某小型露天矿山开采工艺改造方案.pdf

26新疆有色金属增刊2 某 小型露天矿山开采 工 艺改造方案 汪小鹏赵洪礼 新搔维吾尔自治 区有色地质勘查局 7 04队 哈密8 3900 0 摘要 某小型露天铁矿原采用浅眼药壶爆破开采工艺 , 既不符合相关规定 , 爆破效率也较低 、安全系数较小, 必须加以改造 . 本文根据相 关安全技术规定提出改造方案 。 关键词 采矿方法露天开采技术改造 1 引言 哈密某小型钒钦磁铁矿 7号矿体 , 地表出露面积 大 , 为较长的透镜体 , 由下层表内矿体和上层表外矿体 组成 , 表内 、表外矿之间无 明显结构面产出 , 但分带较 明显 。 矿体地表 20 0m , 深部 15om , 平均厚 23m , 延 深 5 0 余 m , 走向北东东 ,倾 向南东东 , 倾角 50 0 , 属中等 倾斜 , 下盘与黑云母辉长一斜长岩之间以数米表外贫 矿过渡 , 上盘为一产状相同平均厚 度2 7m的表外 贫矿 . 矿床分布于矿区地势平坦地带 ,地 表浮土层较薄 , 矿床三面数百米内地势平坦 , 相对高差 1Zm , 西南 角距矿体 150m有小山 , 相对高差 13m , 山脊北部为 选矿厂原矿场 , 地形条件为凹陷露天 , 具备了机械化开 采的条件 。 矿体地质构造简单 , 成矿期构造断裂全有岩浆岩 充填完整性好 , 成矿期后断裂构造规模小 , 影响范围 小 。 规模稍大的横向断裂有酸性和中基性岩脉充填 , 对矿体开采影响较小 , 纵向断裂规模仅数米 , 而且是高 角度 , 对边帮影响也不大 。 矿体干燥缺水 , 地下水为岩石裂隙水 , 含水层位 1 5 3 5 m ;水量小 , 对边帮稳固影响水大 。 矿石体重 3 . 33 . 4 t / 耐 , 围岩体重 2 . 9 t /m3 , 围 岩硬度系数 1 7 , 围岩极限抗压 21 00Ma P , 极限 抗剪 28 0 MP a, 矿石极限抗压 170 0 MP a , 极限抗剪 310MP a 。 目前该露天采矿场设计生产能力为 5万 t / a 。 2 矿山原开采工艺及存在的问题 2 . 1 原设计及生产中采用的开采工艺 l 霉天开采境界参数 最终帮坡角 . 6 , 上盘最终帮坡角6 5 . 6 。 采用分层法采矿 , 分层厚度选用 3 . sm , 3个单 层组成一个段高 , 选定阶段高度为1 0 . sm 。 上盘阶 段坡面角采用 75 0 , 下盘坡面角采用 60 0 . 平台宽度7 m 。 最大开采深度 矿体地表 1285 水平 , 水平厚度平 均 25m , 向下开采 42m 至最低开采水平即 1243 水平 。 2寡天采剥方法 凿岩设备采用风动 76 55型凿岩机 , 压缩空气由 9 m 3 柴动空气压缩机组提供 。 由于近地表矿石风化 , 次生裂隙较多 , 穿孔时 , 岩 粉颗粒较大 , 很难排出 , 造成卡钻 、 断钎杆 , 所以风化 层回采采用水平布孔方式 , 由底部平盘向矿体工作面 推进方向布孔 , 钻孔与水平面夹角 15 。。 原生矿层采用倾斜钻孔 。 钻孔倾角等于阶段分 段坡面角75 ’。 布孔方式 风化矿布孔方式采用单排孔布置 , 原 生矿布孔方式采用两排孔布孔 , 采用三角形布孔 , 以 提高矿石破碎质量 , 减少不合格的大块矿石 。 爆破参数 孔径 40 m m , 钻孔深 4m 。 采用药壶爆破法松散矿石 , 最小抵抗线 W 0 . SH3 . Z m 。 孔距 。 3 m , 排距 b2 . s m , 填塞长度玩 3 m . 孔装药量 前排 26 . 88kg , 后排25 . 2kg 。 爆破工艺 采用药壶爆破 。 穿孔完成后 , 进行无 填塞扩孔 , 第一次扩壶用药量为 1 009 , 以后逐次增 加 , 扩壶次数与用药量根据生产试验确定 . 采用 2号 岩石炸药 , 起爆材料为导火索 、 火雷管 , 装药采用全人 工完成 , 填塞人用细泥填塞 。 起爆方法 导火索起爆 , 先起爆前排 , 后起爆后排 , 前排孔导火索长度按引爆 顺序 , 依次缩短1 0 cm , 但必须保证引爆安全时间 , 使 爆破带接近同时起爆 。 4 8 00 2008年 新 疆有色金属 如果爆破产出块度较大 , 比例较高 , 采用留碴挤 压爆破 , 留碴厚度选用一个爆破带宽度 。 