融冠1号矿中深孔爆破参数优化研究.pdf

第2 8 卷第3 期 2 0 1 1 年9 月 爆破 B L A S T I N G V o l _ 2 8N o ．3 S e p ．2 0 1 1 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 1 ．0 3 ．0 0 9 融冠1 号矿中深孔爆破参数优化研究球 任高峰，王威，冯海昀，袁岳琪 武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 摘要在内蒙古兴业集团融冠矿业l 号矿中深孔爆破之中，存在炸药单耗大、大块产出率高，影响出矿效 率的问题。通过对施工管理和设计等方面地分析研究，针对现场情况从加强矿山地质编录工作和爆破施工 管理，优化单位炸药消耗量、炮孔密集系数、最小抵抗线、孔底距和爆孔堵塞长度等方面提出解决问题的方 法，使矿山单耗减1 5 ％左右，大块率减少0 ．8 ％，在矿山的实际生产中取得良好的效果。 关键词中深孔爆破；地下开采；无底柱分段崩落； 爆破参数；大块率 中图分类号T D 2 3 5 ．3 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 - 4 8 7 X 2 0 1 1 0 3 0 0 3 4 0 2 O p t i m i z a t i o nS t u d yo nM i d - l e n g t hH o l eB l a s t P a r a m e t e r si nR o n g g u a nN o ．1M i n e R E N ‰毋n g ，W A N GW e i ，F E N GH a i y u n ，Y U A NY u e q i C o l l e g eo fR e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ，W H U T ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t I nR o n 昭- , u a nN o ．1m i n eo ft h eI n n e rM o n g o l i aX i n g y eg r o u p ，t h el a r g es p e c i f i cc h a r g ea n dt h eh i g h r a t i oo fb o u l d e r sa f f e c tt h eo r ee f f i c i e n c y ．T h r o u g ha n a l y z i n ga n ds m d y i n gt h ec o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n ta n dd e s i g n ， a n db a s e dO nt h es i t ec o n d i t i o n ，e n h a n c i n gt h ew o r ko fm i n i n gg e o l o g i c a ll o g g i n ga n dt h ec o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n to f b l a s t ．w h i c hc a no p t i m i z et h es p e c i f i cc h a r g e ，b u r d e n - t o - s p a c i n gr a t i o ，b u r d e n ，a n dd i s t a n c eo fh o l eb o t t o ma n ds t e m ‘ m i n gl e n g t h ．a n dr e d u c e st h es p e c i f i ec h a r g ea n dt h eo u t p u tc a p a c i t yo fb l o c k sb y1 5 ％a n d0 ．8 ％r e s p e c t i v e l y ．I t g e t sg o o dw o r k si nt h ea c t u a lp r o d u c t i o no fm i n e ． K e yw o r d s m e d ．1 e r I g t hh o l eb l a s t i n g ；u n d e r g r o u n dm i n i n g ；s u b l e v e lc a v i n gm e t h o dw i t h o u tB mp i l l a r ；b l a s t p a r a m e t e r ；r a t i oo fb o u l d e r s 1 矿山概况 内蒙古兴业集团融冠矿业有限公司西采区1 号 矿体为层状，长2 6 0m ，上部倾向2 9 3 。，倾角7 0 。，下 部倾向3 0 5 。，倾角3 7 。～5 0 。，倾向延伸2 2 0m ，上 部以铁矿体为主，夹有小的锌非工业矿体，铁矿体平 均厚度2 9 ．