袁華山

(陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司木龍溝鐵礦)

中深孔爆破技術(shù)在中厚礦體開采中的應(yīng)用

袁華山

(陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司木龍溝鐵礦)

在中厚礦體開采中，選擇上向垂直扇形中深孔分段空?qǐng)龇ㄩ_采方案，采用上向垂直扇形中深孔爆破技術(shù)，通過選擇合理的爆破參數(shù)，優(yōu)化爆破網(wǎng)絡(luò)，甲、乙排扇形孔錯(cuò)開布置，大孔底距爆破設(shè)計(jì)，避免前排孔爆破后破壞后排孔，降低了大塊率，提高了回采率，有效控制了爆破效果和爆破成本，實(shí)現(xiàn)了中深孔爆破分段落礦，階段出礦的采礦工藝。

中厚礦體 深孔爆破 參數(shù)選擇 分段爆破

陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司木龍溝鐵礦中厚礦體選擇上向垂直扇形中深孔分段空?qǐng)龇ㄩ_采方案，應(yīng)用上向垂直扇形中深孔爆破技術(shù)，分段爆破落礦，階段出礦。采場(chǎng)沿礦體走向布置，礦塊長度50 m，寬度為礦體水平厚度10～23 m，階段高度50 m，分段高度15 m，頂柱高度5 m，底柱高度12 m，間柱寬度10 m，采用雙塹溝雙進(jìn)路底部結(jié)構(gòu)。采場(chǎng)自上而下劃分為1 050，1 035，1 020 m 3個(gè)分段。1 050，1 035 m 分段中深孔鑿巖巷位于礦體走向中心線，1 020 m 分段中深孔鑿巖巷(塹溝巷)布置于礦體上、下盤邊界，用于上向中深孔鑿巖、爆破，形成塹溝和桃形礦柱。1 050，1 035 m分段切割巷垂直礦體走向布置，切割天井布于礦體上、下盤邊界，爆破形成切割槽。采場(chǎng)天井布于間柱中間，采場(chǎng)運(yùn)輸巷位于1 020 m中段礦體走向中線，垂直采場(chǎng)運(yùn)輸巷布置出礦進(jìn)路，與塹溝道垂直聯(lián)通，形成雙塹溝雙進(jìn)路底部結(jié)構(gòu)，開采順序自上而下逐分段爆破落礦。采場(chǎng)落礦結(jié)束后，存窿礦石經(jīng)塹溝溜入出礦進(jìn)路，1 m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)鏟裝出礦。

1 上向垂直中深孔分段礦房法

上向垂直中深孔分段礦房法采場(chǎng)布置見圖1。

1.1 爆破方案

采場(chǎng)回采順序自上而下逐步分段梯段式中深孔爆破，采用切割槽中深孔爆破，塹溝道中深孔爆破、分段回采中深孔爆破。同一分段自采場(chǎng)北西端切割槽開始，后退式逐排爆破落礦。為了爆破作業(yè)安全，上分段較下分段超前爆破1～2排孔。切割槽由最上一個(gè)分段(1 050 m)開始，將1 050，1 035，1 020 m分段自上而下切通，形成爆破自由空間，便于爆破落礦。

圖1 上向垂直中深孔分段礦房法(空?qǐng)龇?采場(chǎng)布置

1—運(yùn)輸巷；2—天井；3—塹溝巷；4—鑿巖巷；5—底柱；6—間柱；7—頂柱；8—切割井；9—天井聯(lián)絡(luò)巷；10—出礦進(jìn)路；11—崩落礦石；12—中深孔(排距1.5 m)

1.1.1 切割槽中深孔爆破

為了控制采幅，提高回采率，分段采礦中深孔鑿巖巷沿礦體走向中心線布置，切割鑿巖巷垂直礦體走向，位于采場(chǎng)北西端，切割井布于切割巷兩端礦體上、下盤邊界，各分段切割槽在同一近垂直剖面上，便于采礦中深孔爆破崩礦。采用扇形三孔中深孔爆破切割槽，排距1.2 m，上下分段切通(見圖2)。槽內(nèi)部分礦石由各分段運(yùn)出，保證正常切槽爆破作業(yè)。