台阶边帮不 采用药壶爆破 , 而采用浅孔爆破 , 3 73 8 m m 药包 , 以减少对边帮的破坏 。 采场中 4 0 。m 的矿块 , 如果 有明显裂隙由人工二次破碎 , 如果没有裂隙采用二次 浅孔爆破孔深为块度尺寸 0 . 3。 . 5 , 药量“一1 0 0 g/m3 。 装载 采用5 0型胶轮前装机 , 将爆堆上的矿石铲 人 s t 自卸汽车 , 每辆 自卸汽车装两铲斗 , 运出采场 工作面 , 表内矿装一车 , 表外矿装一车 , 实现矿石在原 矿场内 1 , 1的配矿 , 以便选矿厂选 矿工艺参数的 控制 。 2 . 2 存在的问题 l 采用浅眼药壶爆破工艺 , 爆破效率低效果差 、 工艺安全系数小 , 另外浅眼爆破本身产生的飞石远 , 爆破震动大 、噪声大, 本矿山采矿场距离选矿厂较近 , 易造成爆破事故 . z 国家安全监管总局关于加强金属非金属矿山 安全基础管理的指导意见安监 总管一〔 2。 。7〕2 14 号中明确要求 , 在中小型露天矿山推广中深孔爆破 技术 , 改善作业条件和环境 。 自治区安监局将 “推行 中深孔爆破技术 ” 作为 2008年露天金属非金属矿山 隐患排查治理和金属非金属矿山开采企业安全生产 承诺书的重要内容 , 因此 , 有必要对现在的浅眼药壶 爆破开采工艺进行改造 . 3 开采工艺新方案 根据矿床开采技术条件 , 结合矿山实 际 , 采用轻 型潜空钻机穿孔 、 中深孔爆破开采工艺 。 3 . 1 台阶布里参数 中深孔是指孔径5 0 m m , 孔深超过 型潜孔钻机 。 该钻机钻孔直径为8 31 0 0mm , 最大 钻孔深为l 0 m , 工作气压为 0 . 50 . 7MP a , 耗气量 1 00116 L/ s 。 由于该矿山年生产能力较小 ,选用该 钻机除完全可以满足该矿山生产要求外 , 还可以承担 邻近小型露天矿山的穿孔任务 。 3 . 3 布孔方式 采用倾斜孔钻孔 , 以提高爆破效果 , 倾角与工作 坡面角一致 。 采用三排孔三角形布孔 、 V型起爆 。 3 . 4 孔径 为更有利于炸药的稳定传爆和达到理想爆轰 , 有 利于充分释放炸药能量从而提高延米爆破量 , 降低炸 药单耗 , 选择该型潜孔钻机最大的孔径即 10 0mm 。 3 . 5 孔深 h0 . 150 . 35W雇 式中 h为炮孔超深 , m , W底为底盘抵抗线 , m 。 系数选取原则 当岩层松软 、 节理发达时可取小 值 ; 如台阶底盘处有水平裂隙或软夹层等地质结构 , 则甚至不用超深或取负值 。 3 . 6 底盘抵抗线 按照钻机作业要求 , 底盘抵抗线 W雇 H eota B 式中 H 为台阶高度 , m川 为台阶坡面角 ; B为 从深孔中心到坡顶线的安全距离 , B〕2 . 53 . om 。 3 . 7 孔距与排距 孔距 a mw底 炮孔密集系数 m一般1 , 随着大孔距爆破技术 的应用 , m 可扩大到 38 ; 填塞长度一般为孔径的 123 2 倍 ;每孔装药量 Qq a HW底 。 其中 q为单位炸药消耗量 ,根据不 同的炸药取值 。 4m 的钻 3 . 8 孔 . 露天中深孔一般指台阶高度超过 sm , 但不超过 15m 的炮孔 。 根据本矿山的开采技术条件 、 设计采矿生产能力 以及场地 、采装机 械等 , 由于采用轮式前装机装矿 , 最 大爆堆高度应 6 m , 因此设计阶段高度为1 0 m , 分 为两层 , 每层高度为 sm , 两层并 为一个阶段 。 最终 边坡角4 8 . 6 0 , 上盘最终边坡角“ . 6 0 。 上盘阶段坡 面角采用 75 0 , 下盘坡面角采用 60 0 。 平台宽为 7m 。 垂直矿体布置工作面 , 采用双方推进 , 到矿区最低水 平时 , 工作线长2 6 m 。 3 . 2 穿孔设备 穿孔设备选用衡州红 五环公司生产的 H印1 00 爆破器材 根据现行规定 , 铁矿必须采用非电导爆管起爆 ,设 计采用 2号岩石硝按炸药 , 起爆雷管为微差毫秒雷管 。 3 . 9 微差爆破 通过微差毫秒雷管起爆 , 控制起爆为单孔起爆 。 首先通过导爆管传爆至每一个起爆雷管 , 通过微差毫 秒起爆雷管控制逐孔起爆 , 以加强爆破效果 。 该方法 在某中型铁矿使用 , 效果非常好 , 炸药单耗达到 0 . 