侧向爆破抛掷出矿技术在分段空场法中的应用.pdf

第】s 卷第4 朗 爆破v 0 1 ．】8 ＼。4 】年1 月 B L A S T I N Gn c c ．”】1 文章编号1 0 。1 一 1 8 7 x 洲 1 4 一。。2 卜0 3 侧向爆破抛掷出矿技术在分段空场法中的应用 江兵1 ，马建军2 ，叶义华2 ，梅林芳1 ，陆垂庆1 1 ．武钢大冶铁矿．湖北黄石 3 5 0 0 6 ；2 ．武汉科技大学．湖北武汉4 3 0 。8 1 摘要 提出用分段空场法采缓倾斜矿体时．采用侧向爆破抛掷出矿技术来提高矿石的回采率．在分析倒 向爆破出矿机理的基础上．提出了侧向爆破抛掷出矿的主要技术措施，并将该技术用于具体矿山，进行了爆 破参数的施工设计。 关键词 分段空场法；鹱倾斜矿体；抛掷爆破；定向控制 中围分类号 T D2 3 s ．3 l 文献标识码A A p p l i c a t i o no fL a t e r a IP i n p o i n tB I a s t i n gM i n i n gT e c h n i q u e i nt h eS u b l e V e lo p e n s t o p e s j I A N GB i ng ，M AJ l n n j u 矛，Y E Y r h H n L ，M E Ii ，t n 一知n 9 1 ，E I U j h “P iq t n 9 1 1 ．D a y e1 r 。nM i n c ．H u 柚g s h i4 3 5 0 0 6 ，C h l n 8 ；2 ．w u h a nU n l v e r s i t yo f i e n c e ＆T e c h n o l o g y W u h a n4 3 0 0 8 1 ，C h i n a A b s t r a c t r hr e c 。v e r y1 ㈣p r 。v e db ya d o 阱1 1 岵l a t e r a lp l np o m l b l a s t l “gw h P ns h a l l o ws l u 雌r o o n ll s m 1 甜 b n 1 P a n so fs u b k v c Io p e ns t o p e s ．t h e ㈣h a n ㈣t h a ts I r I a l ls l a n ta “g I ㈣n c U fs I l a l 】o ws l o p eb o t t o m W a l l1 s s l u “g1 0 r o a do fa c c u n l u I a t eo r ea l 。“gt o pw a l I 】sP x p l a m e dt h r o u g ht h e o r t l c a lr e 孵a r c ha n dt e c h “叫I ed P “g n ． w h l c h ⋯P r l f I e db ym l m e r l c a ls l m u 【a t l 。I lb a s e do “p r a c t I c eb 【a s t l n Ep a r a n l P ㈤n dr ∞ms i z e K e yw o r d s s u b I e v e Io p e n s t 。