安徽羅河鐵礦生產(chǎn)爆破孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化

陳能革 潘祖瑛

(1.馬鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.馬鞍山礦山研究院爆破工程有限責(zé)任公司;4.金屬礦山安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

爆破塊度是衡量爆破效果的重要指標(biāo)，如果大塊較多，則會(huì)影響鏟裝，必須進(jìn)行二次爆破[1-3]。需要進(jìn)行二次爆破的巖塊稱為大塊，大塊在爆破總方量中所占的百分比即為大塊率[3-5]。影響爆破大塊率的因素主要為：①地質(zhì)構(gòu)造，斷層數(shù)量、節(jié)理裂隙、破碎程度等；②爆破參數(shù)，最小抵抗線、炮孔間距、炸藥單耗等；③裝藥方式，裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥密度、裝藥量、炮孔堵塞方式等；④起爆方式，起爆類型、起爆順序和延期時(shí)間等；⑤炸藥性能，爆轟壓力、爆炸壓力等[6-7]。近年來，大量學(xué)者對(duì)爆破孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究，成果豐碩[8-12]。本研究以安徽羅河鐵礦為例，對(duì)其生產(chǎn)爆破孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。

1 工程概況

羅河鐵礦位于安徽廬江縣以南35 km的羅河鎮(zhèn)，礦區(qū)總面積4.4 km2[13]。礦區(qū)設(shè)計(jì)利用地質(zhì)儲(chǔ)量為鐵礦111 b級(jí)7 675.28萬t，硫鐵礦111 b級(jí)227.99萬t，鐵礦111 b+122 b級(jí)10 445.10萬t， 硫鐵礦111 b+122 b級(jí)1 805.37萬t礦山采取豎井+斜坡道的聯(lián)合開拓方式，采礦方法為空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?。首期開采規(guī)模為300萬t/a，生產(chǎn)產(chǎn)品為含鐵65%的鐵精礦98萬t和含硫品位39.64%的硫精礦30萬t；二期采礦設(shè)計(jì)計(jì)劃為1 000萬t/a。羅河鐵礦采礦方法為分段采場(chǎng)約占40%，階段采場(chǎng)約占50%。分段采場(chǎng)全部為扇形穿孔，階段采場(chǎng)下部塹溝穿孔形式為扇形孔，采場(chǎng)上部為下向平行大孔，其中，QZCT90Y型深孔鉆機(jī)應(yīng)用于采場(chǎng)80 mm孔徑的圓形孔中。下向大孔采用國產(chǎn)T150型和simba364深孔鑿巖臺(tái)車進(jìn)行作業(yè)，孔徑120 mm。采場(chǎng)試驗(yàn)爆破后，出現(xiàn)的問題有：①分段采場(chǎng)粉礦過多，出礦作業(yè)中產(chǎn)生大量灰塵，嚴(yán)重影響生產(chǎn)作業(yè)；②階段采場(chǎng)大塊率過高，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大塊率最高達(dá)到25%左右。

2 孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化

2.1 優(yōu)化前孔網(wǎng)參數(shù)

礦山生產(chǎn)采場(chǎng)主要分為階段采場(chǎng)和分段采場(chǎng)，按炮孔方向可分為上向孔和下向孔。

2.1.1 上向孔

上向孔人工裝藥利用BQF-100裝藥器通過壓風(fēng)將重銨油炸藥送入炮孔內(nèi)，裝藥密度為0.95～1.05 g/cm3，裝藥壓力為0.45～0.55 MPa，孔底起爆。輸藥管必須采用半導(dǎo)體材料以保證重銨油在風(fēng)動(dòng)裝藥過程中產(chǎn)生的靜電能夠及時(shí)導(dǎo)出，因而裝藥現(xiàn)場(chǎng)的空氣濕度需控制在85%以上。一般一個(gè)采場(chǎng)裝藥人數(shù)為8人左右，其中2人控制裝藥器及向裝藥器內(nèi)裝炸藥，1人拉輸藥管，1～2人拿起爆彈及整理雷管腳線，3～4人送輸藥管并裝藥拔管。采場(chǎng)裝藥完成后，采用每排捆綁雷管再對(duì)排間起爆雷管進(jìn)行總捆綁的起爆方式進(jìn)行起爆網(wǎng)絡(luò)連線，在規(guī)定的起爆時(shí)間點(diǎn)上，確認(rèn)人員全部撤離、警戒安全后，方可準(zhǔn)點(diǎn)起爆。上向孔的采場(chǎng)有分段采場(chǎng)和階段采場(chǎng)的塹溝拉底部分，排孔區(qū)每排炮孔數(shù)量正常在10～16個(gè)。每次爆破排數(shù)為2～4排，平均3排，優(yōu)化前孔網(wǎng)參數(shù)見表1，上向孔布置方式如圖1所示，采場(chǎng)爆破后的大塊情況如圖2所示。

