三山岛金矿采矿爆破实践.pdf

l 0 一睁 三山岛金矿采矿爆破实践 山东省三山岛金矿耿茂兴 【 摘要 】 车 文 总 结 分 析 了 三 山 岛 金 矿 矿 房 内 不 同 姑树 类 壹 矿 体中 的 种 种 爆 破 方案 和辱 破 耀 骂 塑 ， 不 P RAC1 1 0F n 心 『 C B LAs TI NG S A J N S H栅A0 GoUD MI NE S a mh a n d a o Go l d Mi n e ， S } l a d0 I 1 P r o v i n c e G e n g Ma o X I n g 【 A B S T R A C T】T h is p a p e r s t u d ie d t h e v a r io u s b 扫 mn g t e c h n iq u e s wi t h dif f e r e n t b l a s t i n g l mm e t e r s i n S a ha n d a o Go l d Mi r l e ． Ap p l y i n g t he b l a s t h g t e c hn i q u e s a nd i t s p a r a m e t e r s a c c o r di n g t o t he s h a p e s o f s c o p e s i s a n e ffe c t i v e me a s u r e t O i mp r o v e b l a s t i n g r e s u l t s ． KE Y W 0RDS S t o p i n g o s i v e c h a r g i n g Mi l l i s e c o n d b U n g Ho l e a r r a n g e me n t 1 前 言 三山岛金矿床位于沂沐大断裂东侧次一 级断裂三山岛断裂带内，为一特大型中 温热液蚀变岩型金矿床。 矿体赋存在断裂破 碎带蚀变花岗岩中，矿体厚度为 l O ～6 o m。 矿区构造以断裂为主，主要断裂为北东向和 北西向。其中，北东向构造主要是紧临矿体 上盘且平行于矿体走向的F断层，该断层上 下盘常有 1 5 m厚的碎裂岩带分布；北西向 导水构造中最大的是垂直于矿体走向的F断 层，它错断了F断层 。 两向构造都件生有比 较发育的节理和裂隙。采场沿矿体走向布置， 每隔 l O O m划分～个矿块并留 4 --6 m问柱 ， 采用点柱式机械化上向水平分层充填采矿法， 对矿房进行回采。 在矿房内用进口凿岩台车 凿岩；用 2 岩石硝铵炸药和乳化油炸药药 卷，人工装药，导爆管起爆；用进口铲运机 和进口坑内卡车出矿；用进口锚杆台车打锚 杆，矿房顶板采用锚杆支护或锚杆和长锚索 联合支护的方式 。 矿房内落矿补偿空间高度 一 般为 1 ． 5 m ， 回采高度为 3 m ， 点柱规格为 6 m6 m，点柱网度为 2 0 m 沿矿体走向 X1 8 m 垂直矿体走向 。自1 9 9 0 年达产以来， 一 次投入了十几个矿房，在生产过程中，很 快暴露出了如下几十问题 1 矿 房 大 小 不 一，回 采面 积从 3 0 0 ri g 到 2 5 0 0 m 不等，尤其是较大的矿房， 空顶时问较长， 且受上盘 F断层的控制，有 数组与矿体走向斜交的构造，纵横交错的节 理裂隙非常发育，顶板常常凹凸不平，矿房 稳定性很差，不时出现局部冒露，给矿房的 安全作业形成了极大威胁 。 2 矿体倾角为 4 o 。左右，每上升一 有色矿山一- 9 曲． 2 I f 维普资讯 一 个回采分层，矿体回采边界就向下盘推移 3 -- S m ， 在矿房下盘形成了占总产量 3 0 ％左右 的掘进和采切量．