劉 猛

(金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司潼金項(xiàng)目部，陜西 潼關(guān) 714300)

應(yīng)用研究·黑色礦山·

地下采場(chǎng)中深孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉 猛

(金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司潼金項(xiàng)目部，陜西 潼關(guān) 714300)

為改善地下采場(chǎng)爆破效果，依據(jù)首云鐵礦礦巖特性及開采現(xiàn)狀，對(duì)中深孔爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，確定了各參數(shù)的取值范圍。工業(yè)試驗(yàn)表明，采用優(yōu)化的爆破參數(shù)后，礦石塊度更加均勻，提高了爆破質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。

雙機(jī)芯鑿巖； 中深孔爆破； 參數(shù)設(shè)計(jì)； 工業(yè)試驗(yàn)

1 工程概況

首云鐵礦位于北京巨各莊鎮(zhèn)境內(nèi)，于2010年由露天轉(zhuǎn)入地下開采。礦體主要為磁鐵礦，呈黑灰至灰褐色、塊狀、中粗粒他形、半自形粒狀集合體，部分呈良好的自形晶。礦體傾角為51°～78°，平均厚度21.6m，礦石密度為3.3t/m3。

由于巖體比較破碎，且采空區(qū)分段較高，為縮短礦塊回收時(shí)間，確保作業(yè)人員施工安全，減小礦石損失貧化，采用中深孔分段鑿巖礦房一次爆破崩落方式回采。對(duì)于厚度大于20m的礦體，采場(chǎng)垂直礦體走向布置，回采進(jìn)路間距15m。對(duì)于厚度小于20m的礦體，采場(chǎng)沿礦體走向布置。階段高60m，分段高15m，礦塊長(zhǎng)60m，在下盤設(shè)出礦聯(lián)絡(luò)巷。為此，將理論分析與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相結(jié)合，確定采場(chǎng)中深孔最優(yōu)爆破參數(shù)，為礦山安全高效開采提供指導(dǎo)。

2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 炮孔布置方式

由于受現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件限制，中深孔爆破主要分扇形布置與平行布置兩種形式[1]，見圖1。由于扇形布置采準(zhǔn)量小、炮孔布置靈活、鉆機(jī)移動(dòng)次數(shù)少，因此采用扇形布孔方式。

2.2 炮孔直徑

合理的炮孔直徑有利于提高爆破質(zhì)量，減少炸藥成本，且可充分發(fā)揮鑿巖設(shè)備效率[2]。采用Simba 1354鑿巖臺(tái)車雙機(jī)芯布置打上向扇形中深孔，保證炮孔均在同一排面上，以提高爆破效率、降低大塊率，炮孔直徑為76mm。對(duì)位于斷層附近的炮孔，使用102mm大孔施工，以盡量減小斷層對(duì)炮孔的影響。

圖1 中深孔布置示意圖

2.3 最小抵抗線

最小抵抗線指藥包中心與最近自由面的最短距離，反映各排間孔網(wǎng)密度[1]。對(duì)于堅(jiān)硬巖石，由式(1)確定：

W=(25～35)d

(1)

式中：W——最小抵抗線；

d——炮孔孔徑。

由式(1)計(jì)算可知：W為1.90～2.66m。同時(shí)參照大多數(shù)礦山采用的最小抵抗線對(duì)應(yīng)的孔徑，見表1[2]，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件進(jìn)行修正，W取值約為1.8m。

表1 不同炮孔直徑下的最小抵抗線選取表[2]

2.4 孔底距

孔底距指從較淺炮孔底部至相鄰較深炮孔的垂直距離，反映同排間孔網(wǎng)密度[3]，由式(2) 確定：

a=mW

(2)

式中：a——孔底距；

m——炮孔密集系數(shù)；

W——最小抵抗線。

首云鐵礦炮孔密集系數(shù)經(jīng)多次調(diào)整為1.0～1.2，由式(2)計(jì)算可得a為1.8～2.16m，實(shí)際取值為2.1m。

