破碎矿体水平深孔落矿爆破试验研究.pdf

第37卷第3期 2020年9月 Vol. 37 No. 3 Sep. 2020 bMg do i 10. 3963/j. issn . 1001 -487X. 2020.03.011 破碎矿体水平深孔落矿爆破试验研究 程平覚进平調制『2 1.西安建筑科技大学资源工程学院，西安710055 ； ；2,西安科技大学能源学院，西安710054 摘要破碎矿体开采中常遇到爆破装药困难、不易堵塞、顶板塌落、生产效率低等问题，而水平深孔爆破 可以解决此类问题，但因孔径大、装药量大、爆破振动危害大,水平深孔爆破应用较少。针对水平深孔落矿的 应用难题，提出不耦合装药结构和逐孔毫秒延时起爆技术，有效的降低了爆破震动危害，降低了炸药单耗，取 得了良好的爆破效果。通过现场试验，验证了水平深孔落矿在破碎矿体开采中的适用性，水平深孔落矿炸药 单耗0.28 kg /n,采矿效率144.99 t/d,采切比3.10 m/kt,采矿成本4050元/t。 关键词破碎矿体；水平深孔；不耦合；逐孔起爆；炸药单耗 中图分类号TD853 文献标识码A 文章编号1001 -487X202003 - 0068 - 06 Experimental Study of Horizontal Deep-Hole Blasting in Fractured Orebody CHENG Ping1, GUO J in-ping1 ,SUN Feng-gang1,2 1. Sch o o l o f Reso u r ce En gin eer in g, Xiz a n Un iver sit y o f Ar ch it ect u r e a n d Tech n o l o gy, Xiz a n 710055 , Ch in a；2. Sch o o l o f En er gy Reso u r ces,Xi7a n Un iver sit y o f Scien ce a n d Tech n o l o gy,Xifa n 710054,Ch in a Abstract There are some problems encountered fractured orebody in underg round mining ,such as the difficulty of upward hole charg ing, difficulty in blasthole stemming, roof fall and low production efficiency, and horizontal deep hole blasting can solved these problems. But the application of horizontal deep hole blasting is less, because of larg e hole diameter leading to larg e charg e and g reat damag e of blasting vibration. I n order to solve the application problems of horizontal deep hole blasting, the uncoupled charg e structure and hole-by-hole millisecond time delay blasting initiation technolog y were proposed, which effectively reduced the damag e of blasting vibration and powder factor, and achieved g ood blasting effect. The applicability of horizontal deep hole blasting in the mining of fractured orebody was verified by field test. The results showed that the powder factor was 0. 28 kg /m, the mining efficiency was 144. 99 t/d,the extraction-to-cut ratio was 3.10 m/kt and the mining cost was 40-50 yuan/t. Key words fractured orebody ； ； horizontal deep-hole ； ； uncoupled ； ； hole-by-hole blasting ； ； powder factor 在国民经济发展中，我国金属矿床开采遇到越 来越多赋存条件复杂的难采资源，其中松软破碎矿 床开采难度大，资源回收率低,亟待研究经济适用的 收稿日 收稿日 132020-04-07 作者简作者简介程 平1974 -，男，陕西西安人，讲师、硕士，主要从事 采矿工程和岩土爆破研究， ， E-mail763124070 qq. como 通讯作者通讯作者孙锋刚 1984 -,男，陕西渭南人，工程师、硕士，主要从 事采矿工程和岩土爆破教学与科研工作,E-mail 304869085 qq. como 开采技术⑴。