白象山鐵礦礦房爆破技術

唐鐵軍 陳五九 劉發平 黃小忠 周 磊

(馬鋼集團姑山礦業公司)

?

·實用技術·

白象山鐵礦礦房爆破技術

唐鐵軍 陳五九 劉發平 黃小忠 周 磊

(馬鋼集團姑山礦業公司)

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，確保鏟運機在穩固的邊幫下進行出礦作業，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

白象山鐵礦礦巖質量依據《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，因工程地質和水文地質條件及緩傾斜、垂直厚度小的礦體產狀的限制，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，在工程地質與水文地質條件較好、礦體產狀合適的區域，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固性能否允許鏟運機安全地進行出礦作業。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)。考慮礦房爆破效果對出礦作業的安全及高效性、相鄰二步礦房回采、鑿巖臺車工作參數的影響，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爆破參數應最優，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為8～12，屬于中等堅硬巖石，炮孔排距1.75～2.10 m。參考國內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，深孔密集系數為0.8～1.1，結合采場寬度為6 m的情況，經多次試驗，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，根據實際情況取0.8 m，根據采場寬度(6 m)及主爆孔孔網參數的布設情況，經多次試驗，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合爆破方案

光面爆破與中深孔聯合爆破形成切割槽方案如圖2～圖4所示。切割槽爆破參數如表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合爆破方案

預裂爆破與中深孔聯合爆破回采礦房方案如圖5～圖8所示。礦房爆破參數如表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連續耦合1.011210.5掏槽孔c70-904.003.010.53.5連續耦合1.034842.0空孔d70-904.534輔助孔e70-904.003.010.53.5連續耦合1.054842.0主爆孔f70-904.503.010.53.5連續耦合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化設計，并進行了爆破參數優化，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

[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].現代礦業，2016(2)：11-13.

[2] 于亞倫.工程爆破理論與技術[M].北京：冶金工業出版社，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。