而且，为了减少损失和降 低贫化，矿体上下盘设计为 6 0 。回采角，这 些增加了矿房爆破采矿的难度，使凿岩爆破 作业类型多样化，即除落矿作业外，还有采 切作业 、 掘进作业等。 3 为了达到每日 1 5 0 0 t 的生产能力， 有限的矿房个数要求提高采矿台效，增加一 次爆破量，出矿设备又要求有适宜块度的集 中松散的爆堆条件．而较小的补偿空间往往 造成爆堆挤压，十分发育的节理裂隙及不合 理的布孔参数和起爆方案又常常导致大块的 大量产生，这种不良的爆破效果严重限制着 矿房的生产能力 。 2 矿体结构类型 三山岛金矿矿区构造具有多期性，且相 互切割，位置不同，构造的发育程度不尽相 同，表现为不同矿房甚至同一矿房的不同位 置节理裂隙的发育程度不一样。在矿房凿岩 爆破试验和生产过程中，我们认识到矿体 的结构是制约爆破效果的一个十分重要的因 素，相同的爆破方案和爆破参数在不同类型 的矿体中爆破效果不同，为了确定在不同类 型的矿体中的爆破方案和爆破参数，我们根 据矿体的节理裂隙的发育程度， 把矿体结构 分为三类 如表 1 。 表i 矿体结构类型表 类型 节理裂蛋 c 的发育程度 典型矿房举倒 工 节理裂蛋 c 不覆发育． 没有或覆步 如 7 B 一 矿房、 3 有明显的节理显 矿石呈扳片状 矿房等 Ⅱ节理裂嚣 f 十分发育，但授有明 如1 B ’ 矿房 、 2 0 2 显的大节理层．节理裂隙多而 矿房锌 步，矿石星碎裂扰 Ⅲ 节理裂隙十分发育．有两组以 如1 矿房， 1 0 8 ’ 上的十分明显的大节理层把矿矿房南翼等 悼纵横割开．矿石呈大块状 其中，工类矿体约占全矿的6 0 ‰ ／ I 类 矿体约占 全矿的2 0 q , Ⅲ类矿体约占全 矿的2 o ％ 。 3 矿房的回采顺序 过去，三山岛金矿在矿房内习惯采用两 步回采，即第一步回采矿房内有补偿空间的 上盘落矿区域，第二步回采矿房内无补偿空 间的下盘采切区域。这种回采顺序尽管不易 产生爆堆挤压，但是延长了上盘不稳定区域 顶板的空顶时间，使矿房作业变得很不安全； 另一方面，由于一次爆破量小，台效低，尤 其是下盘采切作业．导致采场施工进度十分 缓慢，延长了矿房的回采周期，降低了矿房 的综合生产能力。 针对这种情况，在矿房试 验中，曾改两步回莱顺序的全断面回采顺序， 即从上盘到下盘或两点柱之间或点柱和上 、 下盘之间全作业面的凿岩爆破一次完成。这 种回采顺序，尽管增加了一次爆破量，但对 于上盘到下盘或点柱到下盘的作业面，往往 由于下盘落矿补偿空间不足而造成爆堆挤压， 并且由于矿石对爆破的夹制作用，下盘 6 0 。 回采角一次很难形成，这无疑在一定程度上 影响了爆破效果，延长了矿房的回采周期， 降低了矿房的综合生产能力。为此，在矿房 试验中，对于上盘到下盘或点柱到下盘的作 业面 ，采用了全断面梯形回采顺序，即将整 个作业面分为两个区域有补偿空间的上盘 落矿区域 A 和无补偿空间的下盘切采区域 B 。 回采时，把本作业面的B区域和下一个作业 面的 A区域一次回采 见图 1 。这样，既 增加了一次爆破量，提高了凿岩爆破台效， 又避免了爆堆挤压，改善了爆破效果．使矿 房的综合生产能力有了较大幅度的提高。 图 i 作业面分区图 目 前，三山岛金矿在矿房内针对不同的 三山岛金矿采矿爆破实践耿茂兴 { 邮编 2 6 1 4 1 8 维普资讯 作业面条件，正在推广全断面回采顺序和全 断面梯形回采顺序，通过回采计划图控制矿 房的回采顺序，矿房的综合生产能力正在日 益提高。 