2 kg八 矿石 。 3 . 1 0 并段及临近边坡的穿孔与爆破工艺 当生产台阶并段或向最终边坡过渡时 , 为了保证 最终边坡的稳定性 ,设计采用 预裂爆破方法 , 以避免或 减少台阶靠帮或并段爆破对最终帮坡稳定性的影响 。 4 安全技术及管理措施 4 . 1 爆破事故的预防 l精心设计 , 消除安全 隐患 每次穿爆作业都必须有爆破设计书 , 并经矿山技 术部门和安全生产管理部门审查 , 经矿山负责人批准 。 2严谨施工 , 实现设计要求 爆破设计人员应到现场指导穿孔 、 爆破作业 , 做 好各工序的验收工作 ;施工单位应严格按照爆破设计 书实施穿孔 、爆破作业。 s 加强安 全管理 加强安全生产教育培训工作 。 潜孔钻机穿孔 、 中 深孔爆破虽然是一项成熟技术 , 但属于 工艺变更 , 参 加作业的各工序人员必须经过工艺技术培训并经考 核合格 、取 得相应证书方可上岗作业 . 加强爆破器材的质量管理 , 建立并完善爆破环节 的安全确认制度 , 完成一道工序后都要有专人检查 、 验收 、 签字后才能进人下一道工序作业 。 4 . 2 爆破施工的现场管理 l 加强爆破器材的现场管理 。 爆破器材库的设 计 、施 工及设施设置应符合相关规范的要求 , 并经公 安机关验收 。 爆破作业相关人员必须经过培训考核取得相应 的作业证方可上岗 。 爆破器材的采购 、 矿内运输 、 领取 、使用、清退、 销 毁等必须符合相关规定 。 z施工质量控制 。 穿孔 、装药、 填塞 、 起爆 、 检查 等各工序必须严格按照爆破设计要求进行 。 s 加强爆破安全警戒 , 每次爆破要发布 3次爆 破信号 。 4 加强爆后检查 。 5 结论 露天矿山中深孔爆破技术是一项 由行业主管部 门推广的技术 , 采用这一技术对该露天小型矿山的开 采工艺进行改造 , 安全生产状况将明显改善 , 将取得 明显的社会效益和经济效益 。 在实施技术改造之前 , 应按照 “ 三同时 ” 的原则 , 委托有资质的设计单位进行技术设计并编制安全专 篇 ,并严格按设计施工。 参考文献 〔1〕王德胜 , 龚敏 . 露天矿山台阶中深孔爆破开采技术 . 北京 冶金工业出版社 , 200 7 . 〔 幻王青 , 史维祥 . 采矿学 . 北京 冶金工业出版社 , 200 5 . 收 稿 2008一04一 2 3 上接61页 类的生存带来危害如各种地方病 , 而土壤及其母岩 中的地球化学特征直接决定着农作物的生长与收成 。 所以 , 即使是没有各种人类排放的有害废物的影响 , 也必须研究地质环境中各种物质组成主要是指化学 组成的阑限值 , 超出此值即对人体健康产生危害 ; 同 时 , 对人体的2 5种必需元素而言 , 还要包括其最小 值 , 即小于此值则对人体的日常生长发育产生影响 。 例如氟对人体健康的影响及其环境容量 的确定正是 如此 。 地球上几乎已不存在未受人类活动影响的地区 , 天然的地质环境越来越少 , 人类排放的有害废弃物对 地质环境的影响遍及全球 。 严格上讲 , 有害废弃物进 人地质环境 ,都会产生 环境影响或危害 。 只不过地质 影响中的水 、土壤、 岩石 、气体及 生物等组成物质对有 害废物有一定的净化能力 , 可以通过各种地质作用对 外来的有害物质进行迁移 、转化, 从而可以内部消化 、 调节 。 但是这种净化作用是十分有限的 , 也就是说地 质环境对各种有害废弃物的容纳能力是有限度的 , 不 能超过此闭限值 , 否则会引起地质环境的物质组成发 生变异 , 产生危害 。 总之 , 为了有效 、 合理地开发 、利用、保护和改善 地质环境 , 达到可持续发展的目的 , 必须研究地质环 境容量 。 它是环境目标管理的基本依据 , 是环境规划 的主要约束条件 , 还是控制人类活动的关键参数 。 同 时 ,地 质环境容量具有相对性 , 其量值并不是一成不 变的 。 它可以由 3 个指标进行评定 , 即 地质环境对 自然因素与人类活动所引起的地质结构与状态改变 的最大忍受程度临界值 ;地质环境提供给人类可利 用的地质资源闭限量 ; 地质环境对人类活动排放的有 害废弃物的最大容纳能力 、 以及原生有害物的最大 值 , 即地质环境中有害物的闭限值 。 但地质环境容量 定量评价的方法学仍有待探索 . 收稿 2008一05一 2 8