黃山東17號銅鎳礦中深孔爆破參數優化改進

張洋（新疆亞克斯資源開發股份有限公司 哈密　839000）

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黃山東17號銅鎳礦中深孔爆破參數優化改進

張洋
（新疆亞克斯資源開發股份有限公司 哈密839000）

摘要17號銅鎳礦從2013年開始采用分段強制崩落法中深孔開采，該回采工藝已經運用了三年，工藝日趨成熟、效率高、生產安全可靠。依據現場實際生產中，出現部分礦體爆破后粉礦多、塊度不均勻，火工材料單耗偏高以及人員裝藥出現的安全隱患，于2015年就回采爆破參數進行優化。

關鍵詞分段強制崩落法爆破參數優化中深孔爆破

1　概況

亞克斯公司黃山東17號銅鎳礦從2013年開始采用分段強制崩落法開采，該回采工藝已采用了三年時間，工藝日趨成熟、效率高、生產安全可靠。分段強制崩落法設計分段高度為12.5 m，進路間距15 m。通過近三年運用，實際生產中出現部分礦體爆破后粉礦多、塊度不均勻，火工材料單耗偏高以及人員裝藥出現的一些安全隱患，于2015年就回采爆破參數進行優化。爆破參數包括炮孔直徑、最小抵抗線、炮孔密集系數、孔底距、炸藥單耗和邊孔角。本文根據爆破漏斗理論和放礦步距的要求，所用鑿巖設備（YGZ-90）性能，結合本礦近幾年井下中深孔爆破設計參數的實踐，進行了認真研究和分析，確定了符合本礦實際的回采爆破參數。

圖1

2　 17號銅鎳礦礦體賦存特點

2.1巖漿巖

黃山東17號銅鎳礦巖漿巖以中基性為主，次為超基性巖及酸性巖。礦體呈似層狀，其形態隨五號超基性巖體形態變化而變化，空間形態近似船形，縱剖面呈弧形凹斗，橫剖面近似U字形。礦區內有15、16、17、48號等數個礦體，礦巖屬中等穩固。

2.2礦體賦存特點

礦體在12號勘探線埋深最大834 m，傾角33°～62°，隨走向向東、西兩端，礦體埋深變淺，礦體傾角隨之變緩，分別是10°和39°。礦體品位隨厚度變大、變緩而變富，在礦體下盤和產狀由陡變緩之處，是巖漿熔離-貫入型富礦富集有利部位。其中17號礦體是礦床內最大礦體，最大厚度33 m，最小厚度2 m，但礦體連續性較差，礦體上下盤礦巖邊界不規整，礦體內夾石較多，礦化不均勻屬典型雞窩礦。

3　 17號銅鎳礦中深孔爆破存在的問題

⑴受地質條件的影響，堵孔與錯孔時有發生，影響到裝藥質量。

⑵受炸藥物理性能影響，裝藥過程中出現返粉率比較高的問題。

⑶爆破后礦石塊狀不勻、粉礦多、礦石過碎。達到設計截止品位時邊孔雖然可以露出，但空間不足（設計邊孔角50°），不能形成人員裝藥合理空間。為確保形成足夠裝藥空間必須加大出礦量，從而造成過度出礦形成的礦石貧化以及人員暴露在懸空礦石下裝藥，造成安全隱患。

生產實際中出現的前兩個問題，可以通過實踐加以改進。在實踐操作上，對存在堵孔的客觀現象，采用輸藥管捅的方法也可能加以解決。返粉率較高的問題，可通過控制風壓和提高職工操作技能來解決。最后一個問題則要從理論上分析，然后再在實踐中優化中深爆破參數。

4　鑿巖爆破參數的確定

4.1炮孔直徑

炮孔直徑的大小直接影響到炸藥單耗與崩礦量、大塊率，直接關聯到鑿巖機與鏟運機的效率等指標，增加炮孔直徑可增加每米炮的裝藥量，從而提高每米炮孔的崩礦量，但是相應的降低了鑿巖機鑿巖速度，隨著直徑的增大，裝藥返粉率也隨之上升，增加了炸藥成本，爆破過程中大塊率增加，影響鏟運機的出礦效率和鏟運機的使用壽命，所以合理的確定炮孔直徑應考慮以下幾方面的因素：

⑴合理的炮孔直徑要充分發揮鑿巖設備效率；

⑵有利于提高爆破質量，使爆破下來的礦石塊度滿足千噸大塊率的要求，同時減少二次改炮量，減少炸藥成本，提高鏟運機的出礦效率與使有壽命；

⑶有利于采礦技術經濟指標的優化，降低采礦綜合成本。炮孔直徑選擇一方面與采礦方法有關，另一方面取決于鑿巖設備。17號銅鎳礦采用的采礦方法為中深孔分段強制崩落法，礦巖系數F為8～12之間，中等硬度，斷層與裂隙帶較多，局部礦巖較為破碎，穿孔設備采用圓盤鉆架式YGZ-90鉆頭直徑范圍為55～76 mm，同時合理選擇鑿巖速度，重點考慮裝藥爆破效果，最后確定炮孔直徑范圍為65 mm。