1 3m ，最大厚度6 8 ．6 4m ，平均品位 收稿日期2 0 1 1 0 4 0 2 作者简介任高峰 1 9 7 9 一 ，男，博士．武汉理工大学讲师，从事矿床 开采理论技术研究． E - m a i l r g f w h u t 1 6 3 ．t o m 。 通讯作者王威 1 9 8 6 一 ，男，硕士研究生，采矿工程专业， E - m a i l 4 3 4 3 4 7 0 9 9 q q ．c o m 。 基金项目国家“十二五”科技支撑计划重点项目 编号2 0 1 I B A B 0 5 8 0 3 T F e 2 8 ．0 9 ％。锌矿体平均厚度3 3 ．0 3m ，最大厚度 6 8 ．6 4m ，锌矿体平均品位5 ．5 3 ％距地表8 4m 以上 为氧化矿⋯。 矿山年产量约7 0 万t ，采矿方法以无底柱分段崩 落法为主，采用Y G z 9 0 型凿岩机钻凿直径为 6 01 1 1 1 1 1 上向扇形炮孔 图1 所示 ，爆破采用2 号岩石 改性炸药和铵松蜡炸药，B Q F 一1 0 0 型风动装药器装 药，每次爆破1 2 排炮孔，毫秒延时导爆管起爆网 路。在实际生产过程中，存在大块率高、炸药单耗较 大 平均一次炸药单耗0 ．6 0 ．7k s ／t 、二次爆破次 数较多，影响装矿效率。为了提高矿山的经济效益， 必须优化爆破参数，改善爆破效果，降低采矿成本。 万方数据 第2 8 卷第3 期任高峰，王威，冯海昀，等融冠l 号矿中深孔爆破参数优化研究 3 5 图1 上向扇形中深孔布置 F i g ．1 T ot h ed e e ph o l ei nd e c o r a t e 2 中深孔落矿存在的主要问题 通过对融冠矿业回采落矿的中深孔设计、现场 施工和爆破等环节的现场考察分析，确定该矿山生 产过程中产生大块的主要原因有以下几个方面 1 地质情况条件影响以及爆破管理工作不完 善。由于裂隙多且小，造成炸药的爆能利用率低、爆破 效果差；爆破网路不正确，出现个别炮孔拒爆现象。 2 中深孔施工质量较差，现场调查发现，由于 在中深孔凿岩施工中存在着钻机支架底板放置不 平、角度调整不准确及不使用气顶固定等操作问题， 以及由于巷道顶板个别岩石突出等原因，经常出现 炮孔排面偏斜，深度、角度与设计相差较大等问题， 个别炮孔之间发生贯通现象。 3 爆破参数不合理。矿山生产使用的中深孔 设计参数排距1 ．5 ～1 ．8m 、炮孔密集系数m m a ／w ，口为孔距，埘为排距 为1 ．2 1 ．3 ，偏小，这也 是造成炸药单耗偏大的主要原因。而且设计本身灵 活性不强，设计爆破参数没有随矿体性质的变化而 改变，一律采用排距1 ．5 一1 ．8m ，孔底距1 ．8 ～2i n ， 孔径6 0m m ，装药系数0 ．7 5 。设计参数虽具有普遍 性，但是遇到特殊情况则很难奏效，尤其是矿石品位 变化时容易出现问题。 3 改善中深孔爆破效果的几种途径 针对上述问题，应用岩石破碎机理以及爆破理 论，借鉴同类矿山的经验和有关采矿新技术的基础 上，提出了改善爆破效果的几种技术措施。 3 ．1 加强地质编录工作以及施工管理 由于中深孔爆破过程中节理裂隙等地质构造对 落矿的影响较明显，特别是较大的裂隙处在中深孔 排面附近。所以，在爆破设计之前应该进行详细的 地质编录，了解矿房内的节理裂隙等地质构造，并具 体结合节理裂隙等地质构造的产状，合理的布置排 面、排距、以减小节理裂隙等构造对矿山中深孔落矿 的影响‘2 1 。 提高钻孔质量，控制炮孔深度，防止炮孔偏斜。 在采矿生产中，通过推行标准化作业、加强员工的培 训、提高操作技能，要求工人提高操作精度，相应的减 小孔深误差和炮孔偏斜误差，建立健全的炮孔验收制 度，不合格的炮孔必须及时地补孔并再次验收”J 。 3 ．2 爆破参数的优化 爆破参数的优化主要是指的中深孔爆破过程中 单位炸药消耗量、炮孑L 密集系数和最小抵抗线的合 理确定。 1 单位炸药消耗量的优化 炸药单耗取决于岩石的爆破性质、爆破技术和 炸药性能等因素。其确定的方法一种是进行爆破试 验，选最优值，另一种是用经验公式确定。根据确定 单位炸药消耗量的经验公式HJ q 0 ．0 8 3 厅 1 式中r 为矿岩密度，取值为3 ．5t ／m ；f 为岩石坚固 性系数， 8 ～1 0 ，取厂 1 0 。 经过计算得q 0 ．4 9k g ／m 3 ，则根据矿山现场情 况，可知该采区的炸药单耗以O ．5k g ／m 3 左右为宜。 2 炮孔密集系数的优化’ 炮孔密集系数m 值偏小时，炮孔之间容易贯 通，形成预裂面而使爆破能量过早的释放。加大m 值可使爆破作用时间加长，充分利用利用爆破能量 提高破碎质量。所以，在保持孔网面积S a 埘 孔 距X 最小抵抗线 和单位炸药消耗量q 基本不变的 情况下，减小最小抵抗线埘，增大孔距口，使得炮孔 密集系数m m a ／w 增大，适当变化口和叫的值， 使爆炸能充分利用，从而降低炸药单耗和大块产出 率。根据以上的优化设计以及同类矿山的经验，将 m 值增大到2 3 ，可以降低大块率呤J 。 3 最小抵抗线的优化 根据岩石爆破机理，矿岩爆破破坏是受气体推力 和反射应力波共同作用而致。