1.1.2 采礦中深孔爆破

各分段采礦中深孔爆破由采場(chǎng)北西端切割槽開始，實(shí)施后退式上向扇形中深孔爆破，自上而下梯段式，上分段超前下分段1～2排孔，采用毫秒微差非擠壓爆破，減少礦石大塊率(大塊率控制在20%)。起爆方法為毫秒導(dǎo)爆管雷管—導(dǎo)爆索起爆粉狀防水銨油炸藥。根據(jù)礦山生產(chǎn)需求，確定爆破作業(yè)量。

1.1.3 塹溝道中深孔爆破

采用上向扇形中深孔在塹溝道內(nèi)爆破，形成受礦、溜礦塹溝，采場(chǎng)運(yùn)輸巷兩邊的塹溝形成桃形礦柱，將采場(chǎng)運(yùn)輸巷、出礦平巷保護(hù)其下，保證采場(chǎng)安全放礦與出礦。

圖2 切割槽中深孔布置

1—分段切割巷；2—切割井；3—塹溝道；4—穿脈巷；5—采場(chǎng)運(yùn)輸巷；6—分段深孔鑿巖巷；7—桃形礦柱；8—切割槽深孔；9—傾斜切割井；10—頂柱

1.2 爆破參數(shù)

爆破參數(shù)主要包括孔徑、最小抵抗線、孔距、炸藥單耗、單排孔裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、堵塞等(封孔)。

(1)孔徑。選用YG-90型深孔鑿巖機(jī)，孔徑為65,70 mm。

(2)最小抵抗線(W)。根據(jù)礦巖的堅(jiān)固性、孔徑、炸藥條件、補(bǔ)償空間大小等因素選?。篧=23-30d，取1.5 m。

(3)孔距。孔距指孔底距a1和孔口藥包頂端處垂距a2?？椎拙嗫筛鶕?jù)密集系數(shù)和最小抵抗線確定：

a1=mW,

(1)

式中,m為密集系數(shù)，1.0～1.2，對(duì)于扇形孔可增大至1.5～2.0，取1.5。

實(shí)際孔底距為2.00～2.25(孔徑65 mm)，采用藥包頂端間距等于最小抵抗線，確定藥包頂端處垂距及充填(封堵)長度。

(4)鉆孔深度。根據(jù)采幅寬度即礦體水平厚度、分段高度，取扇形孔深10～16 m。

(5)炸藥單耗。根據(jù)礦石堅(jiān)固性系數(shù)f=8～16，采用粉狀銨油炸藥，非擠壓爆破，確定炸藥單耗為0.91 kg/m3(其中一次為0.7 kg/m3，二次為0.21 kg/m3)。

(6)單排孔裝藥量。根據(jù)炸藥單耗和采幅崩礦體積，計(jì)算(非擠壓爆破)扇形深孔每排孔裝藥量為470.93 kg。

(7)裝藥結(jié)構(gòu)。采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，用BQJ-100型裝藥器將導(dǎo)爆索送入孔底，風(fēng)壓調(diào)至0.3～0.4 MPa，高壓風(fēng)裝藥，黃泥封堵，孔口封堵深度1.5,2.5 m，邊孔和中孔封堵深度1.5 m，由兩側(cè)任意一個(gè)邊孔起按1.5,2.5 m間隔預(yù)留封孔長度，裝藥結(jié)束時(shí)封孔。嚴(yán)格按要求封孔，不但可減少因孔口過分集中裝藥影響后排孔爆破，而且可以節(jié)省炸藥30～60 kg，降低爆破成本。

1.3 垂直扇形炮孔設(shè)計(jì)

在采幅范圍內(nèi)，根據(jù)已選定的孔底距和孔口藥包頂端處垂直距離等爆破參數(shù)，設(shè)計(jì)上向垂直扇形中深孔施工圖。

1.3.1 切割槽炮孔設(shè)計(jì)

1.3.1．1 1 020 m分段切割槽

1 020 m分段采用上向垂直扇形中深孔，形成塹溝和桃形礦柱，采場(chǎng)運(yùn)輸巷、出礦進(jìn)路位于桃形礦柱之下，形成雙塹溝雙進(jìn)路底部結(jié)構(gòu)。為了保護(hù)塹溝和桃形礦柱，1 020 m分段按采礦設(shè)計(jì)施工兩條傾斜切割井，傾角大于38°，斷面4 m2(2 m×2 m)，兩傾斜天井相交于1 035 m分段中深孔鑿巖巷。切槽時(shí)，鑿巖人員由1 035 m深孔鑿巖巷進(jìn)入傾斜切割井內(nèi)，由下而上淺孔向下擴(kuò)頂，至1 035 m分段深孔鑿巖巷切通，形成1 020 m分段切割槽(見圖2)。

