爆力运矿采矿方法进展.pdf

. 13 . 爆 力运矿采矿 方 法 进展 北 京矿冶 研 究 , 悠院 中 南 工业 大学 张 强 , 祝 方 才 李 夕兵 提要 本文对国内外爆力运矿采矿法 基本方案进行了 归纳与述评 , 详细分析了我国使 用该采矿方法的现状和存在的问题 , 提出了对爆力运矿 的改进方 向 。 关键词爆力运 矿 采矿方法现状改进 倾角在 30 0 一 50 0、 厚度在 5一 15m的矿 体属 于倾斜中厚矿体 。 这类矿体的 地下开 采 由于受到矿体厚度和倾角的制约 , 回采难 度大 , 采矿方法的 选择较为困难 , 因为这类 矿体既不能利用重力 自溜放矿 , 又不便用自 行设备沿底板出矿 , 且矿体顶 板管理和维护 较困难 , 矿石贫化损失指标难以控制 。 目前 , 这类矿体在金属矿山和 非金属矿 山的比重约占1乃 。 研究开采这类矿体的 采矿方法具有 重 要 意义 。 当前开采 这类矿 体的主要采矿方法为分段空场法和分段崩 落法 。 有底部结构的分段空场法 按落矿方 式分为侧向崩矿和爆力运 矿两种方法 。 1 爆 力 运矿基本 方 案及特 点 1 . 1 爆力运矿的实质 爆力运矿是在沿矿体底板 的斜凿岩天 井中 , 打垂直于矿体的扇形中深孔进行崩 矿 , 借助爆力将矿石抛掷到采场下部漏 斗 , 经电耙和无轨设备出矿 。 根据矿体开采技 术条件 , 爆力运矿可分为阶段爆力运 矿空场 法和分段爆力运矿空场法 。 分段爆力运 矿 法又分为高分段爆力运矿法 和低分段爆力 运矿法 。 爆力运矿阶段空场法 爆力运矿阶段空场法是以阶段划分矿 块 , 整个阶段设一个底部结构 , 矿块 间留间 柱或 不 留间 柱 。 每个矿房设 一 个倾斜天 井 , 凿爆力运矿炮孔 , 逐步距崩矿 。 为减轻 劳动强度 , 提高 自动化水平 , 可布置天井爬 罐爆力 运矿法 , 爬罐天 井布置 在 矿房中 央 , 底部结构可采用无轨设备出矿 。 中条山胡家峪的爆力 运矿阶段空场法 , 用中深孔崩矿方案 , 一个 矿块内平行布置两 条凿岩天井 , 它们之间距离以凿岩设备所能 控制的范围 , 炮眼 均匀分布为原则 。 杨家杖 子矿采用深孔崩矿的爆力运矿阶段空场法 , 一 个矿块只布一条斜凿岩天井 。 爆力 运矿 阶段空场法 一般适用于围岩 稳固 、底 板矿岩接触界 面明显 、 平整 的矿体 。 同分段空场法相比 , 具有采切 工程量少 、采 矿成本低等优点 。 1 . 3 爆力运矿分段空场法 爆力运矿分段空场法是将阶段 划分为 分段回采 。 分段间的矿柱有利于小矿房的 暴露面积 , 维护顶板的稳固性 。 按 矿体倾角 和 围岩稳固程度 , 分为高分段阶段划分为 两分段和低分段爆力运 矿阶段划分为三 个以上分段两种 。 同爆力运 矿阶段空场法 相比 , 它 要求矿岩中等稳 固以上 。 低分段爆 力运矿对顶板稳 固性 的要求可以降低 , 矿体 倾角也可减少 , 但采 切 工程 量 大 , 采矿成本 高 。 爆 力 运矿 与 其 它 采矿 方法 联 合运 用 爆力运矿应 用 于预切顶工艺 余 张强工程师 北京矿冶研究总院北京 1 . 2 12 2 2 . 