目前，对破碎矿体开采落矿主要采用 浅孔落矿、自然崩落、垂直扇形中深孔落矿和水平深 孔落矿a n,其中，水平深孔落矿对凿岩设备性能要 求高,还没有被广泛应用,但是水平深孔落矿可 以实现脉外凿岩施工,人员在脉外凿岩碉室内作业, 具有安全高效的特点。近年来已有很多学者进行了 井下开采爆破技术的研究，许大鹏等通过优化爆破 参数，使得爆破效果得到改善卩⑷；任少峰等研究 了不耦合装药对爆破落矿的影响,不耦合装药有效 第37卷第3期程 平，郭进平,孙锋刚 破碎矿体水平深孔落矿爆破试验研究69 降低了炸药单耗和爆破震动危害［亠⑹；杨仁树等微 差爆破技术机理,微差爆破可以改善爆破效果,降低 爆破震动危害［⑺。 随着先进的水平深孔凿岩设备的制造和爆破技 术的进步,水平深孔落矿技术愈发成熟,为水平深孔 落矿技术的应用提供了条件。针对陕西某铜矿矿体 破碎厚大,矿体内采准工程施工难度大，凿岩作业存 在安全风险，提岀了不耦合装药和逐孔微差起爆的水 平深孔落矿方案,通过现场试验，取得了较好爆破效 果。将水平深孔落矿技术应用到破碎矿体开采中，对 解决破碎矿体开采技术难题具有很好的参考意义。 1开采技术条件 该矿处于徐家坝一铜厂里沟岩浆岩带东 段，区内断裂构造十分发育,矿床成矿条件复杂,矿 体形态变化大，深部矿岩片理化特别发育,共圈定矿 体13条，1・2矿体为主矿体，其余矿体较小。矿体 和围岩均为片理化细碧岩，矿体赋存于片理化细碧 岩内的含铜黄铁矿化、磁黄铁矿化细碧岩。矿石具 鳞片-粒状变粒结构、它形粒状结构，脉状、条带状 构造，局部具有硅化。矿体和围岩主要为片理化特 别发育的细碧岩,矿体和围岩不稳固,该矿床开采技 术条件极为复杂,开采难度大。 I -2号铜矿体特征（1） 1-2号铜矿体倾角为 52。63。。（2） 1・2号铜矿体厚度一般为10〜 27 m,平均厚度为16 m左右。（3）矿岩破碎，矿岩 不稳固、极不稳固,地应力显现频繁，发生冒顶、垮塌 的可能性大。（4）矿体沿走向连续性好，走向长度 约 100 〜150 mo 1・2号铜矿体850 m标高以上已经开采结束, 现在完成开拓工程的为800 m中段。根据崩落法自 上而下的开采顺序，设计试采矿块为800 m中段 3233 线。 2水平深孔爆破参数设计 落矿采用下盘脉外凿岩嗣室钻凿水平深孔爆破 落矿。凿岩嗣室在行人通风天井左右两侧交错布 置，垂直间隔6. 25 m,单侧垂直间隔为12. 5 mo凿 岩嗣室采用YQ100潜孔凿岩机钻凿水平中深孔。 每层凿岩嗣室钻凿2排水平深孔。每次起爆2排炮 孔。落矿后，采用扒渣机从人字型装矿平巷出矿，装 入矿车运出采场。每次出矿只出一部分，保证上部 落矿有足够的自由补偿空间，且矿块内的松散矿岩 维护周边矿岩体的稳定性。如此循环，直至矿块内 的矿石全部爆落，最后进行大放矿。 2.1炮孔参数炮孔参数 凿岩嗣室内的扇形水平深孔。孔径100 mm,最 小抵抗线（排距）护二（35 40）〃二3.5〜4.0 m（取 3.5 m），孔底距 M 二（1. 1 〜1. 5）瞬二 3.9 6.0 m （取5.0 m），炮孔堵塞长度一般在（0.4〜0.8）【％二 （0.4 〜0.8） *（3.9 〜6.0）二 1.56 〜4. 8 范围内（取 值原则提高炸药利用率，控制孔口距，调节孔口部 分的炸药分布）。孔深5.6〜33.9 m。第一排炮孔 排面角1。。第二排炮孔排面角4。。（炮孔参数详见 表1）（炮孔布置详见图1、图2、图3） 880 860 图1 812.5 m水平工程布置（单位Hi） Fig . 1 812.5 m level project layout（unit m） 图2 816.6 m水平工程布置（单位m） Fig . 2 816. 6 m level project layout（ unit m） 70爆破2020年9月 表1炮孔参数表 Table 1 Table of blastholes parameters 凿岩位置孔号 孔径/ mm 倾角/方位角/孔深/m 装药直径/ mm 装药 量/血 堵塞 长度/m PVC管 长度/m 11001246.97517.322.05.0 2100135924.17578.122.022.2 3100135925.07574.234.021.1 4100135926.37585.902.024.4 5100135927.77583.784.023.8 812.5 m6100135930.875101.802.028.9 水平 7100135933.97598.626.028.0 8100135931.275103.222.029.3 9100135927.07574.236.021.1 10100135924.27571.414.020.3 11100135922.77557.276.516.3 12100135922.27539.6011.011.3 11004415.67512.752.03.7 2100435619.27560.942.017.3 3100435622.07563.424.018.0 4100435623.27574.762.021.3 5100435624.67572.634.020.7 816.6 m6100435627.87591.052.025.9 水平 7100435631.17590.345.525.7 8100435629.97598.562.028.0 9100435626.17572.285.620.5 10100435623.77576.532.021.8 11100435622.57559.525.616.9 12100435622.47557.756.016.4 合计579.81716.0394.3487.9 说明不耦合系数为1・ ・3,爆落矿岩体积4884.9 m3,炸药单耗0. 