2.5 單位炸藥消耗量

單位炸藥消耗量指爆破單位體積礦巖所消耗的炸藥量，取決于礦巖可爆性[4]，由式(3)確定：

(3)

式中：q——炸藥單耗；

Q——每排炮孔總炸藥消耗量；

W——最小抵抗線；

S——扇形孔崩礦面積。

首云鐵礦炸藥單耗為0.541kg/t，但由于不同地段礦巖性質(zhì)相差較大，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.6 堵塞長(zhǎng)度

炮孔堵塞能延長(zhǎng)炸藥對(duì)礦巖作用時(shí)間，使炸藥充分反應(yīng)，提高炸藥利用率，并減少有毒氣體的產(chǎn)生[5]，由式(4)確定：

L=(0.4～0.8)W

(4)

經(jīng)計(jì)算得到首云鐵礦爆破堵塞長(zhǎng)度L為0.72～1.44m。相鄰孔堵塞長(zhǎng)度交錯(cuò)布置，使孔口炸藥不過(guò)于集中。不僅可減少裝藥量，而且降低孔口炸藥單耗，見圖2。

圖2 炮孔堵塞示意圖

2.7 微差時(shí)間

微差時(shí)間由式(5)確定[6]：

Δt=KPW(24-f)

(5)

式中： Δt——微差時(shí)間；

f——巖石堅(jiān)硬系數(shù)；

Kp——巖體裂隙系數(shù)。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，計(jì)算微差時(shí)間為16～22ms。

3 中深孔爆破現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

根據(jù)計(jì)算得到的中深孔爆破參數(shù)，在首云鐵礦Ⅲ礦帶-31～-1m分段的5#采場(chǎng)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。

3.1 起爆信號(hào)

爆破的警戒信號(hào)為4次，均由總指揮下令后發(fā)出。

(1)第一次為預(yù)告信號(hào)。在裝藥堵塞完畢起爆前30min發(fā)出，警戒人員開始工作，要求無(wú)關(guān)人員和警戒區(qū)閑雜人員撤到安全區(qū)外，警戒人員應(yīng)提前30min到達(dá)警戒點(diǎn)。

(2)第二次為準(zhǔn)備信號(hào)。在起爆網(wǎng)路聯(lián)接并檢查完畢，確認(rèn)警戒區(qū)內(nèi)無(wú)人員，各警戒點(diǎn)警戒無(wú)誤后發(fā)出。

(3)第三次為爆破信號(hào)。在準(zhǔn)備信號(hào)發(fā)出后5min內(nèi)發(fā)出，發(fā)出后即由總指揮下達(dá)倒計(jì)數(shù)起爆令，合閘起爆。

(4)第四次為解除信號(hào)。確認(rèn)爆破后現(xiàn)場(chǎng)安全后發(fā)出，以恢復(fù)工作秩序。

3.2 施工準(zhǔn)備

(1)檢查炮孔是否符合規(guī)范。

(2)檢查爆破現(xiàn)場(chǎng)是否有不安全隱患。

(3)檢查風(fēng)管、裝藥管是否正常，將炸藥、起爆器材等提前放至預(yù)定地點(diǎn)。

3.3 起爆藥包的加工

藥包加工應(yīng)在作業(yè)面附近安全區(qū)域進(jìn)行，應(yīng)不超過(guò)當(dāng)班爆破用量。

3.4 裝藥

采用裝藥器裝藥。裝藥前將導(dǎo)爆索鋪設(shè)至孔底，然后依據(jù)設(shè)計(jì)裝藥。裝藥管均勻退至堵塞位置，以保證炸藥在孔內(nèi)的連續(xù)性。然后在孔內(nèi)安裝導(dǎo)爆管雷管，在孔口用導(dǎo)爆索連接。裝藥結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

