高阶段大直径深孔爆破技术在安庆铜矿的应用.pdf

S e r i e sNo 3 0 8 Fe b r u a r y 2 0 02 金 属 矿 山 Ⅳ匝TAL MJ NE 总 第 3 0 8期 2 0 0 2 年 第 2期 高阶段大直径深孔爆破技术在安 庆铜矿 的应用 李樟鹤 铜陵有色垒属套司 摘要分析总结了安庆铜矿采用高阶段大直径深孔采矿爆破技术 ， 对该爆破方法 的孔网布置、 爆破方式、 采 场边界控制爆破等作了详细介绍。该爆破技术及其相应的采矿方法是急倾斜厚大矿体增加采矿量、 扩大回采规 模 、 提高劳动生产率和经济效益的有效途径。 美■词 高阶段大直径深孔爆破VC R法 A p p l i c a t i o n o fHi g hBe n c hI 哗Di a me t e r1 ． z n g h o l eBl mt i n g T e e l mo l o g y i n An q i n g Co p p e r M i n e Li Zh a n 4 h e T o n g l i n gN o n f e r rou s Me t a lC o mp a n y A h s t r t Th e a p p t i c a t i o n 0 f h i g h b e n c h d i a me t e r i o ngh o l e b la s t i n g t e c h n o l q g y a t A n q i ng C o p p e r Mi n e is 融 d 乱Ⅲm碍 l 乜 b l a s t h o l e s p a c i ng p a t t e r n b l a s t i ng mD d e a n d s t o p eb a r y c o n t r o l l e d b n g a I e d e s c i r b e d i n d e t a i l s ． Th i s b l a s t i ng t e c h n o l o g y a n d t h e mr r e s p o n d e m mi n i ng me t h o d a a n e f f i c i e n t wa y f o r s t e e p ，I丑 r a n d t h i c k c x e i x x l i es 船 i n c x e a s e t h e o r e p r o d u c t i o n， e r g e t h e e x t r z c t J J on s c a l e a n d i mp r o v e t h e I a b o u r p r o d u c t i v i t y a n d e Ⅸ m。 c b e n e f l t s Ke y wo e d s Hi g h b e n c h ， L a 蹬d i a me t e r l o gh o l e b l a s t i n g ， VCR me t h o d 安庆铜矿矿体属急倾斜矿体， 矿体厚度多为 5 0 ～ 7 0 m， 矿体厚大区域达 1 0 0 m 左右 ； 矿体上盘为 石灰岩， 下盘为矽卡岩、 闪长岩石， 矿石类型有磁铁 矿含铜 、 单铁矿、 矽卡岩含铜 3 种 ， 矿石 、 围岩均属中 等稳固以上的岩层。采用大直径深孔采矿法双阶段 连续回采， 回采阶段高度达 1 2 0 1T I 。采场垂直矿体 走向布置， 分矿房、 矿柱两步骤回采， 矿房、 矿柱宽度 均为 1 5 m， 长度为矿体厚度， 高度 1 2 0 m； 采场布置 上、 下两层凿岩硐室， 采用 S i m ha一2 6 1 型潜孔钻机 分段凿岩， 炮孔直径 4 1 6 5 r r 一。采场底部布置堑沟 式拉底、 双侧进路出矿的底部结构， 采用S T一 5 C型 铲运机出矿， 嗣后一次充填； 矿房为一步骤回采采 场， 实行尾砂胶结充填； 矿柱为二步骤回采采场， 采 用尾砂充填。 安庆铜矿应用高阶段大直径深孔采矿法已 1 0 多年， 回采了 3 o多个采场单元 矿房、 矿柱 。