优化爆破参数在胡家峪矿的应用.pdf

2 0 0 3年 8月 第 3 2卷第 4期 有色矿 山 No n f e r r o u s M i n e s Au g． ， 20 03 Vo l _ 3 2 No． 4 优化爆 破参数在胡家峪矿 的应用 郑 晋峰， 张杰 中条 山有色金属 公司设计 院 ， 山西 垣 曲 0 4 3 7 0 0 [ 关键词】爆破参数； 密集系数； 抵抗线； 孔底距 [ 摘要 】本文 从采场爆 破分析和 理论探讨 入手 ， 分析 了各种参数 在南和 沟坑 口、 桐 木沟坑 口的应 用条件。 并对 今后在参 数优化方 面的发 展方 向阐述 了一些看 法 ， 可供类似 矿山参考 。 [ 中圈分类号 】T D 2 3 5 ． 4 [ 文献标识码】B [ 文章编号】1 0 0 2 ． 8 9 5 1 2 0 0 3 0 4 ． 0 0 0 1 ． 0 3 Ap p l i c a t i o n o f o p t i mi z i n g b l a s t i n g p a r a me t e r s i n Hu j i a y u Mi n e Z HENG J i n f e n g ，Z HANG J i e Z h o n g t i a o s h a n No n f e r r o u s Me t a l s C o mp a n y ，Y u a n q u 0 4 3 7 0 0 ，C h i n a Ke y wo r d s b l a s t i n g p a r a me t e r s ，c l o s e c o e f f i c i e n t ，r e s i s t a n c e l i n e ，b o t t o m h o l e p i t c h Ab s t r a c t S t a r t i n g wi t h s t o p e b l a s t i n g a n a l y s i s a n d t h e o r y d i s c u s s i o n，t h e a p p l y i n g c o n d i t i o n s o f b l a s t i n g p a r a m e t e r s i n Na n h e g o u p i t a n d To n g mu g o u p i t a r e a n aly s e d ，a n d s o me v i e wp o i n t s a b o u t f u t u r e d e v e l o p me n t o f p a r a me t e r o p t i mu m a r e e l a bo r a t e d ，wh i c h i s a r e f e r e n c e f o r o t h e r mi n e s ． 1 前 言 节能降耗 、 降低产品成本 ， 是企业生存发展的重 要手段之一。近十几年， 胡家峪矿对 采场大爆破参 数进行了大量 的科学探索和改进 ， 以提高爆破质量， 降低炸药单耗 。爆破参 数是指 回采崩矿 时， 炮孔 的 布置方式和相对 位置 的参 数， 主要包括抵 抗线 w 、 孔底距 a、 孔径 及密集系数 m 等。这些参数都 直 接影响炸药能量在矿岩体 中的分布状 态， 是影 响爆 破质量的重要 因素之一。 胡家峪矿 1 9 5 8年 基建 ， 1 9 6 0年投产 。