p en 1 1 n m g ；s h a l l o ws l o 非o r e b o d y ； 1 a t e r a 【“np o I n tb 】a s t l ”g ； d I r e ccL u n a l b I asT l n g l引言 在井下分段空场法回采爆破时，通常采用单排 齐发爆破”。。此时爆落矿石是整排平直向前抛出，均 匀地铺撒在底板上，当矿体倾角小于矿石的自然安 息角时，大于矿石自然安息角范围的矿石，可以靠自 重滚人出矿堑沟，由设备从出矿进路运出；而小于矿 石自然安息角的矿石，则会滞留在底板上，并与矿房 底柱组成“V ”型出矿堑沟。显然坡度越缓，滞留在矿 房底板上、无法放出的崩落矿石越多，造成的损失越 严重。若采用其它手段将这部分矿石运出．往往需增 添相应的巷道工程和出矿设备，增大生产成本。 为此，可以采用侧向爆破抛掷出矿的方法，来提 高缓倾斜矿体的回收率。在缓倾斜矿体的回果断面 内，按矿石自然安息角将炮孔排面划分为两部分，倾 角大于矿石自然安息角的炮孔 图l 中l 区 按普通 正面抛掷崩矿方式先进行爆破，使这部分爆落矿石 沿扇形排面法线方向抛出，进入前方的积矿堑沟。倾 角小于矿石自然安息角的炮j L 图l 中2 区 ，利用 爆破定向抛掷原理，使其朝排面侧向的积矿堑沟方 向抛出，抛掷堆积在正面崩落空出的区域内，再从积 矿堑沟放出。 收稿H 期I lr 1 I ～0 7 3 0 作者简什江兵 19 ， ～ ．男，黄百武汉锕铁集田公司大冶铁矿工程师 万方数据 第18 卷第4 期 江兵等例向爆破抛掷出矿技术在分段空场法巾的应用 图1 侧向爆破抛掷出矿原理图 2 侧向爆破抛掷出矿的基本理论 2 ．I 抛掷爆破定向控制的基本原理 根据最小抵抗线原理、多向爆破作用的控制原 理和群药包共同作用原理，在井下回采爆破中，只要 能在扇形炮孔排面的侧向造成一个新的、抵抗线相 对较小的自由面，并构成等量对称的装药结构，就能 实现向侧向的最大爆破抛掷和堆积“。 2 ．2 柱状药包的抛掷运动规律 根据条形药包鼓包运动规律，被爆岩石获得更 稳定的沿最小抵抗线方向的抛掷和堆积，不易产生 侧向飞散。因此，井下回采爆破采用扇形中深孔，其 侧向爆破会有利于爆落矿石形成沿装药长度向侧面 的条带状抛出。3 ， 2 ．3 倾斜炮孔的爆破抛掷效果 根据弹道抛物线原理．向上倾斜孔爆破时，由丁 抛射角的存在，矿岩抛距大干垂直孔。采厢侧向爆破 抛掷出矿时．扇形排面上的上盘炮孔先爆，为侧向爆 破抛掷创造了一个斜坡自由面。余下的下盘炮孔对 侧面而言，均为上向倾斜炮孔，因此能产生更好的抛 掷效果o r， 3 侧向爆破抛掷出矿的技术设计 要利用上述理论实现侧向爆破抛掷出矿，可采 用以下技术措施 1 一次崩矿2 ～3 排孔．前后排炮孔布置完全 相同．排距6 等于抵抗线u ，。 J 在小于或接近安息角的部分矿石中布置侧 向抛掷孔．即图2 中I ～3 号孔，采用抛掷爆破，其孔 底距勾“。，炸药单耗为口，其余部分布置崩落f L ，即 4 ～l l 号孔按普通崩落法落矿爆破设汁其爆破参 数，孔底距为m ，且“≤6 一w ，“≤“，。因此崩落孔先 爆后．侧向抛掷孔有正面和侧面两个自由面，且侧面 的最小抵抗线小于正面的最小抵抗线，此时抛掷方 向| 立是相对最小抵抗线较小的侧面。 L3 先爆正面崩落孔．后爆侧向抛掷扎，且适当 增』 延期时间。崩落孔先爆，且以微差问隔先爆上 盘、后爆下盘，先前排、再后排．