1.3.1.2 1 035，1 050 m分段切割槽扇形孔設(shè)計(jì)

1 035，1 050 m分段切割槽采用三孔垂直上向扇形孔爆破形成。分段采礦中深孔鑿巖巷布于礦體走向中線，切割巷垂直礦體走向布置，位于采場(chǎng)北西端，切割井位于切割巷兩端礦體上盤和下盤邊界。切割井寬2 m，孔底距1 m，排距1.2 m，設(shè)計(jì)扇形孔。

爆破切槽時(shí)，1 050，1 035 m分段兩邊各爆兩排，采用毫秒導(dǎo)爆管雷管-導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆粉狀銨油炸藥切槽。切割槽見圖2。

1.3.2 采礦中深孔設(shè)計(jì)

采礦中深孔設(shè)計(jì)分為分段采礦中深孔設(shè)計(jì)和塹溝中深孔設(shè)計(jì)。

1.3.2.1 分段采礦中深孔設(shè)計(jì)

1 050，1 035 m分段采礦中深孔采用甲、乙排上向垂直扇形中深孔布置，根據(jù)礦體水平厚度變化確定采幅。在采幅范圍內(nèi)，按爆破參數(shù)設(shè)計(jì)甲排孔。先確定中心孔位于采幅中心線，由中心孔兩側(cè)按照孔底距逐孔設(shè)計(jì)完甲排孔。乙排孔按甲排設(shè)計(jì)交錯(cuò)布置。上向垂直扇形中深孔排孔設(shè)計(jì)(見圖3)。

1.3.2.2 塹溝道中深孔設(shè)計(jì)

按照礦石最小安息角(大于38°)確定塹溝邊孔和桃形礦柱邊界，以塹溝邊孔開始，按孔底距設(shè)計(jì)其他扇形孔，礦體上盤邊孔傾角應(yīng)滿足放礦不卡漏，放礦通暢(見圖1)。按甲、乙排孔交錯(cuò)布置設(shè)計(jì)甲、乙排孔。

1.3.3 上、下分段排孔對(duì)接

上分段兩側(cè)邊孔與下分段上向孔不能穿通，其間距為1.2～1.5 m。為保證設(shè)計(jì)采幅內(nèi)礦石安全崩落，兩側(cè)扇形孔設(shè)計(jì)0.5 m線孔。

圖3 分段采礦中深孔布置

1—運(yùn)輸巷；2—塹溝道；3—分段鑿巖巷；4—底柱；5—頂柱；6—出礦進(jìn)路；7—甲排中深孔；8—乙排中深孔

1.4 爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

上向垂直扇形中深孔采用齊排齊響，逐分段進(jìn)行切槽、回采中深孔爆破。根據(jù)切割槽，采礦中深孔爆破分為切槽、分段采礦、塹溝爆破網(wǎng)絡(luò)。

1.4.1 切割槽中深孔爆破網(wǎng)絡(luò)

1 020 m分段采用淺孔切槽、淺孔爆破。在1 050，1 035 m分段切割巷切槽時(shí)，以兩切割井為自由空間，排距1.2 m，1 050 m分段超前爆破一次，上下兩分段可同時(shí)爆破。在同一分段切槽時(shí)，一側(cè)第一排孔3根導(dǎo)爆索用1段毫秒導(dǎo)爆管聯(lián)接，第二、節(jié)三根導(dǎo)爆索用4段毫秒導(dǎo)爆管雷管連接，兩段導(dǎo)爆管雷管由一枚毫秒導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)，另一側(cè)兩排孔導(dǎo)爆索聯(lián)接方式相同。用兩枚延期導(dǎo)爆管雷管將兩側(cè)切槽導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)，用一根起爆導(dǎo)爆管與起爆器聯(lián)接，按爆破命令準(zhǔn)時(shí)起爆。按此爆破網(wǎng)絡(luò)爆完1 050，1 035 m分段切槽爆破。

1.4.2 分段采礦中深孔爆破網(wǎng)路

爆破順序自上而下，每次爆1排，上分段超前下分段爆破一次，上下分段可同時(shí)爆破，也可分次爆破，爆破網(wǎng)絡(luò)按一個(gè)分段爆破一排孔設(shè)計(jì)，見圖4。

