包，增強(qiáng)起爆沖能，全孔裝入導(dǎo)爆索，采用復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)增加起爆沖能，穩(wěn)定爆轟傳播，復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)提高網(wǎng)絡(luò)傳爆可靠性，消除單孔拒爆現(xiàn)象。復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖2。

圖2 起爆網(wǎng)絡(luò)

2.2.2 改變裝藥施工方式和加強(qiáng)出礦管理

降低柴油比例后，上向孔裝藥時(shí)炸藥返粉大，通過(guò)對(duì)返粉炸藥收集篩選后重新再利用，減少了炸藥的損失。改變裝藥模式，技術(shù)員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督[11]裝藥工退裝藥管速度，不得兩人同時(shí)退管，嚴(yán)防因退管速度不均勻?qū)е卵b藥密度不均勻。

同一個(gè)采場(chǎng)相鄰回采進(jìn)路均衡出礦[12]，幾條相鄰回采進(jìn)路同時(shí)進(jìn)行爆破回采，對(duì)每條回采進(jìn)路出礦量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[13]，根據(jù)出礦量和出礦截止品位綜合管理采場(chǎng)出礦，以實(shí)現(xiàn)加速出礦端部礦巖的流動(dòng)性，降低邊孔爆破阻力，從而提高爆破效果。

3 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)炸藥性能測(cè)試，確定炸藥添加柴油的最佳比例，同時(shí)通過(guò)對(duì)起爆方式、起爆網(wǎng)絡(luò)及出礦管理等方面的改進(jìn)；經(jīng)施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，井下采場(chǎng)爆破拒爆、沖炮、立槽、懸頂?shù)痊F(xiàn)象已經(jīng)減少，爆破質(zhì)量得到有效提高。通過(guò)總結(jié)試驗(yàn)得出以下主要結(jié)論：

(1) 巖石膨化硝銨炸藥添加超過(guò)5%的柴油后，炸藥的敏感度、爆速、殉爆距離等性能參數(shù)發(fā)生急劇變化，炸藥爆炸做功能力下降顯著。在采場(chǎng)爆破時(shí)柴油添加比例不得超過(guò)5%，以確保炸藥性能穩(wěn)定。

(2) 采用起爆藥包引爆炸藥，提高起爆沖能，提供足夠的起爆沖能保證炸藥傳爆穩(wěn)定；全孔裝入導(dǎo)爆索，保證爆轟在孔內(nèi)正常傳播和起爆同時(shí)性，保證孔內(nèi)炸藥爆轟傳播穩(wěn)定。

(3) 采場(chǎng)爆破和出礦進(jìn)行統(tǒng)一管理，建立出礦臺(tái)賬，通過(guò)均衡出礦增加礦巖的流動(dòng)性，給擠壓爆破提供有效碎脹空間，降低爆破阻力。

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