二步采場(chǎng)中深孔爆破在黃崗鐵礦的應(yīng)用

余冬生

(金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司)

二步采場(chǎng)中深孔爆破在黃崗鐵礦的應(yīng)用

余冬生

(金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司)

為了提高黃崗鐵礦生產(chǎn)能力，針對(duì)礦體賦存地質(zhì)特征，采用分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦方法，對(duì)二步采場(chǎng)中深孔爆破的采準(zhǔn)工程、切割工程及中深孔落礦等進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按設(shè)計(jì)在1 350 m中段CZ50-2#采場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，爆破效果良好，塊度控制較好，極大地提高了采場(chǎng)的生產(chǎn)能力，降低采礦成本，增加了礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

二步采場(chǎng) 中深孔爆破 復(fù)式起爆網(wǎng)路 分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦方法

隨著采礦裝備及技術(shù)的進(jìn)步，充填采礦法被廣泛應(yīng)用于各種金屬礦山[1]。由于充填法生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，工藝流程復(fù)雜，我國(guó)一些礦山采用上向分層或下向進(jìn)路充填法存在的主要問(wèn)題是采礦工效低、生產(chǎn)成本高，而一些采用崩落法的礦山則貧化損失大、經(jīng)濟(jì)效益差[2]。高分段充填法可提高采礦工效，通過(guò)規(guī)模效應(yīng)降低采礦成本，具有回采率高、貧化率低、有效地控制地壓、阻止和減緩巖層移動(dòng)、保護(hù)地表不沉陷等優(yōu)點(diǎn)，為一種高效率、低成本的采礦方法。高分段充填法將礦體劃分為若干分段，鑿巖、爆破、出礦、充填作業(yè)在分段巷道內(nèi)進(jìn)行，因而作業(yè)條件安全、可靠。分段高度比分層高度大得多，采用中深孔崩礦，每次崩礦量比分層充填法多，不僅落礦效率高，而且也提高了鏟運(yùn)機(jī)出礦效率和掌子面工效[3-5]。

內(nèi)蒙古黃崗鐵礦是大興安嶺南段成礦帶內(nèi)的一個(gè)大型多金屬礦山，主要金屬礦物為磁鐵礦和鐵錫礦，此外，還有黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、白鎢礦、輝鉬礦等。礦體多呈不規(guī)則似層狀或透鏡狀，傾斜—急傾斜。隨著礦山的不斷發(fā)展，結(jié)合礦體地質(zhì)情況采用高分段充填采礦法，中深孔爆破采礦，以提高礦山生產(chǎn)能力，降低采礦成本。

1 現(xiàn)采礦方法簡(jiǎn)介

黃崗鐵礦根據(jù)礦床開(kāi)采技術(shù)條件，通過(guò)與科研單位合作，設(shè)計(jì)采用分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦方法，見(jiàn)圖1。礦塊垂直礦體走向布置，一步采和二步采的礦塊尺寸相同，礦塊高50 m(中段高度)，寬15 m，長(zhǎng)約39 m(礦體厚度)，采用中深孔爆破回采。出礦采用TORO400E型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)和TORO007型柴油鏟運(yùn)機(jī)，斗容為4.6 m3，柴油鏟運(yùn)機(jī)除了出礦外，還負(fù)責(zé)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的轉(zhuǎn)場(chǎng)。每臺(tái)鏟運(yùn)機(jī)負(fù)擔(dān)2個(gè)礦塊出礦。鏟運(yùn)機(jī)效率為45萬(wàn)t/(臺(tái)·a)，礦山共需4.6 m3鏟運(yùn)機(jī)4臺(tái)，其中一臺(tái)為柴油鏟運(yùn)機(jī)。采區(qū)溜井下部采用XZGZ1843振動(dòng)給礦機(jī)放礦。采場(chǎng)出礦完畢即進(jìn)行采場(chǎng)充填，充填前在出礦進(jìn)路施工充填脫水擋墻，在充填采場(chǎng)兩側(cè)的4條進(jìn)路懸掛4根脫水管，采用尾砂膠結(jié)充填，充填材料為全尾砂、分級(jí)尾砂、水泥、井下采出廢石。本次設(shè)計(jì)暫按一步采礦塊采用全尾砂膠結(jié)充填，平均灰砂比為1∶5，料漿濃度為73%；二步采礦塊充填采用分級(jí)尾砂充填，或低配比的全尾砂膠結(jié)充填。