使崩落矿石整体有向 上盘汇集的趋势，整体向前抛出堆落在前期出矿形 成的出矿堑沟内，同时为后爆的侧向抛掷崩落矿石 提供新的侧向自由面和上盘容纳空间；抛掷孔较最 后爆破的崩落孔有较大的延时．确保上盘有足够的 容纳空间。此时侧向抛掷孔有正面和侧面两个自由 面，且侧面的最小抵抗线小于正面的最小抵抗线。因 此其爆破抛掷方向是最小抵抗线相对较小的侧面。 4 侧向抛掷孔前后排位置相同的炮孔同段齐 发爆破．形成向侧面的逐排延时起爆，而且此时前后 排位置相同的炮孔装药量相近，对应点最小抵抗线 相同，构成向侧面作用的两个近似等量对称柱状药 包，其爆破的共同作用使两孔问的矿石整体向侧面 抛出堆积，如图2 所示。 藤譬苗蕊 I ＼圳V ‘I‘ } ‘ 图z 侧向爆破抛掷出矿方案示意囝 4 工程实例 大冶铁矿铁门坎的挂帮矿为 1 2 ～一3 6n 1 水 平西露天开采后的残余矿体，地质矿量2 4 ．5 0 万t ， 平均品位5 2 ．4 5 ％。矿体上盘为闪长岩．下盘为大理 岩，属稳固岩类。矿石为块状富铁磁铁矿．较稳固，其 主要物理力学特性平均倾角3 0 ‘．密度4 ．1 jt ／m 3 ， ，一1 2 ～14 ．松散系数1 ．6 ，平均安息角3 9 。。采用分 段空场法开采，其结构参数分段高度12n - ．矿房沿 矿体走向布置，长j om ．宽为矿体的水平厚度，问柱 宽8 m ，顶柱厚5m 。沿矿房长度，每隔l m 掘进l 条3 ．6n ，3m 垂直走向的出矿进路．个矿房j 条进路。由于矿体倾角小于矿石的自然安息角，B j 采 落矿采用普通单排齐发爆矿，明显有部分崩落矿石 无法放出．因此确定采用侧向爆破抛掷出矿．现根据 矿山开采的实际情况，进行现场施1 二设计， 万方数据 爆破 4 ．1 凿岩爆破参数的确定【5 。 1J 炮孔直径d 为凿岩设备所确定，本设计采 用该矿的现有设备．取d 一8 jm n l ， 最小抵抗线u7 、炮孔排距6 由于侧向抛掷 孔和崩落孔的爆破运动方向4 ；同．因此其最小定向 抵抗线也各不同。崩落孔先向正面抛出，其设汁和普 通崩落法的回采爆破设计柑同，由经验公式Ⅳ一 t 0 ～3 0 d ．取Ⅵ’ 1 ．8n l ，6 一u 7 1 ．8 m 。侧向抛掷 7 L 向侧面抛出．其实际抵抗线沿炮孔各点均不相同， 孔底距。，是其侧向最小抵抗线的最人值，且“≤ H ’、 3 j 孔间距“扇形孔的孔底距“控制同排炮孔 密受．孔口距“’控制药量分布。崩落扎的孔底距m 一 ⅢⅥ’一2 ～2 ．2m Ⅲ} 为炮孔邻近系数，“ 2 1 ．1 ．取“l 一 n 1 ， 抛掷孔向侧面爆破，其实际7 L 距为6 ．而孔底距 。二是删向最大孔底抵抗线，由公式6 一，M m 一6 ／，n l6m ，因此确保了“ 一Ⅳ，也就保障了侧向爆 破抛掷的实现， { { 崩矿步距，．一次爆破2 ～3 排炮孔．即，．一 ～3J 。 j 扇形炮7 L 边7 L 角下盘边孔应控制矿岩下盘 交界线．其角度视具体情况而定；上盘边孔要利于堑 沟内矿石的自然放出．同时又能增大本分段的回采 量．取为jc ‘～j j ’，炮孔布置如图2 所示， 4 ．2 单位炸药消耗量u 1 侧向抛掷孔的炸药单耗“ 抛掷爆破的药量采用下式计算。“ Q f ，／t 女p ’一q 1 1 7 式中∥为炸药换算系数，取1 ．14 ；‘为标准抛掷爆 破的单位七{ 药消耗量．取女一1 ．1 ～1 ．2 妇巾。