表1 采場(chǎng)扇形孔(φ80 mm)優(yōu)化前孔網(wǎng)參數(shù)

圖1 上向孔排面示意

圖2 采場(chǎng)大塊情況

爆破網(wǎng)絡(luò)連接采用大把扎形式，即每排雷管腳線用2發(fā)雷管綁扎在一起，再將3排的捆綁雷管用2發(fā)雷管綁扎在一起，最后牽出去至起爆點(diǎn)。

2.1.2 下向孔

下向孔裝藥全部采用人工裝藥方式，首先對(duì)通孔進(jìn)行吊孔處理，即利用鐵絲吊水泥塊放至距孔底50 cm處固定；然后進(jìn)行堵塞，再裝藥、堵塞、連線、警戒、起爆。采用粉狀乳化炸藥進(jìn)行裝藥，全孔一次起爆，在裝藥過程中需注意堵孔。下向孔為階段采場(chǎng)上部回采部分，每排6個(gè)炮孔，2個(gè)鑿巖硐室，中間是1個(gè)3 m寬的礦柱隔開，即每個(gè)鑿巖硐室有3個(gè)炮孔，正常情況下，每次爆破2～4排。下向孔布置方式如圖3所示，采場(chǎng)爆破后大塊情況如圖4所示。

圖3 下向孔排面示意

圖4 采礦大塊情況

2.2 優(yōu)化后的孔網(wǎng)參數(shù)

針對(duì)采場(chǎng)爆破后扇形孔粉礦較多和大塊率過高的問題，首先在穿孔設(shè)計(jì)上對(duì)孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，主要思路為根據(jù)理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，適當(dāng)增大扇形孔孔底距、排距，并同時(shí)優(yōu)化掏槽區(qū)設(shè)計(jì)，即減少掏槽孔數(shù)量，減小下向大孔排距并在鑿巖硐室條柱處增加斜孔等。優(yōu)化后的孔網(wǎng)參數(shù)如表2所示。

表2 采場(chǎng)扇形孔(φ80 mm)優(yōu)化后的孔網(wǎng)參數(shù)

2.3 孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)比

采場(chǎng)孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化后孔底距、排距增加，掏槽孔數(shù)量減少，爆破后大塊率≤10%，粉礦較少，穿爆成本顯著降低(表3～表5)。

表3 采場(chǎng)扇形孔(φ80 mm)孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)前后對(duì)比

表4 單個(gè)采場(chǎng)扇形孔(φ80 mm)

3 結(jié) 語

針對(duì)羅河鐵礦生產(chǎn)過程中爆破工藝存在的不足，通過對(duì)該礦生產(chǎn)爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得分段采場(chǎng)粉礦過多的現(xiàn)象得到了較大改善，階段采場(chǎng)大塊率較以往大大降低；通過加大扇形孔孔網(wǎng)參數(shù)，使得采場(chǎng)爆破炸藥單耗得以降低；φ80 mm扇形孔穿孔直接噸礦成本由設(shè)計(jì)初期的6.39元/t降低為現(xiàn)今的5.05元/t，未考慮節(jié)約的電費(fèi)，僅穿孔直接費(fèi)用一項(xiàng)，每個(gè)采場(chǎng)較設(shè)計(jì)初期平均降低13.4萬元，年投入穿孔的采場(chǎng)平均為25個(gè)，可降低費(fèi)用335萬元/a。

表5 單個(gè)采場(chǎng)扇形孔(φ80 mm)