2 二步采場(chǎng)中深孔爆破

2.1 采場(chǎng)地質(zhì)概況

黃崗鐵礦Ⅰ區(qū)礦體主要集中分布在由鉀長(zhǎng)花崗巖與大石寨組上部安山巖及所夾火山碎屑巖所形成的矽卡巖帶內(nèi)。礦體多呈不規(guī)則的似層狀或透鏡狀，產(chǎn)狀、形態(tài)完全受巖體頂面制約?？拷鼛r體界面礦體厚，連續(xù)性好，鐵品位高；遠(yuǎn)離界面礦體則小而零亂，鐵品位欠佳。尤以巖體凹部46～62線的礦體最厚，延伸長(zhǎng)，向東西兩側(cè)變薄乃至尖滅。Ⅰ區(qū)礦床為孔隙充水礦床，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。礦床埋藏深，覆蓋層厚，礦體位于侵蝕基準(zhǔn)面和地下水水位以下，區(qū)域補(bǔ)給條件好。第四系孔隙潛水通過(guò)部分礦頭的裂隙、構(gòu)造破碎帶直接補(bǔ)給坑道；通過(guò)圍巖構(gòu)造破碎帶、空洞間接流入坑道。在較大的靜水壓力下，湖水也可能沿上述通道補(bǔ)給礦坑，使礦床水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。

CZ50-2#采場(chǎng)位于1 300～1 350 m中段，開(kāi)采77～84線的IFeSnI礦體。其最大水平厚45.1 m,平均厚35.64 m，地質(zhì)品位為33.86%，走向北東西南，傾向南西，傾角中等至直立，礦體形態(tài)較簡(jiǎn)單，主要賦存于矽卡巖中，與圍巖接觸界限較清晰。

圖1 分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法示意

2.2 采場(chǎng)參數(shù)及采切工程布置

二步采場(chǎng)垂直礦體走向布置，采場(chǎng)寬15 m，長(zhǎng)34.7 m左右，高50 m，采用分段鑿巖階段出礦嗣后膠結(jié)充填采礦法回采。設(shè)計(jì)4個(gè)分段鑿巖爆破，分段高12.5 m，各分段首先施工切割橫巷，再施工切割天井。中深孔爆破擴(kuò)井，然后拉槽，拉槽寬4 m，最后整排逐次爆破，為下次爆破提供足夠的補(bǔ)償空間。爆破時(shí)，上分段超前下分段2～3排炮孔。CZ50-2#采場(chǎng)在1 300 m水平布置裝礦巷和拉底巷形成底部結(jié)構(gòu)，受礦巷道為塹溝式，并且分別在1 312.5，1 325.0，1 337.5 m 水平布置鑿巖巷、切割巷、切割天井，采下的礦石經(jīng)鏟運(yùn)機(jī)裝入卡車，運(yùn)至中段溜井。鑿巖巷道、拉底巷道和裝礦巷道的規(guī)格為3.3 m×3.3 m，切割平巷的規(guī)格為4 m×3 m(寬×高)，切割天井的規(guī)格為2 m×2 m。采切工程布置見(jiàn)圖2。

2.3 中深孔爆破落礦設(shè)計(jì)