35 kg /n,炸药密度参考2号钱油炸药取值（装药密度 0.8 g /cm3）o所有参数根据实际施工情况进行调整。 图3 I -I剖面（单位m） Fig . 3 I - I profile（unit m） 2.2装药结构装药结构 由于极破碎岩体受爆破振动扰动影响大，因此 不能采用全耦合连续装药结构。拉底施工时，设计 的间隔装药结构，由于现场设备技术所限,无法实 施。此次爆破装药结构设计采用不耦合装药结构。 装药采用直径75 mm的PVC管（1.5m长的PVC管 第37卷第3期程 平，郭进平,孙锋刚 破碎矿体水平深孔落矿爆破试验研究71 连接而成）不耦合装药结构（见图4）。装药器装药, 提高效率。采用炮泥或者岩粉堵孔（为了提高堵孔 效率,建议开发堵孔效果好，堵孔效率高的材料与装 置。），堵塞料长度最少2 mo孔内使用导爆索传爆。 双发导爆管雷管起爆导爆索（雷管和导爆索用胶带 联结）。 2.3起爆网路 起爆网路 中间向两边的V字形逐孔起爆，抛掷方向为下方临 采用逐孔微差起爆。采用毫秒微差导爆管雷管 空空间。 连接网路,导爆管起爆器起爆。 排间微差HO ms,孔间微差25 mso （爆破网路 起爆顺序向自由面逐排起爆，排内炮孔采用由 连接及耗材详见图5。） 10 段 380ms 27个 2 段 25ms 20个 5 段 110ms 1个 瞬发电雷管 5个 孔外雷管要进行覆盖,防止雷管切断网路。 孔外网路一定要注意搭接、相交等情况，影响炮 孔起爆顺序。 在矿体顶板留有1. 5 m厚的矿层，作为保护层 防止顶板围岩冒落造成贫化损失过高。 2.4放矿管理放矿管理 水平深孔爆破后，进行安全通风。待通风 30 min以上，安全员检查无危险情况后，进行小规 模放矿。 出矿方案每次水平深孔爆破后只出一部分矿 石，保证上部落矿有足够的自由补偿空间，且矿块内 的松散矿岩维护周边矿岩体的稳定性。 本次设计爆破补偿空间（靠近上盘凿岩平巷3个出矿口，每个出矿口 出矿79车。 具体施工时，放矿量计算参考以上计算过程。 参数根据现场情况进行调整。如有靠近上盘凿岩平 巷出矿口放出废石，该出矿口将禁止出矿。见表2。 表2放矿量计算表 Table 2 Table of drawing volume calculation 名称 单位 爆落矿岩 体积/n 补偿 空间/ 松散 系数念 松散 系数鸟 放出 矿岩量/n 矿车 容积/n 矿车满载 系数 矿车 数/车 下盘出矿 量/车 上盘出矿 量/车 数值5356.25201.71.21071.250.750.8523862148238 出矿一定要编制详细的出矿方案，主要包括出 矿的位置和每个位置的出矿量。严格进行放矿管 理。放矿管理对生产施工影响非常大，多出矿会造 成底部结构破坏和顶板冒落;少出矿会造成过挤压, 爆破效果不好,矿石无法爆落等现象。 放矿完成后,重复第2.1-2.4节内容，直至到 达850 m水平，再进行大放矿。 3现场试验 将以上设计的水平深孔爆破落矿方案用于试采 矿块落矿中,共进行7次水平深孔爆破落矿试验。 试验后，经统计，炸药单耗为0.28 kg/n ,采矿效率 144.99 t /d,采切比3.10 m/kt ,采矿成本40 50 元/t , 试验前后相关数据对比表见表3 o 表3试验前后相关数据对比 Table 3 Comparison of relevant data before and after field tests 炸药单耗/ 伽・m-3 采矿效率/ t-d-1 采切矽 m/kt 采矿成本/ 元・L 试验前0.39108.968.325565 试验后0.28144.993.1040-50 试验前，该矿采用上向垂直扇形中深孔落矿。 试验前后经济效益对比,水平深孔爆破落矿方案明 显优于上向垂直扇形中深孔落矿，而且前者凿岩作 业不进入脉内,安全性更强。水平深孔爆破落矿缺 点是爆破技术要求高,一次起爆药量大，起爆网络连 接复杂。 4结论 针对破碎矿体开采难题,本文提出了脉外凿岩 的水平深孔爆破落矿方案,通过现场试验验证了方 案的合理性，取得了良好的经济效益，得到以下 结论 1 水平深孔爆破落矿方案炮孔直径大，装药 量大，采用不耦合装药，使得炸药分布均匀,爆破效 果好。 2 对于破碎矿体开采,降低爆破危害是非常 重要的，逐孔微差起爆技术降低了一次起爆药量,降 低了爆破震动强度,对破碎矿体开采至关重要。 3 目前大多采用的垂直上向扇形中深孔爆破 落矿在破碎矿体开采中暴露出越来越多的问题，文 中研究表明，水平深孔爆破落矿技术已经成熟，在实 践中证明可行，对于类似工程提供了很好的参考 价值。 参考文献References [1] 古德生，周科平现代金属矿业的发展主题[J]金属 矿山,20127 1-8, [1 ] GU De-sheng, ZHOU Ke-ping . 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