以科 研试验为基础并结合生产实践进行采场回采工艺技 术研究， 尤其是采场爆破技术研究 ， 从采场 布孔 、 凿 岩 、 爆破方式 、 装药 结构 、 起爆方式 到采场边界控制 爆破， 已形成了一套较为成熟的采场爆破技术。 1 采场布孔 采场布孔方式通常有正方形和梅花形两种， 受 采场尺寸的限制 ， 两种 布孔方式所导致的实际爆破 效果相差不大。采场的布孔参数依据爆破漏斗试验 结果而定， 矿房采场中部炮孔布孔参数取 3 ． 0 m 3 ． 0 1T I ， 为有效地控制采场边界， 边排孔实行光面爆 破， 孔网参数取2 ． 2 ～2 ． 5 m 2 ． 0 ～2 ． 2 m 抵抗线 孔问距 ， 边孔至采场边界0 ． 5 1T I 。矿柱采场两侧 是充填体， 矿柱采场的布孔原则是保护两侧的充填 体， 尽量减少超爆的充填体的片落以及爆破规模过 大所 I 起的充填体的垮落。矿柱采场中问孔采用 3 ． 0m x 3 ． 0 1T I 的孔网参数； 依据加强松动爆破理 论 ， 边排孔采用 2 ． 0 1T I 2 0 m的布孔参数 ， 实行加 强松动爆破时， 边排孔距充填体边界 1 ． 5 ～ 1 ． 7 1T I 2 采场爆破 大直径深孔采矿爆破包括 测孔 一堵孔 一 装药 一 填塞 一 起爆网络联线 一 起爆等工序， 采场爆破的 李樟鹤． 铜睦有色金属公司生产安环处魁长， 高级工程师． 2 4 4 0 0 1 安 徽省铜陵市长江西路。 - 2 5 t 维普资讯 总第 3 0 8期 金 属 矿 山 2 0 0 2年第 2期 技术关键是爆破方式 、 装药结构 、 爆破规模 、 起爆方 式 、 采场边界控制爆破等 。 2 ． 1 采场爆破方式 大直径深孔采矿法的爆破方式通常是 V IR法爆 破， 演变方式有“ V C R法切槽全孔侧向爆破” 和“ V C R 法切槽 一 分段侧向爆破” ， 图 1 为3 种爆破方式示意图 霉 围 1 太孔 采场爆破方式示意 2 ． 1 ． 1 V C R法爆破 VC R法爆破 即下向倒漏斗爆破 ， 是采用 高密 度、 高威力、 高爆速、 低感度的炸药 安庆铜矿用的是 普通乳化炸药 ， 以球形药包 直径与长度之 比不超 过 1 6的药包 自下而上分层爆破 。VC R法爆破 的 装药结构是炮 孔下部堵 塞 1 ． 0～ 1 ， 5 m， 药包 3 0 ，上部堵塞 1 ． 2 ～ 1 6 m， 分层爆破高度 2 ． 5 ～ 3 ． 0 m， VC R法爆破的特点是 1 采场爆破效果好。由于球形药包的爆破能 量利用充分， 故矿石破碎块度均匀， 大块率仅为 1 ． 5 ％左右 2 V C R法爆破对硐室、 出矿工程及采场围岩 破坏性小。VC R法爆破的爆破 自由面是下向的， 只 要控制好炮孔 下部堵塞 长度、 装药 量、 上部堵 塞长 度、 起爆顺序、 最大单响药量、 爆破规模 ， 就可以有效 地控制爆破对硐室 、 出矿工程及采场围岩的破坏。 3 采场爆破频率高， 爆破作业量大， 爆破作业 成本高。 2 ． 1 ． 2 全孔侧 向爆破 全孔侧向爆破是沿采场高度方向利用 V C R法 爆破形成竖向切割槽作为 自由面， 其余炮孔采用球 形或柱状药包全孔一次侧向爆破。全孔侧向爆破的 特点是 1 爆破规模大， 最大单响药量难以控制， 爆破 对采场稳定的破坏性大。 2 由于岩体存在裂隙， 爆破能量利用率低， 爆 破效果差 ， 大块率为 6 ％左右。 3 采场爆破频率低， 作业量小， 成本低。 4 炮孔下部部分为挤压爆破。 2 ． 1 ． 3 分段侧 向爆 破 基于对以上两种爆破方式 的试验研究 ， 并结合安 庆铜矿采场特点、 周 围工程相互关系、 生产能力和劳 2 6 动生产率的要求 ， 安庆铜矿进行了“ V C R法切槽 一分 段侧向爆破” 的采场爆破方式试验并获得成功， 其崩 矿顺序是先用 V C R法爆破形成竖向切割槽 ， 然后 以 切割槽作 自由面， 进行分段侧向崩矿， 通过控制侧向 崩矿的分段高度和崩矿步距来控制爆破规模。 依据对各种形式 的爆破方式的研究结论 ， 安庆 铜矿矿房采场采用“ V C R法小断面切槽 一 高分段侧 向爆破” 的爆破方式 ， 切槽范 围有 3 m3 m～ 5 m 5 m， 侧向爆破分段高度 l 0 ～ 1 5 m； 矿柱采场采 用“ vC R法大断面切槽 一小分段侧向爆破 ” 的爆破 方式， 切槽范围1 0 m1 0 m， 侧向爆破的分段高度6 m左右。