1 100 4 4 14 牟定铜矿 的中深孔切顶房柱 法 中 , 利 用 矿法和开阳临矿洪峰式采 矿法 , 它们的实质 爆力把矿 石抛至采空场 , 以形成切顶平台进 都是 有底部结构分段侧 向崩矿 连续空场法 。 行顶板锚杆护顶管理 。 可将切 顶爆破原矿很多资料都认 为这 两 种采矿 法 是侧向崩矿 量的8 0 一9 0以上抛出平台 。 同浅 孔 切 与爆力运矿的 联合运 用 。 它将矿房分侧 向 顶工艺相比 , 工艺简单 , 劳动效率高 , 成 本崩矿 和爆力运 矿两部分 。 在拉底巷道打侧 低 。 对于房柱 法 开采 , 创造了一个切 顶 工 向崩矿炮孔 。 在上分段装矿横巷出矿 , 位于 艺 。 侧向崩矿 的矿体与分段顶柱之间 的矿体中 2 . 2 爆力运矿回收顶柱打爆力运矿炮孔 。 因此崩矿工作分两步进 杨家杖子 钥矿 有 底部结构侧向崩矿分行 。 侧向崩矿矿量占6 0 左右 , 而爆力运 段空场法 , 其顶 柱崩落是从电耙巷内或装矿 矿矿 量占29左右 。 木富利拉瀑布式采矿 平巷打爆力运矿炮孔 。 在同样的条件下 , 侧 法将分段顶柱 用爆力运矿 工艺崩矿 , 爆破后 向崩矿分段空场法与分段崩落法 相比 , 其总 的矿石与上分段崩落的废石 混在一起放出 , 回收率在8 0以上 , 贫化率为1 0 以下 , 而 产生一定的贫化 。 洪峰式采矿 法 留永久 顶 分段崩落法的损失率和贫化率一般 都在柱 , 出矿均在有顶柱保护下的空场放出 。 随 2 0 以上 。 着回采工作面 的推进 , 崩落顶板 , 以消除采 2 . 3 爆力运矿与其它采矿方法联合运用场地压 。 赞比亚木富利拉铜矿采用 的瀑布式采 表 1 国内外部分爆力运矿开采技术条件主要技术经济指标 矿山名称开采技术条件主要技术经济指标装备水平采矿方法 矿厚 倾角 矿岩稳固程度矿块生产工班 凿岩采切比损失率贫化率 凿岩出矿 实质 m / 广上盘矿石下盘 能力 工效 台效 td / t/工班 m /I班mk / t 耙耙耙耙耙电电电电电电耙耙 电 8 . 39 . 8 . 46 510 . 4 2 21 2 5 4 5 4710 73 16112 9 11 一 177 一 13 一加 5 一加 } 0 1一38 1叭一10 0 砚玉 一 9 0 YG一80 YG一8 0 7655 双玉 一 YGZ一如 YG一 YGZ 一 浅孔出矿 655 K 一 5 电把 曰1 2 9 3 0 1 8 8 中条山胡家峪铜矿 杨家杖子钥矿 青城子铅锌矿 龙烟铁矿 陕西银矿 刘冲磷矿 菜芜铁矿 略阳铁矿 海丰锡矿 渲关金矿 百里金矿 老坑矿 苏联米尔盖姆斯矿 加拿大斯诺列 抑克金扩 瑞典维斯 卡里亚铜矿 1 04 5 中稳 较稳不稳220 一22 5 15一2 0 2 0 一 3 0 8一1 2 4 D 一 4 2较德较稳较稳24 0 一35 0 1 8 一 2 0卯 一 12 0 4 一8 4 D 中稳 稳固中稳 1 0 一 1 2 6 . 735一41不稳 稳固稳固35510 . 