；_ 厂t ，z 为爆破作用指数函数，， 一 一。卜卜o ．6 ，z 3 ；吼为抛掷 爆破炸药单耗．k g ／m 3 ；V 为被爆矿岩体积，n 1 ；。口。一 t ，／ J I 一1 ．9 6 ～ ．1 jk g ／m ’，取q l 一2k g ／n l 。。 2 崩落孔的单位炸药消耗量q 二 。根据类比法来确定，结合铁门坎目前生产爆 破的现状，取q 二一16 ～1 ．9k g ／m3 。由于崩落孔和抛 掷孔同处一个炮孔排面内，抛掷孔的布孔相对密集， 装药量相对较大，因此可以设计一个统一的装药单 耗．通过凋整布孔的疏密，满足所斋的炸药译耗，从 而简化装药。崩落孔的孔底距为1 ．8 ～2m ，抛掷孔 为1 ．，j ～一1 ．8m ．可见抛掷孔的孔底距要小lr “左 右．『【 | ja r 以认为其负担的单位爆破体积也减小了 l ，左右同此．崩落孔的每孔药量为q ，l7 ；抛掷孔 年1 1 月 的每孔药量不变，仍为固，而爆破体积减小了l o n ， 则∽一Q ／I7 。一Q ／ o ．9 V 1 ．1q ．，本没i f 取o 。一2 k 譬／m 。，所以吖一u 。／1 ．1 1 ．8k g ‰。．满足前述刘崩 落孔单位炸药消耗量的要求。因此设计的统一炸药 单耗为l8k g ／n l4， 43 崩落孔与抛掷孔间的延期时间 崩落孔以获得最佳破碎效果为主要目的．同时 向正面抛出一定距离．为侧向抛掷孔爆破创造新的 自由面和足够的堆积空间．因此段间延时取2 j ～j J m s 、 侧向抛掷孔延期时间以获得最大抛掷效震为主 要目的，延期日t 问廊长一些。有试验表明o 。．在同等 条什下，获得最大抛掷效果的延期时问约为普通爆 破延时的6 ～l o 倍。取侧向抛掷孔的排间延迟时间 f 。≥3 0 0n ‰本次设计共6 个段别，崩落孔分别用1 、 3 、j 段，抛掷孔分别用l l 、i4 、1 6 段。 5结论 为r 验证上述理论分析和设计的合理性，以单 排齐发爆破、孔问顺序起爆和侧向爆破抛掷冉矿作 为三组典型方案，进行了同等条件下的水泥砂浆小 型模型模拟对比试验。试验结果证明了理论分析．侧 向爆破抛掷出矿优于普通的单排齐发爆破崩矿．且 可使回收率提高13 ．9 ％；同时也表明现场爆破参数 设计足合弹可行的。因此该回采爆破落矿方案，顺利 地为现场所采纳应用，使这部分挂帮矿在倾角_ 甲均 3 0 。、晖度平均8m 的条件下矿打同收率达到了 7 6j 7 ％。所以，缓倾斜矿体采用卒场法开采时，用侧 向爆破抛掷出矿方式进行回采爆破，可以使下盘小 倾角的人部分矿石抛掷堆积到枳矿堑沟内，从而提 高矿石的回采率。 参考文献 1 王家齐．空场采矿{ 圭r M ] 北京冶金工廿出版社．19 8 8 ． 1 9 8 2 t 2 2 陶颂霖．凿岩爆破[ M ] 北京冶金工业出版} 上．】9 0 2 ．17 0 l7 2 ． 3叶咩双，条形药包鼓包运动的试验研究i A 一工程爆破文 集[ c ．武汉中国地质大学出版社- 19 3 ．7 3 1 切尔尼高夫斯基AA 定向抛掷爆破 M ] 北京中国建 筑工业m 版社．19 8 619 8 一 1 4 j罗绍裘采场爆破l ～I j ．北京中国建筑上业出咂社． 9 S 7l3 8 6I3 8 9 ． 6 中国力学学会工程爆破々业委员会．爆破工程M 一北 京冶龠工业出版社．19 9 63 1 一3 l 二 万方数据