V C R法切槽爆破的装药结构是炮孔下部 堵塞 0 _ 8 ～ 1 ． 0m， 药包 3 0 ， 上部堵塞 1 ． 0 ～1 ． 2 m， 分段侧向崩矿采场中间炮孔的装药结构是炮孔 下部堵塞 0 ． 8 ～1 ． 0 m。单层药包 2 0 ～ 2 5 ， 空气 间隔 0 8 --1 ． 0 m， 上部填砂 1 ． 2 ～1 ． 5 m。 “ V C R法切槽 一分段侧向爆破” 的爆破方式可 有效地控制爆破规模 ， 减少爆破对采场暴鼹边 帮的 破坏， 减少爆破次数， 提高爆破效率， 降低爆破成本， 并为采场边排孔实施控制爆破和留矿爆破创造优越 的爆破条件 ， 有利于维护采场稳定。 2 ． 2 采场边界控制爆破 采场边排孔爆破是影响采场边界规整程度的直 接因素， 并进一步影响到采场的整体稳定性。为此， 矿房采场边排孔实行光面爆破 ， 确保采场边界规整 ， 矿柱采场边排孔实行加强松动爆破 ， 减少边排孔爆 破时对充填体的破坏。 2 ． 2 ． 1 光面爆破 光面爆破是沿设计的开挖边 界钻 凿一排光爆 孔， 减少装药量， 多用不耦合装药， 在主体超前爆破 后 ， 光爆孔里 的每个药包均 有临空面， 将光爆孔爆 破 ， 从而形成一个光滑平整的岩壁。 光面爆破孔径 1 6 5 n 1 m， 孔间距 2 ． O ～2 ． 2 m， 抵 抗线 2 ． 2 ～2 ． 5 m， 不耦合系数3 ． 0 ～3 ． 3 m， 线装药 密度 5 ． 7 5 ～ 6 ． 2 5 k g ／ m， 炮孔邻近系数0 ． 8 ～ 1 ． 0 。 安庆铜矿在多个采场进行 了边排孔光面爆破， 爆破 后， 采场帮壁平整， 爆破效果良好， 但由于岩体弱面 的存在， 采场空区暴露时间过长时， 帮壁存在局部的 片落 ， 因此采场爆破完 毕， 应组织强化出矿 ， 强化充 填， 缩短采场空区的暴鼹时间， 确保采场稳定。 2 ． 2． 2 加强松动爆破 考虑到矿房采场爆破时对矿柱产生一定程度的 破坏作用， 矿柱采场周边岩体受到破坏， 矿柱回采时 维普资讯 李樟鹤 高阶段 走直径深孔爆破技术在安庆铜矿的应用 2 0 0 2年第 2期 两侧为充 填体 ， 为保护充 填体 ， 依据 “ 体 积法 的原 理” ， 边排孔实行加强松动爆破 。 加强松动爆破爆破作用指数 函数 f n 0 ． 8 6 ， 孔径 1 6 5 F l 2 m， 抵抗 线 2 ． 0 1T I ， 孔间距 2 ． 0 1 T I ， 空气间距 0 ． 6 m， 单层药量 3 ～ 5 。采场爆破后 ， 经测定， 尾砂混入率为 3 ％～ 5 ％， 而采用加强松动 爆破之前 ， 采场尾砂 混入率为 7 ％～ 1 0 ％， 由此来 看， 加强松动爆破对减弱爆破对两侧充填体破坏作 用是有效的。 2 ． 3 起爆方式 安庆铜矿采场爆破采用非电起爆系统 ， 起爆雷 管是高精度等间隔毫秒雷管 ， 段别问微 差间隔时间 2 5 r n S ， VC R法切槽爆破应 保证 中心首晌切槽炮孔 所爆岩体破碎并在即将抛出时起爆后响炮孔， 经过 对 中间孔与边孔选择 2 5Ⅱ l s 、 5 0 ms 、 7 5 ms 和 l O O ms 4 种不同微差间隔时间情况下的爆破对 比试验 ， 中心 切槽孔与边孔合理间隔时间为 7 5 ～ 1 0 0 ms ， 边孔 间 微差间隔时间为 2 5 ～ 5 0 ms 。 侧 向爆破采场 中间炮孔采用群孔起爆 ， 两排为 一 段次 ， 中间孔先爆 ， 边排孔滞后 ， 采用 “ 一字形” 起 爆 ， 起爆孔数 3 ～ 4个 ， 这样可减少边排孔爆破对采 场边界的破坏， 使光面爆破和加强松动爆破达到预 期的爆破效果。图 2为采场爆破起爆顺序示意图。 3结论 I 安庆铜矿应用高阶段大直径深孔采矿法表 、 一 _ t _ 、 ● 吨t ． _ 0 ， ， 1 一 掏 檀区 雷 管段数 边 排孔5段 圈 2 采场爆破起爆顺序示意 明 高阶段大直径深孔采矿法采场结构合理 ， 凿岩效 率高 ， 爆破工艺先进． 一次崩矿量大 ， 出矿集 中连续， 机械化程度高， 一次连续充填快， 作业安全， 采场生 产能力和劳动生产率高。 