采矿方 法为有底柱分段崩 落法、 垂 直扇形 中深孔落矿 。炸 药采用 2 岩石硝铵炸药， 装药结构为径 向不耦合连 续装药结构。装药方式采用人工装药。在当时的条 件下， 确定了合理 的爆破参数， 孔径 7 0 mm； 抵抗 线槽排 w 亍1 ． 4～1 ． 6 m； 正 排 W 1 ． 6 ～1 ． 8 m； 孔 底距槽排 a1 ． 0 ～1 ． 4 m； 正排 a1 ． 8 ～2 ． 4 m； 密 集系数槽排 m 0 ． 7 ～0 ． 9 ； 正排 m0 ． 9 ～1 ． 2 。该 [ 收稿日期】2 0 0 3 ． 0 6 ． 0 6 [ 作者简介】郑晋峰 1 9 5 8一 ， 男， 山西垣曲县人， 高级 工 程师。 从事采矿 工程设计 及管理工 作。 参数在 1 9 7 7年至 1 9 8 5年的生产实践 中， 应用效果 良好 。年平 均一 次炸 药单耗 0 ． 4 7 k g ／ t 。但 亦 存在 一 些 问题 人工装药 ， 劳动强度大 ， 装药质量低 ； 装药 密度低。 经常 出现一些爆破质量事故 。 1 9 8 6年胡家峪矿全 面推 广压气装 填粘性 粒状 铵油炸药工艺， 减轻了劳动强度 ， 提高 了装药密度， 保证了装药质量， 使采场爆破 出现了新局面。但 由 于孔 网参数并未随着装药结构 的变化而调整。随之 出现一次炸药单 耗增大， 而二次炸药单耗 却没能下 降， 导致 采矿成本上升， 依据 1 9 8 6 ～1 9 9 1年全矿统 计 平均 一次炸 药单耗 高达 0 ． 6 3 k g ／ t ， 最高 一次炸 药单 耗 达 到 0 ． 6 8 6 k g ／ t ， 采 矿 炸 药 总单 耗 达 0 ． 9 1 k g ／ t 。 因此 ， 在装 药结构变化 的情况 下， 寻求 一种与 之相适应 的孔 网参数 ， 保 证爆 破质 量， 降低 采矿成 本， 成为采矿技术工作者的主要 内容 。 2 深孔爆 破机 理浅析 关于深孔爆 破破岩机理各国学者作了大量的实 验研 究并 提 出 一 系列 理论 。就 布 孔 参 数而 言， 从 1 9 6 3年兰吉费斯提 出减小最 小抵抗线， 增大炮孔 间 距 ， 可有效的改善露天矿台阶爆 破破岩质量以来， 这 种观点已被各 国爆破 技术工 作者所 接受。1 9 8 2年 维普资讯 2 有色矿 山 2 0 0 3年 第 3 2卷 马鞍山矿 山研究院与寿王坟铜矿试验成功了井下大 直径扇形深孔大密集系数爆破技术。提 出了大孔距 爆破改善破岩块 度的关 键在于 减小抵抗线， 从而加 强了反射应力波 的破碎作用， 有利于短裂 隙的充分 发育， 限制了长裂隙的发育。 合理的布孔参数， 应 最大限度的利用有限 的炸 药爆破能量， 使矿岩体内的能量均匀分布， 达到理想 的破碎矿岩效果。按照爆破理论， 矿岩体 的破碎。 是 爆炸气体的气楔作用和反射波 的拉伸作用共同作用 的结果。即在被爆矿岩体 中爆轰气体产物对矿岩 的 剪切以及应力波反射拉伸 的复杂应力状 态下， 共 同 破碎岩石。若抵抗线过小， 反射拉伸波会强烈地 、 非 常迅速地破碎岩石， 使气体的作用得不到充分发挥 ； 抵抗线过大， 超过其最佳值时， 一部分压缩波与拉伸 波不能很好的叠加， 拉 伸波 由于卸载而 无法破碎矿 岩， 径向裂隙难以得到充分发育， 高压气体冲入裂 隙 内， 也不足以产生有效的破碎作 用。或者 大量爆炸 气体压力在孔 间贯通 中做 功， 过 早卸压。