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        露天臺(tái)階硬巖爆破質(zhì)量評(píng)價(jià)和優(yōu)化

        2019-08-20 11:42:02羅華軍
        采礦技術(shù) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:塊度硬巖大塊

        羅華軍

        露天臺(tái)階硬巖爆破質(zhì)量評(píng)價(jià)和優(yōu)化

        羅華軍

        (江西銅業(yè)股份有限公司 城門(mén)山銅礦,江西 九江市 332100)

        為了滿足城門(mén)山銅礦3號(hào)石英斑巖礦體等硬巖區(qū)域爆破塊度的新要求,采用Kuz-Ram數(shù)學(xué)模型對(duì)當(dāng)前爆破質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià),并在此基礎(chǔ)上對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,采用優(yōu)化后的爆破參數(shù)可將大塊率控制在約1.5%,能夠滿足取消二次爆破后的生產(chǎn)要求。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn),Kuz-Ram數(shù)學(xué)模型可以為日常生產(chǎn)爆破參數(shù)的合理選擇提供指導(dǎo)性的決策依據(jù),可在類似工程中推廣使用。

        露天臺(tái)階;數(shù)學(xué)模型;爆破參數(shù);大塊率

        0 前 言

        城門(mén)山銅礦位于江西省九江市賽城湖南岸,是一座以銅、硫?yàn)橹?,共生鉬、鐵、鋅,伴生金、銀等多種金屬的大型露天礦山。隨著城門(mén)山銅礦露天采坑開(kāi)采深度的不斷增大,礦巖地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜,對(duì)采礦場(chǎng)穿孔、爆破、鏟裝、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)的安全、高效生產(chǎn)帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。

        爆破環(huán)節(jié)作為承上啟下的關(guān)鍵工序,其質(zhì)量的好壞直接影響著采礦場(chǎng)的生產(chǎn)效益。自城門(mén)山銅礦引入現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥技術(shù)以來(lái),很好地解決了含水深孔爆破的質(zhì)量問(wèn)題[1];而對(duì)于3號(hào)石英斑巖礦體等硬巖區(qū)域,經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)和優(yōu)化,采取保持適度、合理的大塊率,然后輔以二次爆破的方式不僅能使穿孔、爆破、鏟裝的綜合成本最低,也可以滿足礦山的正常生產(chǎn)。但是,隨著安全生產(chǎn)監(jiān)管部門(mén)對(duì)爆破安全的不斷重視,強(qiáng)制禁止使用解大塊爆破[1],于是大塊的處理只能采用機(jī)械破碎;而采礦場(chǎng)的機(jī)械破碎設(shè)備有限,導(dǎo)致3號(hào)礦體破碎塊度的優(yōu)劣直接影響著正常的供配礦效率。因此,本文采用Kuz-Ram數(shù)學(xué)模型對(duì)3號(hào)礦體硬巖區(qū)域的爆破質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化分析。

        1 Kuz-Ram數(shù)學(xué)模型

        Kuz-Ram數(shù)學(xué)模型是Kuznetsov模型和Rosin- Rammler模型的結(jié)合,前者研究的是爆破平均塊度,后者研究的是爆破塊度的分布特征。該模型是用篩下累計(jì)為50%的篩孔尺寸為平均塊度和塊度分布的均勻性指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)爆破塊度。由于該數(shù)學(xué)模型與巖石性質(zhì)、炸藥性能以及爆破參數(shù)密切相關(guān),所以在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用[2-4]。其主要的數(shù)學(xué)表達(dá)式有:

        式中,為均勻度指標(biāo),它是決定塊度分布曲線形狀的指數(shù),取值區(qū)間一般為0.8~2.2,值越大,則礦巖塊度分布范圍就越窄,塊度越均勻,反之值越小,塊度分布范圍越分散;為最小抵抗線,m;為炮孔直徑,mm;Δ為鉆孔精度標(biāo)準(zhǔn)誤差,即孔底偏離設(shè)計(jì)位置的平均距離,m;為炮孔密集系數(shù),m;為不計(jì)超深部分的裝藥高度,m;為臺(tái)階高度,m。

        式中,為篩上物料的比率,即大塊率;為篩孔尺寸,表示篩上最小直徑或篩下最大直徑,cm;x為特征塊度,cm;為均勻度指標(biāo)。

        2 爆破質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

        3號(hào)礦體位于南區(qū)礦段,主要為石英斑巖,呈豆莢狀,傾向353°,傾角38.5°,賦存標(biāo)高為18~?440 m,平均厚度為40 m。目前采至?70 m水平,穿孔采用150 mm的潛孔鉆機(jī),爆破采用乳化炸藥現(xiàn)場(chǎng)混裝車,利用Kuz-Ram數(shù)學(xué)模型對(duì)3號(hào)礦體目前的爆破質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),具體計(jì)算如下:

