七角井釩鐵礦中深孔鑿巖爆破技術(shù)

劉 明

(金誠信礦業(yè)管理股份有限公司)

七角井釩鐵礦資源為層狀礦體，長約3 200 m，礦體近EW走向，傾向N，傾角28°～66°，TFe平均品位30.45%，礦石平均密度3.49 t/m3，巖石平均密度2.9 t/m3，礦石普氏硬度系數(shù)f=10～16，巖石普氏硬度系數(shù)f=8～12，巖石整體穩(wěn)固性較強(qiáng)，局部和礦巖界線處的巖石為層狀板巖，穩(wěn)固性較差，礦巖松散系數(shù)為1.5，礦巖抗壓強(qiáng)度為93.74～185.39 MPa[1]。該礦床規(guī)模較大，礦體整體連續(xù)性好，分枝復(fù)合現(xiàn)象較少，北礦體產(chǎn)狀較緩，南礦體較陡。礦區(qū)水文地質(zhì)條件較簡單，礦巖含水量極少。本研究根據(jù)礦體傾角緩斜、礦體厚度由薄至中等、礦巖穩(wěn)固性好和礦石品位較低的特點(diǎn)，為確保該礦安全高效回采，通過合理選擇中深孔鑿巖設(shè)備，優(yōu)化調(diào)整中深孔爆破參數(shù)，對(duì)中深孔鑿巖爆破方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

1 工程概況

七角井釩鐵礦分3期建設(shè)，2 280 m水平以上屬于1期工程，目前已回采完畢，2 280～2 020 m水平屬于2期工程，已于2014年10月1日建成投產(chǎn)，進(jìn)入試生產(chǎn)階段，目前2 230 m水平以上已回采完畢，2 020 m 水平以下屬于3期工程。2 280 m中段及以上存在大量的采空區(qū)，體積約280萬m3；2 215 m中段已形成的采空區(qū)體積約110萬m3。其中，2 280 m 水平往下留有1水平礦柱，厚約7 m，2 280 m 中段以上3個(gè)中段之間留有不規(guī)則水平礦柱。在2 215 m中段大部分開采時(shí)間內(nèi)，該中段以上采空區(qū)穩(wěn)定性較好，未出現(xiàn)大規(guī)模的地壓活動(dòng)，直至2016年6月2日，2 215 m水平S125礦房采空區(qū)至地表發(fā)生了大規(guī)模塌陷，由此導(dǎo)致2 215 m中段以上采空區(qū)穩(wěn)定性發(fā)生改變，并且礦柱所受的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了重新分布，故需對(duì)2 215 m水平以下中段礦體的采礦方法進(jìn)行變更。

2 中深孔鑿巖爆破方案

(1)中深孔鑿巖設(shè)備。2017年7月，引進(jìn)了Simba 1254中深孔鑿巖臺(tái)車施工部分礦房中深孔，臺(tái)車長6 825 mm，寬1 950 mm，高2 810 mm(行走時(shí))；電機(jī)功率55 kW，柴油機(jī)功率55 kW，最大爬坡度25%，最大行駛速度10 km/h，鉆桿長度1.5 m，推進(jìn)梁可旋轉(zhuǎn)360°，鉆孔直徑50～102 mm；供電系統(tǒng)為三相電力系統(tǒng)，380 V，50 Hz。本研究設(shè)計(jì)采用鉆孔直徑76 mm。各分段回采礦房的中深孔鑿巖施工除了采用Simba 1254中深孔鑿巖臺(tái)車外，其余礦房中深孔仍采用YGZ-90鉆機(jī)施工，該型鉆機(jī)鉆頭為直徑55 mm的八齒牙輪鉆頭，鉆孔直徑56 mm，鉆桿長度均為1.1 m。

(2)中深孔爆破設(shè)備。裝藥設(shè)備采用BQF-100裝藥器，將粉狀銨油炸藥裝入裝藥器，裝藥器一側(cè)接高壓風(fēng)，一側(cè)接裝藥管(防靜電專用裝藥管)，人工持裝藥管插入炮孔內(nèi)，接通高壓風(fēng)后，人力搖動(dòng)裝藥器的攪拌器，通過高壓風(fēng)將裝藥器中的炸藥吹入炮孔內(nèi)。本研究采用粉狀銨油炸藥為主爆藥，起爆藥包采用直徑32 mm的藥卷與非電導(dǎo)爆管加工而成，爆破時(shí)采用復(fù)式微差起爆方式，各炮孔采用非電導(dǎo)爆管孔內(nèi)起爆方式，排內(nèi)齊發(fā)，排間微差。