减小抵抗 线， 增加孔底距， 可以使爆炸气体作用力与反射应力 波的拉伸作用很 好的叠加， 达到爆破 能量的最佳利 用， 避免能量耗散 。 基于对爆破理论 的认识和实践 ， 可从两个方 向 上对原孔 网参数进行优化， 一是对兰 吉费斯 的大密 集系数理论在坑下进行试验 ； 二是从缩小孔径入手， 试验小孔径孔 网参数 ， 以找到最佳的爆破参 数。 3 优化爆破参数的试验与应用 3 ． 1 大密集系数孔网参数的试验与应用 1 9 9 0年 6月， 大密集系数孔 网参数在南和 沟坑 口 4 、 5 两个采场进行了工业爆破试验。 4 、5 采场垂直矿体布置， 间距 1 5 m， 含矿岩性 为钠化大理岩， f8 ～1 0 ， 矿体倾角 3 5 。 ～5 5 。 。矿体 上盘多为黑色 片岩 ， 局部为钙 质云母片岩。黑色 片 岩 f4 ～6 ， 片理明显， 不稳固 ； 底盘为厚层大理岩。 f8 ～1 0 。矿体水平厚度为 3 0 --4 2 m。 4 采场抵抗线 W 1 ． 3 m， 密集系数 2 ． 2 ～ 2 ． 8 ， 孔 径 7 0 mm， 崩 矿 岩 量 4 5 0 5 7 t ， 深 孔 量 7 8 7 9 m。 每米崩矿量 6 ． 2 8 t 。 5 采场抵抗线 W 1 ． 4 m， 密集系数 2 ． 2 ～ 2 ． 6 ， 孔 径 7 0 mm， 崩 矿 岩 量 3 2 2 7 9 t ， 深 孔 量 5 1 3 7 m， 每米崩 矿量 5 ． 7 2 t 。爆破 后经 过几 个 月 的 实际标定， 取得 了较好的效果。其技术指标见表 1 。 表 1 技 术经济 指标 由表 1可 以看 出 该试 验爆 破效果有 了明显改 善。各项指标 同 1 9 8 9年 相 比， 一次 炸药 单耗 降 低 1 4 ％， 二 次 炸 药 单 耗 降 低 4 6 ％， 每米 崩 矿 量提 高 1 9 ％， 大块 率 下降 4 9 ％， 电耙 台效提 高 1 7 ． 7 ％， 同 时， 取得 了较好 的经济效益。 1 9 9 2年 1 2月， 大 密集系数 孔 网参数 在桐木 沟 坑 口5 6 5中段 7 3 1 21 J电采场开始工业试验 。 7 3 1 2 1 J电采场 位于 3 矿体 顶支， 沿 走 向长 2 0 m， 含矿岩性为灰 白石英大理岩及碳质大理岩。 矿 体走 向 NE 4 0 。 ～6 0 。 ， 倾角 5 0 。 ， 采场结构简单。 节理 发育 ， f6～8 ， 矿 岩 可崩性 良好。确 定孔 网参数 为 孔径 7 0 mm， 正排 W 1 ． 4 m， m 2 ． 2 ～3 ； 槽 排 W 1 ． 4 m， a1 ． 0 ～1 ． 4 m。1 9 9 3年 4月爆 破， 8 月出矿结束。其技术指标见表 2 。 表 2 7 3 1 2一l J电采场技术经济指标 依据试验结果， 桐木沟坑 口于 1 9 9 4年 3月开始 全面推广大 密集 系数孔 网参 数。首先 推广 部位 在 5 6 5中段 一般 区 2 1 1 、 2 1 2采场， 矿体处于 3 矿体厚 大部位 ， 含矿岩性 为钠化大理岩 ， 采场 节理 发育， 有 两条厚约 0 ． 3 m 的断层， 矿岩 可崩性较 好。孔 网参 数为 正 排 孔 径 7 0 mm； W 1 ． 6 m； a1 ． 8～ 3 ． 5 m； m 1 ． 2 ～2 ． 2 。1 9 9 4年 至 1 9 9 6年， 应用该参 数成功爆破了 5个穿脉采场。其技术指标见表 3 。 