532 6 4 0 一 4 2不稳 稳固不稳 2 一4 3 5 一 5 0稳固中稳不稳卯 一 t2 08 一1 1 6一 3 一 6中稳 稳固 中稳的 一 5 535一5 5不稳 稳固 稳固 535一55稳固稳固稳固 一巧 中稳中稳中稳 53 5中稳 稳固 稳固 3不稳不固稳固6 5 一 3 一 5 5稳 固 稳固 稳固3以」 一 5X 】 装矿机 阶段出矿 阶段出矿 高分段出矿 低分段出矿 低分段 出矿 爆力运矿房柱涅 高分段出矿 高分段出矿 阶段 出矿 阶段 出矿 阶层出矿 分段分开块出布 阶段出矿 稳固稳固稳固 电耙阶段出矿 3 3 一 55不稳6 液压凿前装机 阶段出 矿锚素预支 护 , 天井爬砚岩机 爆力运矿在倾斜薄矿脉 中的应用 爆力运矿 采矿法一般用 于倾斜 中厚矿 体的条件下 , 但随着该工艺逐渐走向完善和 成熟 , 此方法开始用 于倾斜 , 或缓倾斜 , 薄或 极薄的矿体 。 其凿岩方式有两种浅孔和中 深孔 。 中深孔为水平中深孔凿岩方式 , 可大 大提高矿块生 产 能力 。 浅孔凿岩方式主要 用于全面法 , 削壁充填法中 。 101 l 4 8 8 0 8 0 9 0 7 C 0 - - o 1 4 r 2 800 110 . 197 4 128 0 2 1 870 0 . 8 0 2 2 10 84 12 . 1 81 1 . 81 2 09 4 2 0 29 177 0 2 . 4 , 15 . 3 爆 力 运矿使 用现 状及 问题 爆力运矿采矿法6 0年代就在前苏联 开 始使用 , 以后在加拿大 、 捷克 、 保加利 亚 、瑞 典等国使用 。 国内外部分爆力运 矿使用的 开采技术条件及主要技术经济指标见表1 。 现将我国部分矿 山使用现状 , 介绍如下 胡家峪铜矿曾在7 0年代用 过 , 后由于 矿体倾角变 陡 , 均达 50 0 以上 , 加之钻机无 配件 , 被迫停止使用 。 使用 时其主要优点是 出矿效率高 、损失贫化低。 其缺点是 木材消 耗量大 , 打眼效率低 , 炮孔施工难度大 , 质量 难以保证 。 胡家峪 矿 现以有 底 柱分段崩落 为主 , 并采用 上部空场 、 下部崩矿的联合采 矿法 。 龙烟铁矿也逐渐将爆力运 矿采矿法改 用其它采矿方法 , 其主要 的原因是中深孔施 工难度大 , 不能准确掌握 , 质量难以达到设 计要求 , 实际上 没有再用过 。 陕西银矿的预 切顶 中深孔爆力 运矿采 矿法 , 也面临着 中深孔 施 工困难 , 控制炮孔 质量不易的 问题 。 同侧 向炮孔 的凿岩 工作 相比 , 量测困难 , 工 人也不 愿意用 。 通过上述分析 , 可得出爆力运矿采矿法 面临如下几个问题 1 爆力运矿中深孔难以施 工 和检测 , 较难达到施 工设计要求 。 根据我国现有 生 产技术和装备水平 , 使用 YG 一 、 YGZ 一 机 , 在斜井中施工 需加设移动凿岩平台 和 调整钻架角度 , 钻孔角度难以掌握 , 劳动 强度大 , 效率低 , 且 不安全等 。 因此 , 爆破效 果不十分理想 。 这是爆力运 矿 一个致命的 缺陷 。 采切工艺较复杂 , 采切量大 , 斜天井 施工质量要求高 , 比分段空场法凿岩平巷施 工 困难 。 3对矿岩稳 固条件较差者 , 需先锚固 预 切顶 顶板 , 施工复杂难度大 , 安全条件差 。 爆 力运 矿采矿 方法的改 进及 发展 方向 纵观爆力运 矿 的使用现状 , 虽 然有一些 缺点 , 但在适合的倾斜中厚矿体开采技术条 件下 , 其方法还是行之有效的 。 