(3)中深孔鑿巖設(shè)計(jì)參數(shù)。本研究采用Simba 1254鑿巖臺(tái)車施工中深孔(圖1)，包括形成切割槽的中深孔和采礦爆破的扇形中深孔[2-5]。鑿巖巷道及出礦進(jìn)路內(nèi)施工正排中深孔，切割巷內(nèi)施工切割槽中深孔和擴(kuò)井中深孔。每條天井設(shè)計(jì)施工2排擴(kuò)井孔，直徑76 mm，每排擴(kuò)井孔為3個(gè)平行孔，孔間距0.9 m；拉槽爆破中深孔直徑76 mm，采用雙機(jī)心施工上向垂直扇形孔，排距1.2 m，最大孔底距2.0 m，每排6個(gè)炮孔；正常排爆破中深孔直徑76 mm，采用單機(jī)心施工上向垂直扇形孔，排距1.6 m，孔底距2.3～2.5 m，邊孔角為上盤15°、下盤165°。

圖1 臺(tái)車施工中深孔示意

YGZ90鉆機(jī)中深孔鑿巖施工在各分段礦房鑿巖巷、切割巷及出礦進(jìn)路進(jìn)行(圖2)，其中鑿巖及出礦進(jìn)路施工正排中深孔，切割巷內(nèi)施工切割槽中深孔和擴(kuò)井中深孔，孔徑55 mm，孔長2～25 m。正排中深孔采用單機(jī)心施工上向垂直扇形孔，排距1.0～1.2 m，孔底距2.0～2.2 m；切割槽中深孔采用三機(jī)心施工上向垂直扇形孔，排距1.1 m，相鄰機(jī)心間距0.4～0.7 m；每條切割井設(shè)2排擴(kuò)井孔，每排擴(kuò)井孔為3個(gè)平行孔，間距0.7～0.9 m，第1排擴(kuò)井孔距切割井0.5～0.7 m。

圖2 鉆機(jī)中深孔示意

(4)中深孔爆破設(shè)計(jì)參數(shù)。①擴(kuò)井爆破，切割槽爆破前，首先進(jìn)行擴(kuò)井作業(yè)，要求在切割槽爆破前將擴(kuò)井的礦石全部出完，以便為切割槽爆破提供足夠的補(bǔ)償空間，切割天井?dāng)U井時(shí)，每個(gè)炮孔裝藥至距孔口1.0 m時(shí)停止裝藥，爆破時(shí)采用微差起爆，共分2段，靠近天井邊的孔先起爆[6]；②切割槽爆破，切割槽爆破時(shí)每孔裝藥至孔口1.0 m時(shí)停止裝藥，爆破時(shí)采用微差爆破，一般每次爆破2～3排，直至爆破至切割槽全長；③正排爆破，落礦爆破按設(shè)計(jì)施工，每次爆破2～3排，根據(jù)中深孔布置情況合理安排各孔裝藥量，盡可能讓炸藥在礦體內(nèi)均勻分布，正排爆破采用導(dǎo)爆管雷管起爆，所有炮孔內(nèi)的炸藥裝藥密度約為1.0 g/cm3，炮孔裝藥深度誤差為0.5 m。

3 結(jié) 語

本研究通過引進(jìn)Simba1254中深孔鑿巖臺(tái)車，提高了七角井釩鐵礦中深孔鑿巖作業(yè)效率，通過合理優(yōu)化中深孔爆破參數(shù)，降低了大塊率。該型臺(tái)車與YGZ9090鉆機(jī)有效配合，解決了特殊作業(yè)地點(diǎn)臺(tái)車車身過長不易施工掘進(jìn)炮孔以及厚大礦體深孔施工效率較低的難題，確保了礦房合理接續(xù)，保證了三級(jí)礦量的平衡。