降低淺孔爆破落礦大塊率的研究與應用

李京晟

(金誠信礦業管理股份有限公司， 北京 密云 101500)

應用研究·黑色礦山·

降低淺孔爆破落礦大塊率的研究與應用

李京晟

(金誠信礦業管理股份有限公司， 北京 密云 101500)

在礦山回采落礦生產中，如何有效控制采場大塊率需要不斷研究和總結。本文闡述了某鐵礦井下采場大塊產生的原因與危害，提出在生產管理與工藝管理方面大塊控制措施與方法。

大塊率； V型爆破； 淺孔爆破落礦

1 前言

某鐵礦礦體呈馬鞍狀產出，走向290°，傾角為近水平或緩傾斜，礦床工程地質條件較為復雜，礦體和上下盤圍巖較穩固，但礦體內斷層、節理破碎帶較發育，礦區水文地質條件簡單。采礦方法為點柱式上向水平分層充填采礦法，淺孔爆破落礦。回采落礦生產中大塊率一直居高不下，制約著生產和安全管理，大塊對采場出礦順序、選廠顎式破碎系統效率都有較大影響，大塊處理費用也很高，大塊率已成為制約安全生產、生產成本、生產效率的主要因素，因此，對大塊率過高的問題進行研究，采取可行的解決措施。

2 礦房回采現狀

采礦方法類似于全面法，回采作業在采空區中進行，每層采礦結束后，進行尾砂及尾砂膠結充填，充填后留2m高的空區作為下一層上采的補償空間，采場頂板采用錨桿支護。

礦體沿走向150m作為一個獨立回采單元，單元內50m長劃分為一個礦房，礦房內點柱交替布置，采高均為6～6.5m。礦房之間布置間柱，寬度一般為3m。礦房內布置點柱，點柱規格不小于4m×4m，點柱中心距不大于14m。通過斜坡道聯巷進入采場，施工穿脈平巷(礦房聯巷)以及充填回風井、底層拉底切割巷、充填回風聯巷等。

回采順序：一般從采場一側向另一側前進式開采。首先以切割巷為自由面，刷擴形成切割拉底空間，拉底高度4m，頂板采用錨桿支護，每次爆破后將崩落礦石出凈。

拉底結束后，打水平孔回采到設計高度，每一次壓頂后頂板進行錨桿支護，待采場全部壓頂結束后進行出礦。

鑿巖爆破：采用YT- 28型氣腿式鑿巖機鑿巖，水平平行炮孔爆破落礦，炮孔排距(抵抗線)1m左右，孔間距1.3～1.5m，每次壓頂高度3.5m左右，上下排炮孔對齊布置。釬桿長4m，炮孔直徑42mm，每次鑿巖炮孔有效長度3.5m。炸藥采用2#巖石乳化卷狀炸藥，規格φ32mm×300mm(每卷炸藥重300g)。

采用MFB- 200起爆器起爆導爆管雷管。用梯形孔間秒差起爆技術，一次爆破3排炮孔，裝藥時雷管段位由中間向兩邊依次加大，為了提供更好的自由空間，最下排優先起爆，排間依次起爆。炮孔布置和起爆順序如圖1所示。

圖1 梯形孔間秒差爆破技術炮孔布置和起爆順序圖

每炮平均落礦量290～360t，大塊數量30～40塊(平均35塊)，大塊主要在巷道開幫、采場壓頂施工中出現，大塊采用人工二次爆破進行破碎。

出礦：崩落的礦石用柴油鏟運機裝入汽車后，由汽車經斜坡道運至地表指定位置。

圖2 水平平行淺孔采礦示意圖

水平平行淺孔采礦示意圖如圖2。

3 大塊產生的原因

爆破落礦產生大塊原因很多，各個因素相互影響，一個因素出現問題，都會影響整個系統。通過對整個回采工藝各環節的分析，認為產生大塊的原因有如下幾點。

3.1 地質因素

礦區地質條件較為復雜，給鑿巖、裝藥和爆破帶來一定的負面影響，是產生大塊的原因之一。

磁鐵礦石主要由石英、角閃石、磁鐵礦組成，顆粒連晶組成條帶與石英、角閃石集合體呈平行相間排列，礦體呈層狀產出，礦體內斷層、節理破碎帶較發育，形成明顯的條帶狀構造，條帶的寬度在0.2～3mm。這種條帶結構形成弱結構面與強結構面交互出現，各向強度不均勻，爆破后易從弱結構面分裂成塊；另外，礦體內垂直裂隙發育少，造成爆破后形成柱狀、板狀大塊。導致采礦爆破后局部過于粉碎，局部大塊增多。

