劉汝勇 葉會(huì)師 王 寧

(河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司灤縣司家營鐵礦有限公司)

裝藥結(jié)構(gòu)是調(diào)整炸藥能量分布和控制爆破效果的重要手段［1］。為提高爆破效果，很多學(xué)者通過理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用空氣間隔裝藥可降低爆破生產(chǎn)成本、改善爆破效果、降低爆破振動(dòng)效應(yīng)［2］。鑒于此，灤縣司家營鐵礦在地下采場(chǎng)中深孔爆破中，進(jìn)行了孔口預(yù)留間隔裝藥試驗(yàn)，探討了在不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦石硬度情況下的孔口預(yù)留間隔裝藥爆破技術(shù)的可行性。

1 簡介

灤縣司家營鐵礦有限公司隸屬于河北鋼鐵集團(tuán)，是大型礦山采選聯(lián)合企業(yè)，礦區(qū)鐵礦石產(chǎn)于前震旦系變粒巖中屬鞍山式沉積變質(zhì)鐵礦床。以勘探線劃分為北區(qū)和南區(qū)，其中北區(qū)位于S6～N34勘探線，全長為4 km。一期工程主要開發(fā)北區(qū)的Ⅱ、Ⅲ采場(chǎng)。Ⅱ采場(chǎng)設(shè)計(jì)采用露天開采，Ⅲ采場(chǎng)設(shè)計(jì)采用地下開采，位于S6～N4勘探線。采用豎井與斜坡道聯(lián)合開拓方式，設(shè)計(jì)開采能力200萬t/a，已開拓至－180 m水平。采用無底柱分段崩落采礦法開采，中段高度 60 m，分段高度 12 m，進(jìn)路間距12.5 m，2 m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦。采場(chǎng)爆破采用BCJ4型混裝乳化炸藥車進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝藥及爆破作業(yè)。

2 采礦爆破現(xiàn)狀

2.1 中深孔爆破

原中深孔落礦工藝采用YGZ-90型鑿巖機(jī)配TJ25臺(tái)架，在分段巷道中穿鑿直徑60 mm垂直上向扇形中深孔，BQF-100型裝藥器現(xiàn)場(chǎng)裝藥，中深孔爆參數(shù)見表1，中深孔爆破設(shè)計(jì)見圖1。由于裝藥人員操作水平參差不齊和返粉率高影響，為保證裝藥密度，預(yù)留孔口長度達(dá)不到1.5 m，用半秒延期導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)，落礦過程中經(jīng)常出現(xiàn)眉線破壞、覆蓋層過早下降、火工品消耗高、下排孔裝藥困難等現(xiàn)象。特別是眉線破壞后，下排炮孔處頂板抬升且破碎，穩(wěn)固性變差，給安全生產(chǎn)帶來隱患。

表1 中深孔爆破參數(shù)

圖1 中深孔爆破設(shè)計(jì)(單位:m)

2.2 原因分析

裝藥過程中孔口預(yù)留填塞長度不合理，造成爆破時(shí)對(duì)眉線沖擊較大，使眉線破壞嚴(yán)重;不掌握現(xiàn)場(chǎng)巖石地質(zhì)結(jié)構(gòu)，裝藥時(shí)未考慮裂隙、節(jié)理、斷層及加泥層對(duì)沖擊波的影響。

3 孔口預(yù)留間隔裝藥

針對(duì)以上井采中深孔爆破存在的問題，除邊孔及中心孔裝藥較滿外，其余各孔間距控制在1/2孔底距之內(nèi)［3］;為避免眉線破壞導(dǎo)致的一系列問題，采用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥車在地面站將炸藥半成品裝滿后，開至地下爆破現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行炸藥混制，每孔定量裝藥，實(shí)現(xiàn)孔口空孔間隔預(yù)留裝藥。該炸藥為黏稠膏狀，能有效掛在上向孔壁上，實(shí)現(xiàn)耦合裝藥，裝藥過程中無掉落炸藥現(xiàn)象，提高了線裝藥密度，改善了爆破效果，降低了采場(chǎng)大塊率，改善了礦石回采率經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)［4］。

3.1 孔口預(yù)留間隔裝藥參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，通過在采場(chǎng)進(jìn)行大量試驗(yàn)，收集每排爆破位置的每排裝藥量、每孔裝藥量、孔口預(yù)留裝藥長度、爆破材料消耗量、采場(chǎng)大塊數(shù)量等相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析，優(yōu)化調(diào)整中深孔爆破方案，在孔口間隔預(yù)留不同的裝藥長度，空孔長度取值為2.5～5 m，孔口孔間裝藥距離控制在1/2的孔底距范圍之內(nèi)，下排炮孔眉線得到有效保護(hù)，在保證爆破后滿足鏟裝要求礦石塊度的前提下，炸藥單耗明顯降低，回采率、貧化率指標(biāo)得到改善提高。優(yōu)化后中深孔爆破參數(shù)見表2。

3.2 建立中深孔爆破參數(shù)數(shù)據(jù)庫

通過對(duì)不同礦石類型、不同礦巖硬度系數(shù)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)中深孔鉆鑿驗(yàn)收數(shù)據(jù)的收集及爆破前透孔實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分組試驗(yàn)爆破，將收集到的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如原生礦、氧化礦、斷層、破碎帶、炮孔完好、炮孔破壞等不同情況進(jìn)行分析總結(jié)，建立中深孔爆破參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為該礦及同類型中深孔爆破提供數(shù)據(jù)支撐。

表2 優(yōu)化后孔口預(yù)留間隔裝藥中深孔爆破參數(shù)

4 結(jié)語

孔口預(yù)留間隔裝藥技術(shù)經(jīng)過司家營鐵礦的應(yīng)用及改進(jìn)，使井采車間爆破中存在的眉線破壞問題得到基本解決，經(jīng)濟(jì)參數(shù)得到明顯改善:炸藥單耗由原來的0.81 kg/t下降到0.62 kg/t，回采率提高了7.8個(gè)百分點(diǎn)。從試驗(yàn)結(jié)果看，仍有改善的可能，但要注意中間孔預(yù)留長度的控制，避免“搭橋”爆破事故的發(fā)生。同時(shí)爆破參數(shù)的選取除了和地質(zhì)條件有關(guān)外，還受其他條件的影響，要具體問題具體分析，不能照抄照搬。

［1］ 朱紅兵.空氣間隔裝藥爆破機(jī)理及理論研究［D］.武漢:武漢大學(xué)，2006.

［2］ 張潔升.底部空氣柱緩沖裝藥結(jié)構(gòu)在底板找平爆破中的應(yīng)用研究［J］.爆破，2011，28(3):46-49.

［3］ 解世俊.金屬礦床地下開采［M］北京:冶金工業(yè)出版社，1992.

［4］ 劉犀斌，王勝利.現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥技術(shù)在司家營地下鐵礦的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011(10):80-81.