        (1)計(jì)算均勻度指標(biāo)。已知=3.8 m,= 150 mm,Δ=0.3 m,=1.74,=7 m,=12 m,則根據(jù)式(1)計(jì)算得=1.36。

        (4)計(jì)算大塊率。已知=100 cm,將= 1.36,x=42.06 cm代入式(3),計(jì)算得=3.89%。

        3 爆破質(zhì)量?jī)?yōu)化分析

        3.1 理論計(jì)算分析

        通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)可知,為了適應(yīng)機(jī)械破碎的能力,應(yīng)將3號(hào)礦體硬巖區(qū)域的大塊率減少一半,即大塊率取1.95%,則可以反推出該區(qū)域的合理炸藥單耗以及優(yōu)化后的孔網(wǎng)參數(shù)。詳細(xì)計(jì)算過(guò)程如下:

        (1)計(jì)算特征塊度x。已知=1.95%,=100 cm,=1.36,則根據(jù)式(3)計(jì)算得x=36.52 cm。

        (3)計(jì)算合理炸藥單耗。已知=9,=200 kg,=105,則根據(jù)式(2)計(jì)算得合理炸藥單耗= 0.79 kg/m3。

        (4)根據(jù)炸藥單耗公式和炮孔密集系數(shù)公式聯(lián)合計(jì)算,可以得到優(yōu)化后的孔網(wǎng)參數(shù)為:孔距=6 m,排距=3.5 m。

        3.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

        在現(xiàn)場(chǎng)爆破實(shí)踐中,除按照優(yōu)化后的爆破參數(shù)精細(xì)施工之外,還采取如下措施:

        (1)合理規(guī)劃開(kāi)采順序和爆破區(qū)域,使爆破作用方向垂直于結(jié)構(gòu)面走向,以便延緩爆生氣體的泄漏,增強(qiáng)徑向和切向破裂。

        (2)在爆區(qū)前留3 m厚的壓渣,以防前次爆破時(shí)由于后沖產(chǎn)生的塊體脫落,以及爆生氣體的過(guò)早逸出。

        (3)采用V型起爆網(wǎng)路,并將排間延期由65 ms縮短到42 ms,以便增強(qiáng)相鄰炮孔間巖石的碰撞作用,從而改善爆破塊度。

        經(jīng)過(guò)大量爆破實(shí)踐,優(yōu)化后每次爆破的大塊率基本控制在約1.5%,在機(jī)械破碎配合下能夠滿足供配礦的生產(chǎn)要求。

        4 結(jié) 論

        (1)Kuz-Ram數(shù)學(xué)模型建立了巖石性質(zhì)、炸藥性能、爆破參數(shù)和爆破塊度之間的定量關(guān)系,不僅可以對(duì)現(xiàn)有爆破條件下的爆破質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),還可以指導(dǎo)優(yōu)化生產(chǎn)爆破參數(shù),從而達(dá)到改善爆破質(zhì)量的目的。

        (2)在取消二次爆破解大塊的情況下,利用該模型成功優(yōu)化了城門(mén)山銅礦3號(hào)礦體的爆破參數(shù),并根據(jù)爆破實(shí)踐提出了現(xiàn)場(chǎng)施工的優(yōu)化措施,良好的爆破質(zhì)量為城門(mén)山銅礦的正常供配礦提供了保障。

        [1] 孫 磊,陳先萬(wàn),張輝宇,等.乳化炸藥現(xiàn)場(chǎng)混裝技術(shù)在城門(mén)山銅礦的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2014,14(4):79-81.

        [2] 鄭炳旭,王永慶,李萍豐.建設(shè)工程臺(tái)階爆破[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.

        [3] 張 坤.露天礦礦巖爆破質(zhì)量預(yù)測(cè)與分析方法[J].水泥工程, 2007(4): 38-41.

        [4] 劉家平,劉定華,石 偉.Kuz-Ram模型在面板壩堆石料爆破開(kāi)采中的應(yīng)用[J].湖北水利發(fā)電,2006(2):40-43.

        [5] 劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè)[M].第2版.北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

        (2018-12-06)

        羅華軍(1977—),男,江西瑞昌人,采礦工程師,主要從事露天采礦技術(shù)及管理,Email:997747119@qq.com。

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