3.5 堵塞

待裝完藥后，將使用炮泥機(jī)制作的炮泥填塞炮孔。填塞時(shí)不可損壞起爆網(wǎng)路。同時(shí)將孔外剩余導(dǎo)爆索塞進(jìn)孔內(nèi)，以保證孔外無(wú)導(dǎo)爆索。裝藥、填塞完成后，將導(dǎo)爆管彎曲打圈放到炮孔內(nèi)固定。

3.6 聯(lián)線

各孔口的導(dǎo)爆管采用簇聯(lián)方式連接到各分段傳爆破導(dǎo)爆索上，每簇導(dǎo)爆管數(shù)量應(yīng)少于30根。導(dǎo)爆索之間采用搭結(jié)聯(lián)接，應(yīng)使用快刀切取導(dǎo)爆索，禁止用剪刀剪斷導(dǎo)爆索。

主導(dǎo)爆索從-16m水平經(jīng)人行井、采區(qū)斜坡道下至-31m水平，在-31m水平經(jīng)5#采場(chǎng)脈外運(yùn)輸巷、Ⅱ、Ⅲ礦帶聯(lián)絡(luò)巷到達(dá)-31m水平主斜聯(lián)巷，沿主斜坡道到達(dá)+90m硐口，在+90m硐口選擇安全位置起爆。起爆網(wǎng)路見圖4。

圖4 起爆網(wǎng)路敷設(shè)示意圖

3.7 檢查

認(rèn)真檢查各聯(lián)接是否符合爆破規(guī)范要求，如有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)處理。

3.8 回收

經(jīng)檢查爆破網(wǎng)路符合要求后，由專人將裝藥操作臺(tái)、人行梯子等依次向起爆地點(diǎn)方向回收。

3.9 起爆

在確定現(xiàn)場(chǎng)人員和設(shè)備都已經(jīng)全部安全撤離后，警戒人員按規(guī)定到達(dá)指定警戒位置，然后一次點(diǎn)火起爆。

3.10 爆破效果

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，爆破后礦巖大塊率為15%左右，爆破塊度符合礦山要求。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦巖特性及開采現(xiàn)狀，對(duì)中深孔爆破參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定了各參數(shù)的選取范圍。首云鐵礦在中深孔分段崩落法的爆破參數(shù)為：炮孔布置方式為扇形布置，炮孔直徑為76mm，最小抵抗線為1.8m，孔底距為2.1m，炸藥單耗為0.54kg/t，堵塞長(zhǎng)度為0.72～1.44m，微差時(shí)間為16～22ms?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，采用計(jì)算優(yōu)化的中深孔爆破參數(shù)進(jìn)行爆破落礦，提高了爆破質(zhì)量，降低了大塊率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 李夕兵.鑿巖爆破工程[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社,2011.

[2] 蔣復(fù)量.金屬礦礦巖可爆性評(píng)價(jià)及井下采場(chǎng)深孔爆破參數(shù)優(yōu)化的理論與試驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2012.

[3] 羅世云.大紅山銅礦扇形中深孔爆破礦石塊度控制研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2013.

[4] 任 江.井下鐵礦開采中深孔爆破技術(shù)研究[D].太原:中北大學(xué),2011.

[5] 戴 兵.中深孔爆破塊度控制及其測(cè)定方法研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2013.

[6] 沈曉松,趙明生,池恩安,等.微差時(shí)間對(duì)爆破塊度影響的試驗(yàn)研究[J].爆破,2012,29(3):70-73.

Design and application of medium-length hole blasting parameters in underground stope

In order to improve the blasting effect of underground stope, the blasting parameters of medium-length hole were calculated based on the features of mine rocks and the exploitation status of Shouyun Iron Mine, and the value range of each parameter was determined. The field industrial test showed that the blasting fragmentation was more even after using the optimized blasting parameters. The blasting quality was improved, and the production cost was decreased.

double module drilling; medium-length hole blasting; parameters design; industrial test

TD235.4

A

2017-- 04-- 28

劉 猛(1972-)，男，貴州銅仁人，工程師，從事采礦技術(shù)管理工作。

1672-- 609X(2017)04-- 0012-- 03