3.2 爆破參數因素

崩礦眼距較大、導爆管雷管延期時間不合適、炮孔起爆順序不合理是大塊率較高主要原因之一。

(1)崩礦眼距較大。采場進入壓頂階段，炮孔水平間距、排距對大塊產生有很大影響，如炮孔相互間距過大，一次爆破的火工品單耗減少，但也產生了過多的大塊。

(2)導爆管雷管延期時間不合適。爆破采用秒導爆管差雷管進行起爆，爆破延時間距過大，炸藥爆炸能量有效利用率低，前后排礦石碰撞的幾率減少，相關文獻[1～3]指出在控制大塊率時宜采用毫秒微差進行爆破，前后排炮孔起爆雷管的段位延時不宜超過50ms。

(3)炮孔起爆順序不合理。每排壓頂炮孔起爆順序類似同排炮孔采用同排雷管起爆，這樣的起爆方式在層理和裂隙發育的礦體中對控制大塊率極為不利，特別容易產出大塊。每一排壓頂炮孔一般與礦層層理構造接近平行，如果使用同一段的雷管，會使礦塊沿層理“切斷”，形成大塊的機率急劇增加。

(4)裝藥系數。裝藥系數是指裝藥長度與炮眼長度之比，如果裝藥系數小，或裝藥不均勻，也會造成大塊。

3.3 施工質量因素

由于爆破作業人員技能水平、執行工藝標準的能力不能滿足規定要求，個人經驗不足，不注意分析礦體構造、節理發育情況，對工藝標準理解不深透，盲目布眼，影響爆破效果。

每次裝藥前要對炮孔進行檢查，是否有炮孔變形、堵渣情況，確保裝藥長度滿足設計要求；同時要加強管理，杜絕人員誤操作、爆破網絡聯線不正確，使個別炮孔拒爆或帶炮的情況出現。如上述工藝過程參數不合理或操作失誤都會產生大塊。

4 解決措施

通過對大塊產生原因的分析，大塊率過高是多種因素促成，在控制大塊方面必須從整個采礦生產系統中加以考慮，才能達到預期效果。控制措施有以下幾方面。

4.1 優化炮孔間距

合理選擇炮孔間距應控制在一定誤差范圍內，間距過大造成塊度增加，間距過小造成成本高、且會對后面起爆的炮孔有破壞作用。

根據爆破理論[2]，炮孔間距可根據下式估算：

W=(30～25)d

(1)

E=(1.2～1.5)W

(2)

經過公式計算，并結合現場實際情況進行調整，炮孔排距(W)為炮孔直徑(d)20倍、炮孔間距(E)為炮孔直徑(d)40倍更為經濟合理。

4.2 采用V型毫秒微差起爆

用毫秒導爆管雷管代替原來的秒差導爆管雷管起爆炸藥，采用V型爆破，增加礦石碰撞的幾率，從而減少大塊率。孔間毫秒微差V形爆破炮孔布置及起爆順序如圖3所示。

圖3 孔間毫秒微差V形爆破炮孔布置及起爆順序圖

4.3 強化施工質量管理

強化采場生產管理，施工人員必須按照設計施工。加強出礦管理，實現分裝分運，對大塊進行分揀，集中二次爆破。建立群管群防制度，發現大塊落實整改措施。加強爆破人員技能培訓，提高爆破效果。井下采礦爆破作業全部為人工，不同的班組掌握的技能水平、認知接受水平有差異，造成不同的行動結果。

5 優化后的爆破效果

采取控制大塊率措施前后技術經濟指標見表1和表2。

表1 原爆破設計方案技術經濟指標

表2 毫秒孔間微差V形爆破設計方案技術經濟指標

通過對比表1和表2，一次爆破火工品單耗未改變，但二次破碎的火工品單耗明顯降低，導爆管單耗、炸藥單耗由原來的0.11枚/t、0.017kg/t分別降低到0.023枚/t、0.004kg/t。現場觀察發現大塊率明顯減少，并且塊體均勻，有利于出礦速度。采取措施后為安全生產提供了可靠保障、提高了生產效率、降低了生產成本。通過測算，采取措施后回采礦石直接經濟成本每年節省25萬元。

6 結語

大塊率控制管理是一個系統工程，需要對各個制約因素進行分析、研究，并采取有效的措施解決，特別是爆破參數優化要針對礦體結構的變化進行調整，從而確保大塊率在合理范圍內，保證安全生產、提高生產效率、降低管理費用。

[1] 白曉成.塑料導爆管V型起爆網路在深孔爆破中的應用[J].爆破,2006，23(2)：53-56.

[2] 汪旭光.爆破設計與施工[M].北京：冶金工業出版社，2012.

[3] 高信富，鄭 松.排孔爆破在淺孔采礦中的應用[J].煤礦爆破,2000,(1)：26-27.

Study and application of reducing the boulder yield in shallow blasting

It is necessary to study and summarize the effective methods of controlling the boulder yield in mine production. In this paper the causes and hazards of large blocks in an underground iron mine were expounded, and the control measures and methods in production and process management were proposed.

boulder yield; V-blasting; shallow blasting

1672-609X(2017)02-0035-03

TD235.4+6

A

2016-11-08

李京晟(1983-)，男，黑龍江雞西人，工程師，一直從事礦山生產管理和技術研發工作。