劉 猛

(金誠信礦業(yè)管理股份有限公司潼金項目部，陜西 潼關 714300)

應用研究·黑色礦山·

地下采場中深孔爆破參數設計與應用

劉 猛

(金誠信礦業(yè)管理股份有限公司潼金項目部，陜西 潼關 714300)

為改善地下采場爆破效果，依據首云鐵礦礦巖特性及開采現狀，對中深孔爆破參數進行優(yōu)化計算，確定了各參數的取值范圍。工業(yè)試驗表明，采用優(yōu)化的爆破參數后，礦石塊度更加均勻，提高了爆破質量，降低了生產成本。

雙機芯鑿巖； 中深孔爆破； 參數設計； 工業(yè)試驗

1 工程概況

首云鐵礦位于北京巨各莊鎮(zhèn)境內，于2010年由露天轉入地下開采。礦體主要為磁鐵礦，呈黑灰至灰褐色、塊狀、中粗粒他形、半自形粒狀集合體，部分呈良好的自形晶。礦體傾角為51°～78°，平均厚度21.6m，礦石密度為3.3t/m3。

由于巖體比較破碎，且采空區(qū)分段較高，為縮短礦塊回收時間，確保作業(yè)人員施工安全，減小礦石損失貧化，采用中深孔分段鑿巖礦房一次爆破崩落方式回采。對于厚度大于20m的礦體，采場垂直礦體走向布置，回采進路間距15m。對于厚度小于20m的礦體，采場沿礦體走向布置。階段高60m，分段高15m，礦塊長60m，在下盤設出礦聯絡巷。為此，將理論分析與現場實際相結合，確定采場中深孔最優(yōu)爆破參數，為礦山安全高效開采提供指導。

2 爆破參數設計

2.1 炮孔布置方式

由于受現場工程地質條件限制，中深孔爆破主要分扇形布置與平行布置兩種形式[1]，見圖1。由于扇形布置采準量小、炮孔布置靈活、鉆機移動次數少，因此采用扇形布孔方式。

2.2 炮孔直徑

合理的炮孔直徑有利于提高爆破質量，減少炸藥成本，且可充分發(fā)揮鑿巖設備效率[2]。采用Simba 1354鑿巖臺車雙機芯布置打上向扇形中深孔，保證炮孔均在同一排面上，以提高爆破效率、降低大塊率，炮孔直徑為76mm。對位于斷層附近的炮孔，使用102mm大孔施工，以盡量減小斷層對炮孔的影響。

圖1 中深孔布置示意圖

2.3 最小抵抗線

最小抵抗線指藥包中心與最近自由面的最短距離，反映各排間孔網密度[1]。對于堅硬巖石，由式(1)確定：

W=(25～35)d

(1)

式中：W——最小抵抗線；

d——炮孔孔徑。

由式(1)計算可知：W為1.90～2.66m。同時參照大多數礦山采用的最小抵抗線對應的孔徑，見表1[2]，并結合現場實際條件進行修正，W取值約為1.8m。

表1 不同炮孔直徑下的最小抵抗線選取表[2]

2.4 孔底距

孔底距指從較淺炮孔底部至相鄰較深炮孔的垂直距離，反映同排間孔網密度[3]，由式(2) 確定：

a=mW

(2)

式中：a——孔底距；

m——炮孔密集系數；

W——最小抵抗線。

首云鐵礦炮孔密集系數經多次調整為1.0～1.2，由式(2)計算可得a為1.8～2.16m，實際取值為2.1m。

2.5 單位炸藥消耗量

單位炸藥消耗量指爆破單位體積礦巖所消耗的炸藥量，取決于礦巖可爆性[4]，由式(3)確定：

(3)

式中：q——炸藥單耗；

Q——每排炮孔總炸藥消耗量；

W——最小抵抗線；

S——扇形孔崩礦面積。

首云鐵礦炸藥單耗為0.541kg/t，但由于不同地段礦巖性質相差較大，應根據實際情況進行調整。

2.6 堵塞長度

炮孔堵塞能延長炸藥對礦巖作用時間，使炸藥充分反應，提高炸藥利用率，并減少有毒氣體的產生[5]，由式(4)確定：

L=(0.4～0.8)W

(4)

經計算得到首云鐵礦爆破堵塞長度L為0.72～1.44m。相鄰孔堵塞長度交錯布置，使孔口炸藥不過于集中。不僅可減少裝藥量，而且降低孔口炸藥單耗，見圖2。

圖2 炮孔堵塞示意圖

2.7 微差時間

微差時間由式(5)確定[6]：

Δt=KPW(24-f)

(5)

式中： Δt——微差時間；

f——巖石堅硬系數；

Kp——巖體裂隙系數。

依據現場實際情況，計算微差時間為16～22ms。

3 中深孔爆破現場試驗

根據計算得到的中深孔爆破參數，在首云鐵礦Ⅲ礦帶-31～-1m分段的5#采場進行工業(yè)試驗。

3.1 起爆信號

爆破的警戒信號為4次，均由總指揮下令后發(fā)出。

(1)第一次為預告信號。在裝藥堵塞完畢起爆前30min發(fā)出，警戒人員開始工作，要求無關人員和警戒區(qū)閑雜人員撤到安全區(qū)外，警戒人員應提前30min到達警戒點。