中深孔爆破在分段鑿巖巷道中進(jìn)行，設(shè)計(jì)選用YGZ90型導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)配CTC14型鑿巖臺(tái)車鉆鑿上向扇形孔，見(jiàn)圖3。炮孔直徑為65 mm，排距為1.5～2.0 m，孔底距為2～3 m。鉆機(jī)效率為30 m/(臺(tái)·班)，一次鉆3～5排孔，隨崩礦邊退邊鉆。炮孔延米爆破量為8 t/m，炮孔利用率按95%計(jì)算，年穿孔199 238 m。根據(jù)采場(chǎng)礦體邊界規(guī)劃，第一分段布置31排炮孔，第二分段布置22排，第三分段布置22排，第四分段布置30排，具體布置見(jiàn)圖4。

圖2 采場(chǎng)采切工程布置

圖3 排面扇形中深孔布置

圖4 中深孔爆破總體設(shè)計(jì)

爆破使用改性粒狀銨油炸藥，BQF-100型裝藥器裝藥，計(jì)算各排炮孔的裝藥量，按量裝藥。表1為第一排炮孔參數(shù)及裝藥量。計(jì)算得出線裝藥密度為2.4 kg/m，炸藥單耗為0.6 kg/t。

表1 第一排炮孔參數(shù)及裝藥量

采用非電毫秒導(dǎo)爆管復(fù)式起爆系統(tǒng)起爆，孔內(nèi)全長(zhǎng)鋪設(shè)導(dǎo)爆索，所有炮孔孔口堵塞炮泥長(zhǎng)度為0.6 m?？卓诜胖米灾破鸨幇粋€(gè)，起爆藥包由2節(jié)2#巖石乳化炸藥組成，通過(guò)膠布捆綁在一起，然后在中間插入導(dǎo)爆管雷管。掏槽孔放置2個(gè)起爆藥包，即實(shí)現(xiàn)2發(fā)導(dǎo)爆管雷管同時(shí)起爆?，F(xiàn)場(chǎng)起爆網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖5。

圖5 起爆網(wǎng)絡(luò)

2.4 爆破效果

對(duì)CZ50-2#采場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采礦平均貧化率為4.21%，平均損失率為4.63%，平均炸藥單耗為0.52 kg/t，采場(chǎng)平均生產(chǎn)能力為413.5 t/d，極大地降低了礦石的貧化損失率，采場(chǎng)生產(chǎn)能力得到了很大提高，同時(shí)，采用中深孔爆破，極大地降低了采礦成本，增加了礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 論

(1)采用切割天井進(jìn)行拉槽，扇形上向炮孔側(cè)向崩礦，爆破工藝簡(jiǎn)單，易于掌握。

(2)炮孔采用不耦合裝藥，有效地控制礦石塊度，同時(shí)，降低了爆破炸藥的單耗。

(3)爆破采用復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)，保證每一炮孔都能有效起爆，降低了盲炮的概率，有效保證了爆破作業(yè)安全。

(4)采用中深孔爆破技術(shù)極大地提高了采場(chǎng)生產(chǎn)能力，降低了貧化損失率，減少了充填成本。同時(shí)該方法的應(yīng)用提高了設(shè)備利用率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為類似礦山工程提供了重要的技術(shù)參考。

[1] 古德生,李夕兵.現(xiàn)代金屬礦床開(kāi)采科學(xué)技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006.

[2] 于潤(rùn)滄.采礦工程師手冊(cè)：下冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

[3] 陽(yáng)國(guó)盛，胡訓(xùn)華.分段鑿巖階段空?qǐng)鏊煤蟾墒匠涮畈傻V法在黃沙坪礦的應(yīng)用[J]．湖南有色金屬，2010，24(6):1-5．

[4] 劉黨權(quán).分段鑿巖階段礦房采礦法在陜西太白金礦的應(yīng)用[J]．黃金，2005，26(2):28-31．

[5] 趙國(guó)彥,郭子源,李啟月,等.破碎礦體分段鑿巖階段嗣后充填采礦法實(shí)踐[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2012(2):382-386.

2014-10-14)

余冬生(1987—)，男，助理工程師，100089 北京市海淀區(qū)長(zhǎng)春橋路5號(hào)。