为充分发挥 该法 的作用 , 应作如下改进 1 在矿岩开采条件适宜 的情况 下 , 且 倾斜较陡 时 , 实际生产表明有底柱分段空场 爆力运矿法同有底柱分段侧向崩矿 法相比 , 爆力运矿虽爆力运距短 , 由于凿岩工艺 的复 杂性 , 施工极不方便 , 且采切 量大 , 总 的采矿 效果不如分段侧向崩矿 法 。 而在阶段出矿 时 , 使用同样 的爆力运矿 工艺 , 虽然爆力运 距较远 , 但在倾斜中厚的矿体条件下 , 其出 矿强度 、损 失贫化指标都是其它采矿方法无 法相比的 , 具有较大的优越性 。 2 研制一整套高效 、 适用与斜井凿岩 的中深孔机组 , 从根本上解决爆力运矿的凿 岩问题 。 从我国爆力运矿采矿方法的使用 现状来看 , 中深孔凿岩是决定爆力运矿推广 的关键 。 国外矿山已开 始使用类似设备取 得较好的效果 。 如爬罐掘进与液压凿岩机 组 的联合使用 , 具有爬罐和 吊罐的优点 , 吊 罐 内设有密封操作室 , 室内有自控装置 。 自 控装置 , 可对炮孔定位 、 定向 、 开孔 、 接杆 、停 钻 、 卸杆和换位的全 过程 , 实现程序控制 。 国外矿山以开始使用类似设备 , 取得较好的 效果 , 其机组的台班凿 岩效率可达 一 3 3 研制具有高爆力 、 低猛度 、低成 本的 专用爆力运矿炸药是提高爆力运矿效果的 重要措施 。 爆力运 矿对炸药的 要求是低猛 度 、高爆力。 由于使用数量 、成本等原 因 , 目 前国内外爆力 运矿使用 的炸药均为一般矿 用炸药 。 由于是使用猛度大的炸药 , 对顶板 和采场有一定的影 响 , 且抛掷效果不 十分理 想 。 但对阶段出矿 , 运距长 的采场采说 , 用 特制的炸药 , 可 大 大改善矿石 的抛掷效果 , 成为名符其实的爆力运 矿 。 因此研制高威 力 、低成 本的爆力运 矿专用炸药 , 是提高爆 80 9 0 2 4 10 0 1 2 m o . 16 . 力运矿效果的重要措施 。 4 改进装药结构 , 改善爆破效果 。 对 于矿体厚大 、 倾斜较缓的 开采条 件 , 可设爆 破炮孔 和抛掷炮孔 两部分 。 抛掷炮孔 可采 用加密炮孔 、 间 隔装药等方式来加强爆力抛 掷运矿 , 以提高爆力运矿使用效果 。 5应认识到预 切 顶不仅用 于护顶 , 也 能改善爆破效果 。 对顶板不稳固 的 开采条 件 , 预 切顶是解决此问题的有效方法 。 瑞典 玛尔姆别尔梅铁矿的天 井深孔爆力 运矿法 成功地应用了预切 顶 的措施 , 使顶板暴露面 积达2 1 00m z 。 预 切 顶多开辟了一 个自由 面 , 可改善爆破效果 。 更重要的是爆力运矿 的矿石运动轨迹 , 提供了一个抛掷空间 , 使 爆力运距延长 , 改善爆力运矿的效果 。 因此 在爆力运矿的设计 中 , 应考虑和重视预切顶 这 一特点 , 尽可能地改善爆破效果 。 6 目前 , 国内外对爆力运 矿距离的理 论计算主要采用前苏联佛 薛尔卡诺 夫的计 算公式 , 但公式在应用 时 , 有一定的局 限性 , 一些计算数据与实际情况不符 。 