(2)第二次為準備信號。在起爆網路聯接并檢查完畢，確認警戒區(qū)內無人員，各警戒點警戒無誤后發(fā)出。

(3)第三次為爆破信號。在準備信號發(fā)出后5min內發(fā)出，發(fā)出后即由總指揮下達倒計數起爆令，合閘起爆。

(4)第四次為解除信號。確認爆破后現場安全后發(fā)出，以恢復工作秩序。

3.2 施工準備

(1)檢查炮孔是否符合規(guī)范。

(2)檢查爆破現場是否有不安全隱患。

(3)檢查風管、裝藥管是否正常，將炸藥、起爆器材等提前放至預定地點。

3.3 起爆藥包的加工

藥包加工應在作業(yè)面附近安全區(qū)域進行，應不超過當班爆破用量。

3.4 裝藥

采用裝藥器裝藥。裝藥前將導爆索鋪設至孔底，然后依據設計裝藥。裝藥管均勻退至堵塞位置，以保證炸藥在孔內的連續(xù)性。然后在孔內安裝導爆管雷管，在孔口用導爆索連接。裝藥結構見圖3。

圖3 裝藥結構示意圖

3.5 堵塞

待裝完藥后，將使用炮泥機制作的炮泥填塞炮孔。填塞時不可損壞起爆網路。同時將孔外剩余導爆索塞進孔內，以保證孔外無導爆索。裝藥、填塞完成后，將導爆管彎曲打圈放到炮孔內固定。

3.6 聯線

各孔口的導爆管采用簇聯方式連接到各分段傳爆破導爆索上，每簇導爆管數量應少于30根。導爆索之間采用搭結聯接，應使用快刀切取導爆索，禁止用剪刀剪斷導爆索。

主導爆索從-16m水平經人行井、采區(qū)斜坡道下至-31m水平，在-31m水平經5#采場脈外運輸巷、Ⅱ、Ⅲ礦帶聯絡巷到達-31m水平主斜聯巷，沿主斜坡道到達+90m硐口，在+90m硐口選擇安全位置起爆。起爆網路見圖4。

圖4 起爆網路敷設示意圖

3.7 檢查

認真檢查各聯接是否符合爆破規(guī)范要求，如有問題，應及時處理。

3.8 回收

經檢查爆破網路符合要求后，由專人將裝藥操作臺、人行梯子等依次向起爆地點方向回收。

3.9 起爆

在確定現場人員和設備都已經全部安全撤離后，警戒人員按規(guī)定到達指定警戒位置，然后一次點火起爆。

3.10 爆破效果

經統(tǒng)計，爆破后礦巖大塊率為15%左右，爆破塊度符合礦山要求。

4 結語

根據現場礦巖特性及開采現狀，對中深孔爆破參數進行系統(tǒng)分析，確定了各參數的選取范圍。首云鐵礦在中深孔分段崩落法的爆破參數為：炮孔布置方式為扇形布置，炮孔直徑為76mm，最小抵抗線為1.8m，孔底距為2.1m，炸藥單耗為0.54kg/t，堵塞長度為0.72～1.44m，微差時間為16～22ms。現場實踐證明，采用計算優(yōu)化的中深孔爆破參數進行爆破落礦，提高了爆破質量，降低了大塊率，取得了較好的經濟效益。

[1] 李夕兵.鑿巖爆破工程[M].長沙：中南大學出版社,2011.

[2] 蔣復量.金屬礦礦巖可爆性評價及井下采場深孔爆破參數優(yōu)化的理論與試驗研究[D].長沙:中南大學,2012.

[3] 羅世云.大紅山銅礦扇形中深孔爆破礦石塊度控制研究[D].昆明:昆明理工大學,2013.

[4] 任 江.井下鐵礦開采中深孔爆破技術研究[D].太原:中北大學,2011.

[5] 戴 兵.中深孔爆破塊度控制及其測定方法研究[D].長沙:中南大學,2013.

[6] 沈曉松,趙明生,池恩安,等.微差時間對爆破塊度影響的試驗研究[J].爆破,2012,29(3):70-73.

Design and application of medium-length hole blasting parameters in underground stope

In order to improve the blasting effect of underground stope, the blasting parameters of medium-length hole were calculated based on the features of mine rocks and the exploitation status of Shouyun Iron Mine, and the value range of each parameter was determined. The field industrial test showed that the blasting fragmentation was more even after using the optimized blasting parameters. The blasting quality was improved, and the production cost was decreased.

double module drilling; medium-length hole blasting; parameters design; industrial test

TD235.4

A

2017-- 04-- 28

劉 猛(1972-)，男，貴州銅仁人，工程師，從事采礦技術管理工作。

1672-- 609X(2017)04-- 0012-- 03