4.2炮孔排距（最小抵抗線）

實踐證明，在同等裝藥結構的條件下，最小抵抗線是影響爆破質量的重要因素，如果過小，易破壞眉線和懸頂；如果過大，易產生懸頂和大塊率等質量事故。最小抵抗線取決于礦巖的可爆性、炮孔直徑、炸藥性能與補償空間狀況等因素。為此在選取炮排距時，參照了以下兩種計算方法和南京梅山鐵礦的中深設計。

⑴根據孔徑和礦巖性質確定。17號銅鎳礦礦石硬度系數為8～12，屬中硬礦巖，選用經驗公式：

W=（25～30）d

式中，W為最小抵抗線；d為炮孔直徑，分別取值為65 mm和70 mm。

經計算：W1=1.625～1.95m，W2=1.75～2.1 m。

⑵根據利文斯頓爆破漏斗理論（單孔裝藥）計算。

式中，d為炮孔直徑，分別取值0.65 dm和0.75 dm；p為炸藥密度，取值0.969/cm3；μ為裝藥系數，取值0.7；m為炮孔密集系數，取值0.8～1.2；q為炸藥單耗，取值1.0～1.1 kg/m3。

經計算：W=1.398～2.14 m。

南京梅山鐵礦中深孔為前后大小排布置，最小抵抗線為1.6 m。

綜合以上結論，17號銅鎳礦最小抵抗線確定為1.8 m以內，考慮到為減少爆破大塊率，同時不改變50°邊孔角設計，又能增加作業人員裝藥空間，取消早期設計方案中大小排設計，采用前后排炮孔交叉布置崩礦，礦步距為1.8 m孔底距為1.9～2.1 m。

4.3炮孔密集系數和底距

炮孔密集系數是孔底距與最小抵抗線之比，它們之間的關系用以下公式列出：

a=mW

式中，a為孔底距；m為炮孔密集系數。

炮孔密集系數、孔底距、最小抵抗線三個參數決定中深孔的密度，其中最小抵抗線反映了排與排間的孔網密度，而底距反映了同排內的網密度，炮孔密集系數則是用來調整它們之間的關系。它們影響到整個中深孔爆破技術經濟指標。17號銅鎳礦炮孔密集系數經過調整后為1.2，底距實際為1.9～2.1 m。

4.4炸藥單耗

炸藥單耗取決于礦石的可爆性、炸藥性能和最小抵抗線等因素，其值可通過爆破漏斗實驗確定。

亦可通過下列公式進行計算：

式中，k為修正系數，取1.2～1.4；p為礦巖密度3 t/m3，；f為礦巖普氏系數，取8～12。

根據公式得出:q=0.416～0.73 kg/t。

4.5炮孔設計

根據以上爆破參數的研究結果，確定炮孔直徑為65 mm，崩礦步距1.8 m，孔底距1.9～2.1 m，邊孔角50°、炸藥單耗0.416～0.73 kg/t。計算每排裝藥量為272.2 kg、裝藥長度97.2 m。

炮孔設計施工參數見表1、圖2。

表1　785分層6線2#鑿巖巷炮孔設計參數

圖2　炮孔設計圖

5　結論

17號銅鎳礦中深孔爆破參數設計優化結論：

⑴現場使用的2號巖石硝銨炸藥，通過785分層6線與12線的試驗結果表明，現場試驗地段的兩種礦巖體，爆破漏斗體積與炸藥單耗均有所不同。礦巖體的爆破性以及炸藥消耗量隨著礦巖條件的變化而變化；

⑵根據現場勘察分析和現場爆破試驗，17號銅鎳礦785分層6線和12線礦巖可爆性評價分析結果表明，6線的15、16號礦體可爆性要好于12線的17號礦體；

⑶爆破漏斗試驗結果表明，礦巖體節理裂隙除對爆破漏斗形成有很大影響，其控制了爆破漏斗形狀、爆破塊度、炸藥單耗等重要爆破效果指標，在實際生產過程中應加強現場對爆破盤區的工程地質調查，認真分析及時調整爆破參數；

⑷通過統計與分析，分別得出了785分層6線與12線兩種不同巖體的最佳爆破參數見表2，經濟技術指標見表3。

表2　爆破參數表

表3　2015年部分采礦經濟技術指標

通過2015年全年的生產實踐表明，使用優化后的爆破參數，爆破后礦石塊度均勻，爆破質量事故控制在合理的范圍內，采礦經濟技術指標較合理，為今后黃山東區域內同類型銅鎳礦中深孔爆破，取得了較為科學的數據，有利于該參數在同類型礦山的推廣。

參考文獻

［1］解世俊.金屬礦山地下開采〔M〕.北京：冶金工業出版社，2006.

［2］采礦設計手冊編委會.采礦設計手冊〔M〕.北京：中國建筑工業出版社，1992.

［3］楊建國，郭建平.分段鑿巖階段礦房法在遂昌金礦難采厚脈金礦段的應用〔J〕.江西有色金屬，2003（3）：24～26.

［4］黃山東17號銅鎳礦改擴建初步設計.烏魯木齊有色冶金設計研究院.

收稿：2016-01-20

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.010