因此 , 在计 算爆力运距时 , 应和现场实际情况 相 结合 , 并进一步改进该公式 , 使其与实际吻合 。 7 大 力使用无轨出 矿设备 。 对于高 效 、 自动化程度高的采场 , 应大力配套使用 无轨设备 , 以提高出矿机械化程度 、灵 活性、 出矿强度 , 这样才能从整体上显示爆力运矿 的优势性 。 综上所述 , 倾斜中厚矿体 , 当倾角大于 , 顶板稳定时 , 或顶板不稳 , 采用 预控顶 办法来支护时 , 爆力 运矿 采矿方法工艺最优 模式应是 爬罐与高效凿岩机组联合使用 于 炮孔凿岩 , 阶段无轨设备出矿 。 这 一工艺模 式是爆力运矿采矿方法发展 的方向 。 爆力运矿的使用对矿岩开 采条件要求 较严 , 开 采条件的变化 直接影 响爆力 运矿 的 使用效果 。 对于 顶板不稳 、 倾角较缓等条 件 , 应有针对性地采取 一 些措施 , 以提高爆 力运矿效果 。 近几十年来 , 爆力运矿的不断 使用 , 其工艺 逐渐走 向完善和成熟 。 在缓倾 斜薄矿体多次进 行 中深孔爆力运矿 的试验 , 冲破了以往爆力 运矿的使用条件 , 这标志着 我 国爆力 运矿体采矿方法 , 又迈上 了一个新 台阶 , 也为我国爆力运矿 的使用提供了一个 新 天地 。 参考文献 1 张强 . 爆力运矿计算与修正 . 首届全国青年采矿 学会议论 文集 , 1991 . 2 包东署 . 陕西银矿倾斜 中厚 难采矿体采 矿方法 试验研究 . 有 色金属矿山部分 , 199731 4 一 18 3 长沙矿山研 究院等 . 陕西银矿超前切顶爆力运 矿分段采矿法试验研究报告 . 199 4 , 3 4 余健 . 中深孔崩矿抛掷爆 力运搬在倾斜薄矿脉 开采 中的试验研究 . 有色金属矿山部分 , 199 5 5 6一 9 5 任文元 . 湘子岔金矿爆 力削壁全面法的试验研 究 . 有 色金属矿山部分 , 199516 9 一 n 6 刘 力等 . 浅 孔爆力运搬采矿 方法试验研究 . 黄 金 , 199 5 , 7 7一 9 7 谢国华 . 爆力运搬 采矿法凿岩爆破参数 . 中国有 色金属学报 , 1995 , V . 52 12 一 14 8 王家齐等 . 论 人工矿柱爆 力运搬空场法在 倾斜极薄金矿脉的应用 . 黄金 , 199 4 , v . 巧 11 29 一31 9 谢国华 等 . 川 口钨矿爆力运矿采矿法 工艺试 验 研究冶金矿山设计于建设 , 3 , 俞明亮爆力运搬采矿法 的可行 性研究分析 化工矿山技术 , V 5 一 黄志伟等爆力运搬分段分 块房柱采矿法 长 沙矿山研究 院 ,, V 5一 寥志纯倾斜 薄 中厚矿体竖分条爆力运搬分 段空场法矿山设计研究 ,, 一 3 周上礼 倾斜 中厚矿体采矿方法初 探 矿山设 计研 究 ,, 5 一 钱源等 锚杆预切顶爆力运搬采矿法的试验研 究金属矿山 ,, 5 一 3 巧寇生歧等预控顶爆力运矿采矿法在撞关金矿 缓倾斜中厚矿体的应用采金技术 ,, 一 40 0 . 199 4 10 .. . 1990 . 19 182 1 n .. 19 89 . 92 119 12 . . 198 9 4 28 1 .. 198 8 1 2 1 7 14 . . 1987 81 . . 198 71 1014