豳厦l 维普资讯 第 4期 郑晋峰等 优化爆破参数在胡家峪矿的应用 3 表 3 大 密集系数 采场技 术经济指 标 从表 3中可看出， 爆破技术指标 良好。 在沿 脉布置采场及空场落矿采场 ， 也推广 了大 密集系数孔 网参数 ， 出现 了一些爆破质量事故 ， 引起 了重视和深思。典型的采场有 7 3 0 71和 7 3 0 82 采场。其爆破出矿技术指标见表 4 。为此对这两个 采场进行全面调查 ， 分析其主要原 因。 1 空场法采矿 由于其周边均为原岩体 ， 爆破条 件很差， 采用大孔底距时， 其上部及边部爆破能量分 布不足， 造成其上部及边部矿岩破碎困难 ， 减小抵抗 线后， 能量在抵抗线方向上应力波的作用时间更短， 更加剧 了同排孔 间上部贯通 困难， 导致上部矿体 不 能崩落， 7 3 0 71 顶采场情况正是如此 。 表 4 事故采场爆破技术经济指标 2 沿脉采场即使上部有空区， 但由于其空区并 非采场垂直方向上的范 围空区， 其顶 盘部分爆破条 件性质同空场采矿相似， 即顶盘部分爆破条件恶劣， 深孔布置 同样不适宜采用大 孔底距， 否则将会 出现 7 3 0 82顶 采场 顶盘矿体未 能崩下 、 而底盘部分 却是大块高产 出区的不利局面。 3 ． 2 小孔径孔 网参数的试验与应用 通过以上分析看 出 大密集系数孔 网参数不适 合于桐坑的沿脉布置采场。为了证明是否可以通过 适 当减小孔径 、 减 小孔底距 、 增 加抵抗 线、 改变炸药 能量的分布来改 善爆 破效 果， 在 8 3 1 41 D采场进 行 了小孔径参数的试验。 8 3 1 4 1 D采场位于 5 2 5中段一盘区 3 矿体 中 部底分支， 含矿岩性 为钠 质、 碳质、 钙 质大理岩为黑 色片岩， 试验参数为 孔径 6 0 mm， 正排 W 1 ． 6 ～ 1 ． 8 m； 孔底距 a1 ． 8 ～2 ． 4 m； 密集系数 I T ／ 1 ． 0 ～ 1 ． 3 。1 9 9 4年完成设计， 1 9 9 5年 1 2月爆破试 验， 结果证 明选 择 的参 数是 合 理 的。之后 ， 在 二盘 区 7 3 0 62 D； 7 3 0 7 2 D； 7 3 0 83 D三个采场 中运用 了 该参数， 爆破效果 良好。实践证明， 小孔径参数在沿 脉采场中的应用 是合理的， 相对于大 密集系数孔 网 参数来说 ， 它能使炸药能量分配更为均衡， 从而保证 了爆破效果。其技术经济指标见表 5 。 表 5 小孔径爆破参数采场技术经济指标 采场 4 爆破参数优化后的启示 胡家峪矿 自 9 0年代初就开始 了爆破参数方面 的一系列改进 、 工业试验及推广工作， 积累了丰富的 实践经验 。认为在矿体厚大 部位， 覆 岩放矿条件下 宜采用大密集系数孔 网参数 ； 在矿体窄小部位， 覆岩 放矿条件下宜采用小孔径孔网参数 ； 空场出矿采场， 宜采用普通参数。 随着岩体爆破工程地质力学 的发 展， 今后优化 爆破参数的主攻方 向是岩体主结构面控制爆破的工 业试验 和推广应用。对爆堆 的统计 资料表 明 岩块 中 7 9 ％～9 0 ％的表面积是原 有结构面， 新鲜破裂 面 不过 1 0％～2 1 ％。即使距药包很 近爆出 的岩块， 新 鲜破裂面也 只占 1 5 ％～4 4 ％。这一事实表 明， 结构 下 转 第 1 1页 维普资讯 第 4期 李宏建 山西铝土矿资源特征及开发利用探讨 1 1 土矿石均为特富矿 石， 民采 回采率仅 2 5 ％， 虽 然开 采矿量不多， 但对矿体的破坏程度相当高， 造成 了资 源的严重浪费。