4 间隔装药的光面爆破技术 三山岛金矿矿房大小不一，尤其是较大 的矿房，由于受两向构造特别是上盘 F断层 的控制，纵横交错的节理裂隙十分发育， 稳 定性很差，不时出现局部冒落，其主要原因 之一是采场爆破控制的不好，顶板、点柱边 界没能按设计形成规整的岩面，使边界面凹 凸不平，导致了构造节理的不稳定，为此， 有关技术人员在现有的爆破器材条件下，在 矿房内试验并推广了间隔装药的光面爆破技 术，来控制矿房的顶板和点柱边界。 三山岛金矿使用的凿岩台车的钎头有 怛3 ra m和 4 5 m m两种，所凿孔径一般为 4 4 -- 4 6 m m ， 生产用 8 2 m m的 2 岩石硝铵炸药 和乳化油炸药药卷， 因此， 不偶合系数K 1 ． 3 8 ～ 1 ． 4 4 ， 显然，K植偏小， 不适合采用不偶合 装药结构， 只能采用空气间隔装药结构。 三类 矿体中的典型光爆装药结构见图2 。 娄矿体中的光爆装曲结构 l 拳矿 体巾 的 光爆 装药 蚺构 I I l 娄矿体中的光爆装药当 lf 构 图2 典型的光爆装药结构 矿房试验和生产实践证明对于不同类 型的矿体，由于节理裂隙发育程度不同，相 同的装药集中度和光爆参数，光爆效果不同。 为了在各类矿体中都取得比较理想的光爆效 果，必须根据节理裂隙发育程度的不同，适 当调整装药集中度和光爆参数。对于Ⅱ、Ⅲ 类矿体，要适当减小装药集中度、减小孔距 和增大光爆层厚度，对于Ⅲ类矿体，还要根 据大节理层的分布情况灵活布孔，尽量避开 节理面，以减少爆轰能量从节理裂隙中的泄 漏，并充分利用节理面作为导向孔，起副导 向作用。 自间隔装药的光面爆破技术在三山岛金 矿矿房中应用以来，它作为矿房使用短锚杆 与长锚索支护的一个辅助措旌 已经取得了 比较好的效果。 5 非均匀布孔装药的微差 爆 破 拔 木 多年以来，为了降低大块率，改善爆破 效果，有关技术人员对矿房内有补偿空问的 落矿作业 、 无补偿空间的采切作业以及下盘 两点柱间或点柱与矿壁之间的片采作业分别 做了大量的微差爆破试验，并采用正交试验 法对爆破参数进行了优化，得出如下三条基 本原则 { 1 非均匀布孔装药原则均匀布孔装 药是以相同的爆破参数在作业面上凿岩布孔， 并且相同深度的炮孔装药量相同；非均匀布 孔装药是以不同的爆破参数在作业面上凿岩 布孔，并且相同深度的炮孔装药量不同。矿 房的上盘回采边界把整个作业面分割成了一 个悬空区域 C和一个落矿区域 A 见图 1 ， 在 F断层和节理裂隙的作用下，如果采用均 匀布孔装药方式，在爆破过程中，悬空区域 C极易塌落，形成大量的大块，落矿区域 A 的临空面区域也易形成部分大块，落矿区域 A的其他周边区域 { 除光爆边界外以及其 他类型的作业面的周边区域 { 除光爆边界外 ， 也会因为爆落的矿石在爆破瞬间碰撞几率小 有色矿山I 9 9 8 ． 维普资讯 等原因而导致大块的产生。采用非均匀布孔 装药方式，即在作业面周边区域适当减少布 孔参数和适当减少装药量，在作业面中央区 域适当增大布孔参数和适当增加孔装药量， 这样，能减轻爆破对周围矿岩的破坏，能有 效地控制大块的大量产生 。 2 大孔距小抵抗线原则 采用小抵抗 线而加大孔间距的布孔方案， 在不增加炸药单 耗的条件下 ， 可以减少大块， 改善爆破效果。 3 双向起爆原则由于炮孔深度一般 为3 ． 5 m左右，且矿体中常含有一定量的裂 隙水，采用正向起爆和反向起爆都容易引起 部分药卷甚至起爆药包拒爆，而把起爆药包 放在炮孔装药中部位置的双向起爆，能减少 拒爆和提高爆炸能量的利用率 。 遵循以上三条基本原则，在矿房试验和 生产实践中，根据矿体结构类型，逐渐形成 并完善了如下 5 种微差爆破方案 方案一，平行布孔 “ 八”型起爆的落矿 方案对于矿房内有补偿空间的落矿区域 A 见图 1 ，当补偿空间高度不小于 1 ． 