缩小抵抗线，可使岩体 中由应力波产生的径向裂隙发育程度相对增多，其裂 隙在岩体的脆弱面上能够延伸接近自由面，并在高压 气体作用下，得到块度较为均匀的岩石。最小抵抗线 反映了炮孔在矿体内的分布情况，当炸药消耗量不变 时，最小抵抗线越小矿石块度越均匀，但不能无限增 大凿岩量。根据最小抵抗线的计算公式∞1 埘 2 式中d 为炮孔直径，取值为0 ．6 0d m ；A 为炸药密度 0 ．9 1k s ／a m3 ；q 为单位炸药消耗量，取值q 0 ．5k g ／m 3 ； r 为深孔装药系数。根据Y G Z - 9 0 型凿岩机，凿岩速度 最优时炮孔深度在2 0n l 以下，根据“采矿方法计算”查 表知当炮孔深度在l o ～2 0r a 时为0 ．8 ～O ．8 5 ；m 为炮孔 密度系数，取m 2 。 下转第3 8 页 万方数据 爆破2 0 1 1 年9 月 参照爆破安全规程有关规定，矿山巷道的最 大安全震动速度为1 5 3 0c m ／s 1 0 一1 0 0H z ，所 以本次爆破振动不会对岩石矿柱支撑造成损伤。 4 爆破效果 由于采用了预裂爆破与微差控制爆破技术，有 效地控制了爆破振动和空气冲击波对两侧矿柱及顶 板的破坏影响，经过多次爆破试验，并且对两侧矿柱 进行了振动检测，结果符合安全要求。 采用优化后的中深孑L 爆破每次爆破崩落矿量达 20 0 0 多t ，是原手风钻浅孔单次爆破量的5 倍，钻孔 爆破成本由原来的4 ．4Y r _ ／t ，降低到3 ．8 影t ，铲装 运效率提高了5 倍，降低了矿山综合成本，取得了较 显著成绩，同时减少作业人员在顶板下作业的时间， 矿山安全得到进一步改善。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 9 ． [ 2 ] 张钦礼，郑晶晶，张德明，等．新桥硫铁矿凿岩爆破参 数优化试验研究[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 3 l - 5 ． [ 3 ] 郑晓硕，王剑，周乃松．无底柱分段崩法中深孔爆破 参数试验[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 5 0 - 5 3 ． [ 4 ] 刘治峰，张戈平，王炳恒．深孔爆破振动测试分析与降 振措施[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 1 0 7 1 1 0 ． 上接第3 5 页 则经过计算，W 1 ．4 3m 。 根据“冶金矿山设计参数资料”中深孔落矿石 最小抵抗线为钻头直径的2 3 3 0 倍。当钻头直径 为6 0m m 时 W l 2 3 0 ．0 6 1 ．3 8m W 2 3 0 0 ．0 6 1 ．8m 综合以上情况，取最小抵抗线1 ．5m 。 4 孔距的优化 孔距的计算可以根据经验公式选取口] a 1 1 ．5 t t I 式中系数取1 ．4 ，可知a 2 ．1m 。 5 堵塞长度的优化 在扇形中深孔爆破的过程中，填塞长度一般在 0 ．4 0 ．8 W 范围内为宜，相邻炮孔采用交错不同 的堵塞长度，可以避免孔口附近炸药过分集中的状 况，降低矿石开采过程中的损失贫化率阳] 。 4 改进效果 在融冠矿业的落矿过程中，中深孔爆破按照以 上所述的途径严格组织施工爆破，相对于以前取得 了比较好的爆破效果，显著的减少了大块产出率，提 高了出矿效率，降低了采矿成本。各项技术经济指 标见表l 。 通过融冠矿业的现场实践表明，爆破效果较为 明显，矿山各项经济指标有相应的改善，上述优化中 深孔爆破的技术措施可行。但是仍然需要进一步的 探讨和实践，要不断地结合采区地质条件以及爆破 专业中出现的新技术、新工艺来指导现场的爆破工 作，使大块率下降到最低，以提高出矿效率，提高矿 山经济效益。 表1 矿块中深孔爆破技术经济指标 T a b l e1O r eb l o c k sd e e ph o l eb l a s t i n gi n t e c h n i c a la n de c o n o m i ci n d e x e s 指标名称 优然爹优箬亲擎 炸药单影 k g t 。1 0 ．6 0 O ．7 0 0 ．5 4 每米崩矿量／ t m “ 5 ．1 35 ．8 6 最小抵抗线／m 1 ．6 1 ．81 ．5 大块室j o ／． 76 ．2 孔距／m 1 ．52 ．1 损失率％ 5 ．1 小于5 贫化率- ／。／o 5 ．9 小于5 ．6 中深孔爆破采矿成本／ 元m 。 1 3 ．81 3 ．4 参考文献 R e f e r e n c e s 李萍，柯波，于燕．融冠多金属矿1 1 5 8 中段采空 区处理与放顶的探讨[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 4 4 7 ．4 9 ． 张明武，刘轲，关森峻．优化中深孔落矿工艺降低大 块率[ J ] ．矿业工程，2 0 0 9 ，7 2 4 0 - 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