另外， 经研究查 明， 山西铝土矿是铝 稀综合矿， 在煅烧高铝矾土中， 稀有稀土元素含量更 高 见表 5 ， 所含稀有 稀土 的价值是其 出 口价 的数 十倍。可见， 煅烧熟 料是一种严 重浪费资源和极 不 合理的工业利用 。为 了保证 铝工业 的长远发展， 建 议 限制高铝矾土行业。 表 5 山西煅烧高铝矾土 熟料 中稀有稀土元素分析 4 增加地勘投资， 提高勘查程度 。山西铝资源 丰富， 但地 质勘查 程度 偏低 ， 全 省铝 土矿工 业储 量 ABC 1 9 5 3 0 ． 3 4万 t ， 占总储量的 1 9 ． 7 4 ％， 在 全国四大铝 土矿资源大 省中排在最后 。因此 ， 选择 露采条件好， 交通方便 的大 中型矿床进行地 质勘查 工作。 提高铝土矿床的勘探程度 ， 增加可供利用的储 量是山西铝土矿开发利用的当务之急。 5 综合利用 和合理利用铝 资源。山西铝土矿 共生矿产有硬质粘土矿 、 铁矾土和 山西式铁矿 ， 资源 量非常可观， 是地 方经济的支柱 产业。铝土矿层 中 的稀有稀土元素含量 已达工 业综合 回收利用要求， 在开发铝土矿的同时， 应综合开采共 生矿产， 综合回 收利用稀有稀土元素， 提高铝资源的综合经济效益。 山西铝土矿是一水硬 铝石 一高岭石型铝土矿， 虽然铝资源丰富。 但大都是 中低品位矿石， 全省铝土 矿 平 均 品 位 2 03 6 3 ． 6 5 ％， S i 0 2 1 2 ． 1 9 ％，A ／ S 5 ． 2 2 。富矿 资源量 占全省 的 1 8 ． 2 8 ％， 民采 高铝如 得不到遏制 ， 且随着铝工业 的发展， 富铝土矿供应严 重不足。针对 山西铝土矿的特 点。 进行铝土矿选矿， 合理利用铝资源， 采用选矿一拜尔法 生产氧化铝， 真 正实现铝工业 的可持续发展。 4 结语 山西铝资源丰富， 是 山西 的优势矿产 ， 但 民采泛 滥， 对资源破坏严重， 规划好 、 开发好、 利用好铝土矿 资源， 把资源优势转变为经济优势， 对 山西产业结构 调整， 对铝工业的发 展都将起到积极的推动作用。 上接 第 3页 面对矿岩爆破影 响的严重程度 。因此 ， 通过科研 院 校合作， 结合坑下岩体结构面 的基本情况 ， 搞好实验 室地质模型的建立工 作， 以便把 岩体控制爆破理 论 具体化 ， 指导对采准 、 回采爆破参数的具体操作和设 计。1 9 9 5年， 胡家峪矿 与 中国地质大 学合 作， 完成 了坑下主结构面调查 统计工作， 开展 了岩体 主结构 面控制爆 破坑下试 验研 究。并在桐 坑 1 0 8采场 2 3 ～ 2 9排进行 了探索性试验 ， 试验结果不理想。这主 要是 因为该采场 当时采准工程均 已完工， 切 巷和凿 岩巷方向未能与 主结 构面菱形 长轴 方 向一致 ， 使得 爆破未能充分 利用主结构面 。故以后有必要进一步 加强实验研究， 研究方 向应放 在主结构面 产状与切 割道走向及深孔排面方向的关系和爆破临空面的选 择上。 目前 ， 孔底起爆技术在本公司取得成功 ， 这在 很大程度上解决了孔 口起爆能量分配不均衡的局 面 ， 为主结构面控制爆破 技术减轻 了能量分布方面 的困难， 笔者认为 ， 岩体主结构面控制爆 破理论的工 业试验， 加上孔底起爆技术工艺的结合应用， 为优化 爆破参数提供 了新的思路和方 向， 若取得成功 ， 必将 导致矿岩爆破和采矿工艺 的革 新。 为推动技术进步 和提高矿山的经济效益， 做 出更大的贡献。 霭疆 I 藕哪 维普资讯