5 m时， 习惯采用平行布孔 “ 八 ” 型起爆的落矿方案 { 见图 3 。 图3 平行布孔 “ 八 ” 型起爆 矿房试验和生产实践证明平行布孔 “ 八”型起爆的落矿方案，在 工、 Ⅱ类矿体 中采用不同的爆破参数．能取得较好的爆破 效果，特别是在工类矿体中，爆堆集中松散， 块度均匀，大块率为 1 o ％以下，但是，在Ⅲ 类矿体中，由于节理裂隙作用，爆破效果不 理想， 主要是大块较多， 大块率常常高达 1 5 ％ 以上，相反，在Ⅱ类矿体中，由于节理裂隙 及爆破过程中爆落矿石的相互碰撞作用，爆 落下的矿石又往往过于粉碎。 当补偿空间高度较小甚至小于 1 ． O m时， 使用平行布孔 “ 八”型起爆的落矿方案往往 会造成爆堆挤压。 方案二，灵活布孔 “ 八”型起爆的落矿 方案 对于Ⅲ类矿体，为了减少节理裂隙对 爆破效果的影响， 根据作业面上节理的分布情 况， 凿岩布孔时应尽量避开节理面， 采用灵活 布孔 “ 八”型起爆的落矿方案 见图4 。 一 “ r3 3 1 1 3 “ 三山岛金矿采矿爆破实践耿茂兴 邮编 2 6 ] 4 ] 8 维普资讯 方案四， 平行布孔 “ ， ” 型起爆的采切方 案对于矿房内下盘无补偿空间的采切区域 B 见图 1 ， 采用平行布孔 “ ” 型起爆的采 切方案 见图 6 。 自 由 一 面 ’ _ ． ‘ ． f 一● 3● ● ● 5 ●0 ．2o 3o 4 o ’ ‘ ， 5 3 ．． ．． 一J C 图6 平行布孔 “ ” 型起爆 矿房试验和生产实践证明平行布孔 “ ， ” 型起爆的采切方案在 工 Ⅱ类矿体中，采用 不同的爆破参数，爆破效果良好，爆堆松散， 大块率在 1 0 ％以下；在Ⅲ类矿体中，必须根 据作业面的节理分布情况，适当调整部分炮 孔的位置，以避开大的节理面，才能取得较 好的爆破效果。 方案五，平行平孔 “ ” 型起爆的扇形片 采方案对于矿房内下盘两点柱间或点柱与 矿壁问的矿体 ，如果垂直矿体走向向下盘掘 进后再片帮回采， 无疑会降低台效， 增加爆破 材料消耗， 并且， 在较小矿房， 由于场地窄小 根本无法用凿岩台车进行掘进施工，为此， 有 关技术人员利用巷道掘进中单向倾斜扇形孔 掏槽的原理，在矿房内试验并推广了平行布 孔 “ ” 型起爆的扇形片采方案 见图7 。 矿房试验和生产实践证明 平行布孔 “ ， ” 型起爆的扇形片采方案在 I、 Ⅱ类矿体中， 采用不同的爆破参数，爆破效果良好，爆堆 松散，大块率在 1 0 ％以下；在Ⅱ类矿体中， 必须根据作业面的节理分布情况，适当调整 部分炮孔位置 ，以避开大的节理面，才能取 得较好的爆破效果。 一r 0 7 i ， 帚亨l 0亨o， 言 ，， ． 1 p 6 ． ￡ ■ 8 图7 平行布 孔“ ” 型起爆 多种非均匀布孔装药的微差爆破方案在 三山岛金矿矿房内三类矿体中的应用，降低 了大块率，改善了爆破效果，从而提高了矿 房的生产能力。 6 结 语 我们在矿房爆破采矿的试验和实践过程 认识到 矿体结构是影响爆破效果的主要因素， 对矿体进行分类，根据矿体结构类型确定爆 破方案和爆破参数，在不同类型的矿体中采 用不同的爆破方案和爆破参数，会大很大程 度上改善爆破效果。非均匀布孔装药的多种 馓差爆破方案，能比较有效地解决大块率高 这一长期困扰三山岛金矿的技术难题，而且， 由于减少了作业面周边区域的孔装药量，使 爆破对周边矿岩的破坏程度有所减少。 总之，多种爆破技术和不同参数的多种 爆破方案在三山岛金矿矿房中的应用，已经 取得了可喜的成果。但是，由于试验条件的 限制，矿体结构对爆破效果影响的机理我们 还不清楚，所有的爆破方案还有待于进一步 完善。 有色矿山】 9 9 8 ． 维普资讯