2 采场爆破方式依据矿体、 围岩的稳固情况 而定 ， 分段侧 向爆破具有技术上较为稳妥 、 灵活性较 强的特点， 具有很高的推广应用价值。 3 安庆铜矿针对矿房矿柱采场爆破进行技术 研究， 形成了成熟 的采场爆破方式 和边排孔控制爆 破技术， 矿房采场爆破最大单响药量控制在 8 0 0 ～ 1 0 0 0 k g ， 矿柱采场爆破最大单晌药量控制在 4 0 O k g以内， 矿房采场边孔实行光面爆破 ， 采场帮壁基 本规整， 矿柱采场边孔实行加强松动爆破， 可防止充 填体受到破坏而产生较大范围的垮落。 4 实践表明 炮孔质量、 充填体质量是制约高 阶段大直径深孔采矿法成败的关键， 采场爆破是采 场回采的核心环节 ， 只有严格控制炮孔质量 ， 通过有 效的爆破技术来实现采场的规整性 、 稳定性 ， 并在保 证充填体质量的前提下， 才能实现采场顺利回采。 收 稿 日期 2 0 0 1 1 1 - 3 0 上接第 1 9页 表 2 失效舞率的计算结果与比较 望 量 墼 塑 兰 l ／ m m 2 ／ m m 使用 g函数 使用响应函数 Q 兰 兰 4 结论 本文提出了一种寻找对应于随机变量优化设计 解的新方法。该法与安全指标法相比需要较少 的计 算量， 因为它用响应函数来代替了实际的功能函数。 该法的另一个优 是当使用蒙特卡洛模拟时， 能够得 到比安全指标法更好的结果。另外， 该算法能有效地 应用到需要进行类似于 F E A分析的实际问题中， 可 用响应函数来计算分析结果。从一个在设计点处对 实际功能函数应用蒙特卡洛模拟来进行 P O F的直接 计算的简单算例可见， 该方法具有较高的计算精度。 不过， 当经过几次迭代后， 决定响应函数精度的准则 超过限度时， 需重新计算响应面函数的系数。 参考文献 l 吴世伟编著结构可靠度分析北京 人民交通出版杜， 1 9 9 0 2 Ch a r n A， C o o p e r W W Ch a n c e c o ． ret a i n e d p 工 D mn 岫 g Ma n a g e n e nti e r tc e， 1 9 5 9， V0 l 6． 7 3～ 7 9 3 Ra o S S St r u c t u r a l o p t i miz a t i o n b y c ha r c o r ot r a in e d p r 0 g啊Hm1 g t h a u e s C o mp u t e r s＆ S t r u c t u r e s ， 1 9 8 0， V l 2， 7 7 7～ 7 81 4 Ni k o l [dis E． Bt t r d k s o R Re l la b il l t y b a s e d o p fi r n i z a t i o r t a s a f e t y in de x a p p r c e c h Cc n p u t e r s＆ S t I- H e t U le ． 1 9 8 8， V0 l 2 8． 7 8 l ～ 7 8 8 5№f e rAM ． Lh a dN C Ex it a n di n v a l a n t s e c on dla ,e a l t c e d e lo r r a t J o u r m d o f E n g ． Me e h Div 1 9 7 4 ． A S c E， 1 0 0 1 ， 1 1 1 ～ 1 2 1 6 嘻 A H s． Ta n gw H P∞b ∞ 印 坞 m ， 目’1 n g p k m嘴 and d e c lg n Ⅱ． J o h r t wL ＆ S ． Ne w Yo r k ． 1 蛔4 7 e 岫M R， EU i n g wo o d B R A n w ／ c o k a t t he r e , p e as e s u r l a p p r a h r r e l i a b i l i t y a e d y s ks St r u c t t tr a l S e t y．1 9 93， Vo l l 2， 2 0 5～ 2 2 0 收稿 日 期 2 0 0 1 1 2 _ o 8 维普资讯