圖4 1 050 m分段扇形孔布置

1—裝藥長度；2—堵塞長度；3—導(dǎo)爆管雷管；4—起爆器導(dǎo)線；5—連接導(dǎo)爆索

1 050 m分段共設(shè)計(jì)17個(gè)上向垂直扇形孔，用一根主導(dǎo)爆索將17根支導(dǎo)爆索并聯(lián)，用兩枚起爆毫秒導(dǎo)爆管雷管串聯(lián)，主起爆導(dǎo)爆管一端與兩枚起爆導(dǎo)爆管雷管連接，另一端引至起爆地點(diǎn)與起爆器聯(lián)接，按爆破指令準(zhǔn)時(shí)起爆。

1.4.3 塹溝爆破網(wǎng)絡(luò)

塹溝爆破在采場(chǎng)運(yùn)輸巷兩側(cè)塹溝道內(nèi)進(jìn)行。為了保證爆破質(zhì)量和桃形礦柱安全，兩側(cè)塹溝同時(shí)爆破，每次爆破一排，兩側(cè)爆破聯(lián)接與分段采礦中深孔爆破網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方式相同，不同的是將兩側(cè)兩枚起爆毫秒導(dǎo)爆管雷管連接一起，用主導(dǎo)爆管引至起爆安全地點(diǎn)，與起爆器聯(lián)接，按爆破指令起爆。

2 爆破效果及注意事項(xiàng)

2.1 爆破效果

(1)塹溝。以中深孔爆破形成的塹溝，溜礦、放礦暢通，速度快，比淺孔形成塹溝安全可靠，滿足了采礦需求，保證了底部結(jié)構(gòu)相關(guān)的采場(chǎng)運(yùn)輸巷、出礦平巷的安全。

(2)采用甲、乙排交錯(cuò)扇形孔設(shè)計(jì)，前后排交錯(cuò)爆破崩落礦石，避免了前排孔爆破破壞后排孔，降低了礦石大塊率，提高了生產(chǎn)效率。

(3)經(jīng)過2012—2013年的實(shí)踐，在中厚礦體開采中，選擇合理爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)絡(luò)，采用中深孔爆破技術(shù)可以達(dá)到上向垂直扇形中深孔分段空?qǐng)龇ǚ桨傅脑O(shè)計(jì)要求，采礦回采率達(dá)到82.41%，貧化率10%～15%，爆破成本控制在9.35元/t，實(shí)現(xiàn)了中深孔爆破安全標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

(4)采用分段中深孔鑿巖爆破，作業(yè)人員在分段中深孔鑿巖巷、塹溝道內(nèi)鑿巖爆破，空氣暢通、清新，安全可靠。與無底柱分段崩落法相比，提高了回采率，降低了貧化率；與淺孔留礦法相比，保證了各類作業(yè)人員工作環(huán)境無污染。

2.2 注意事項(xiàng)

(1)在采用中深孔爆破技術(shù)落礦中，各分段爆破前應(yīng)先放出1/3的崩落礦石，保證后排孔的爆破補(bǔ)償空間；采用了甲、乙排孔布置設(shè)計(jì)，利于交錯(cuò)爆破爆力破碎崩落礦石，降低礦石大塊率。

(2)調(diào)整裝藥風(fēng)壓，控制堵塞(封孔)深度，降低爆破成本。BQJ-100型裝經(jīng)器裝藥時(shí)風(fēng)壓調(diào)到0.3～0.4 MPa。若高于0.4 MPa時(shí)，一方面孔內(nèi)易形成空孔，裝藥量不足，影響爆破效果；另一方面因風(fēng)壓過大，難控制裝藥量，使部分炸藥噴射孔外，每排孔浪費(fèi)30～60 kg炸藥。

(3)在塹溝道內(nèi)中深孔爆破時(shí)，要求采場(chǎng)運(yùn)輸巷兩側(cè)塹溝道中深孔爆破齊排齊響，保證底部結(jié)構(gòu)安全和各分段已落礦石放礦通暢。

(4)根據(jù)礦山企業(yè)采礦生產(chǎn)計(jì)劃及時(shí)設(shè)計(jì)，安排中深孔爆破，滿足采礦生產(chǎn)任務(wù)要求。

2014-07-01)

袁華山(1956—)，男，工程師，726104 陜西省洛南縣。