唐鐵軍 陳五九 劉發(fā)平 黃小忠 周 磊

(馬鋼集團姑山礦業(yè)公司)

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·實用技術·

白象山鐵礦礦房爆破技術

唐鐵軍 陳五九 劉發(fā)平 黃小忠 周 磊

(馬鋼集團姑山礦業(yè)公司)

在白象山鐵礦礦房爆破中應用邊壁控制及下向中深孔聯(lián)合爆破技術以高效回采礦石，同時減小爆破對礦房邊幫的破壞，確保鏟運機在穩(wěn)固的邊幫下進行出礦作業(yè)，使12 m段高分段空場嗣后充填采礦法得以成功應用，對于類似礦山有一定的參考價值。

控制爆破 中深孔爆破技術 分段空場嗣后充填采礦法

白象山鐵礦礦巖質(zhì)量依據(jù)《工程巖體分級標準》(GB/T 50218—2014)均為III、IV級，礦巖中的工程均需支護，2015年支護成本為采礦成本的14%。礦體賦存于中等含水地層中，多條斷層導通含礦層與含礦層上部的強含水層，因工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件及緩傾斜、垂直厚度小的礦體產(chǎn)狀的限制，2015年第四季度以前用上向進路充填法采礦，采切比達5 m/kt，采礦效率低，采切比高、支護費用高，礦山經(jīng)營艱難。為降低采切比及支護費用、提高采礦效率，在工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件較好、礦體產(chǎn)狀合適的區(qū)域，研究并設計了低成本、高效率的12 m段高的分段空場嗣后充填采礦法[1]。該方法能否成功應用，取決于礦房爆破后8.5 m高的無支護邊幫的穩(wěn)固性能否允許鏟運機安全地進行出礦作業(yè)。為確保分段空場嗣后充填法取得理想效果，本研究對礦房爆破技術進行分析。

1 爆破方案安全技術要求

白象山鐵礦礦房寬6 m，高12 m，其中鑿巖巷道高3.5 m，臺階高8.5 m(圖1)?？紤]礦房爆破效果對出礦作業(yè)的安全及高效性、相鄰二步礦房回采、鑿巖臺車工作參數(shù)的影響，對爆破方案的安全技術要求為：①礦房爆破后兩側及切割槽端壁應穩(wěn)定，確保鏟運機安全出礦；②下向孔須前傾，爆破后礦石向前拋擲，爆堆遠離8.5 m高的臺階面并相對集中，塊度應均勻，二次破碎量小，便于鏟運機高效出礦，在臺階底部可安全出礦；③下向鑿巖臺車鉆孔時與鑿巖巷道邊幫的工作距離為0.3 m，邊孔須外傾，以確保下向孔爆破區(qū)域的寬度盡可能接近鑿巖巷道寬度(即礦房寬度)，盡可能回收更多礦石，利于相鄰二步礦房安全回采；④爆破參數(shù)應最優(yōu)，采取分段起爆方式，最大限度降低爆破對相鄰礦房的振動影響，降低爆破器材消耗量[2]。

圖1 白象山鐵礦礦房示意(單位：m)

2 爆破方案

2.1 礦房中深孔爆破方案

白象山鐵礦礦巖堅固性系數(shù)為8～12，屬于中等堅硬巖石，炮孔排距1.75～2.10 m。參考國內(nèi)一些礦山采用的炮孔直徑和炮孔排距的取值情況(表1)，可得白象山炮孔排距的取值范圍為1.5～2.5 m，經(jīng)多次試驗，本研究將排距逐步放大至1.8 m。對于平行深孔，深孔密集系數(shù)為0.8～1.1，結合采場寬度為6 m的情況，經(jīng)多次試驗，確定孔距為 2 m。

表1 炮孔直徑與炮孔排距對應值

2.2 邊壁控制爆破方案

切割槽邊壁采用光面爆破技術，礦房兩側采用預裂爆破技術，兩者共同點是在礦房兩側及端壁各布置一排密集孔，采用小藥量不耦合裝藥方式，不堵塞炮孔；不同點是切割槽邊壁孔后于主爆孔起爆，礦房邊孔先于主爆孔起爆。線裝藥密度與極限抗壓強度、孔徑存在如下關系：

式中，q1為線裝藥密度，g/m；σc為極限抗壓強度，MPa；d為炮孔直徑，mm。

白象山礦石σc為107.6 MPa(96.2～140.0 MPa)，d為70 mm，將其代入上式，可得q1為238.9 g/m，經(jīng)多次試驗，最終取q1為400 g/m，即將φ32 mm乳化藥卷用膠帶牢固綁扎于導爆索上，每米綁扎2支，礦房邊孔孔底1 m雙倍裝藥。邊孔間距為0.56～0.84 m，根據(jù)實際情況取0.8 m，根據(jù)采場寬度(6 m)及主爆孔孔網(wǎng)參數(shù)的布設情況，經(jīng)多次試驗，邊孔炮孔與主爆孔的間距取0.7 m。

2.3 光面爆破與中深孔聯(lián)合爆破方案

光面爆破與中深孔聯(lián)合爆破形成切割槽方案如圖2～圖4所示。切割槽爆破參數(shù)如表2所示，此外，需導爆索97 m，φ32 mm藥卷38.2 kg，銨油炸藥123.5 kg，雷管5個。

圖2 切割槽布孔(單位：m)

2.4 預裂爆破與中深孔聯(lián)合爆破方案

預裂爆破與中深孔聯(lián)合爆破回采礦房方案如圖5～圖8所示。礦房爆破參數(shù)如表3所示，此外，導爆索190 m，φ32 mm藥卷80.4 kg，銨油炸藥282 kg，雷管4個。

圖3 切割槽裝藥結構(單位：m)

圖4 切割槽起爆網(wǎng)絡

圖5 礦房回采布孔(單位：m)

圖6 礦房剖面(單位：m)

孔號孔徑/mm傾角/(°)孔深/m裝藥長度/m裝藥量/kg線裝藥密度/(kg/m)裝藥結構堵塞長度/m雷管段別炮孔個數(shù)雷管/個炸藥量/kg光爆孔a70-876.004.51.80.4間隔裝藥914225.2掏槽孔b70-904.003.010.53.5連續(xù)耦合1.011210.5掏槽孔c70-904.003.010.53.5連續(xù)耦合1.034842.0空孔d70-904.534輔助孔e70-904.003.010.53.5連續(xù)耦合1.054842.0主爆孔f70-904.503.010.53.5連續(xù)耦合1.074842.0

圖7 礦房回采裝藥結構(單位：m)

圖8 礦房起爆網(wǎng)絡

3 結 語

分析了白象山鐵礦爆破方案設計的安全技術要求，對爆破方案進行了優(yōu)化設計，并進行了爆破參數(shù)優(yōu)化，最終確定了12 m段高分段空場嗣后充填采礦法的邊壁控制爆破方案及下向中深孔聯(lián)合爆破方案，對于類似礦山有一定的參考價值。

表3 礦房爆破參數(shù)

[1] 鄒 俊，邱 宇，劉加冬.分段空場嗣后充填采礦法在南北洺河鐵礦的應用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2016(2)：11-13.

[2] 于亞倫.工程爆破理論與技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

2016-05-24)

唐鐵軍(1984—)，男，工程師，243182 安徽省馬鞍山市當涂縣太白鎮(zhèn)。