破碎矿体中爆破落矿的试验研究.pdf

第了卷第 4 期 1仑匀1 年 7 月湖南有 色金属 之03 破碎矿体中爆破落矿 的试验研究 史维祥 东北工学院 摘 要 本文介绍了冶金部 “七五” 技术攻关项 目 , 小官庄铁矿东区垂直分条 阶段崩落法试验研究在凿岩爆破方面所取得的技术成果 。 并衬凿岩爆破方 案及其参数的确 定 、 实施 、 试验的效果作了系统 地说明 。 关键饲采矿方 法凿岩爆破大爆破 挤压爆破 1 前吉儿口.J I二J 在冶金部 “七五” 技术攻关项目 , 小官 庄铁矿垂直分条阶段崩落法试验研 究 工作 中 , 凿岩爆破是技术攻关的主要内容之一 , 其效果不仅关系 到采矿方法试验 研究的 成 败 , 而且直接影响井下构筑物的安全 , 底部 结构的稳定和回采 的技术经济指标 。 因此 , 加 强破碎矿体 中的落矿试验研究 , 合理确定 凿岩爆破方案及其参数 , 具有十分重要的现 实意义 。 2 凿岩爆破试验方 案 2 。 1 对凿岩姗破的要求 试验矿段大部分矿体是F el 、 F e Z , 节 理裂隙发育 , 可爆性较好 。 但由于矿体破碎 易 引起炮孔 变形和堵塞 、 切割槽无法事先形 成而加大了改善爆破质量的难 度 。 在250m 水平原无底柱采矿法的进路垮 冒严重 , 182 溜井冒落区达 几 百平方米 , 给 垂直 分条 有底 柱阶段崩落法 的凿岩爆破工作带 来 很 大困 难 。 加 上试验矿块的底部结构布置在极不稳 定的下盘矽卡岩中 , 因此 , 在采矿方法试验 研究工作 中 , 就要求我们 尽可能降低爆破对 底部结 构 的影响 , 以保证底部结 构 的稳定 性 。 2 . 2 凿岩 爆破试验 方案 为了满足 采矿方法试验和矿床开采对爆 破工作的特定要求 , 在确定凿岩爆破试验方 案时 , 采用 了以下技术措施 2 . 2 。 1 采用却压开 采技术 为提高 电耙道等采 准工程的稳定性 , 采 用 先落矿 后 掘进支护 耙道的新工艺 , 使其处 于应力降低区 , 达到卸压开采的目的 。 18 一 2 、 18 一 3等矿块的爆破施工顺序就是以此为据 , 按照先爆破 一 25 0 m分段 , 掘支耙道等采准巷 道后再爆 一2 5 0 m分段及 一 2 7 Om水平的 劈漏工 程的顺序进行的 。 2 . 2 . 2 以分段为单元组织爆破 由于 试验 矿块 长度 大4 0一5 0m 、 矿量 多 5一 万 , 一 次 爆破炸 药用量达 5一 3 5 , 使得爆破组织 工作也趋于 复杂 , 对周 7 t 2 t 20 4 湖南有色金属 第 7卷 围 为巷道稳定性影响较大 , 甚至有可能 导致 巷道的破坏 。 因此 , 试验中改变 了传统的 作法 , 而以分段为单元组 织爆 破工作 。 如 18 一 2 、 1 8 一 3两个矿块的 一 25 0。分段的爆破时 间比 一 26 0m分段的爆破早一年多 , 使 一2 6 0m 、 一 27 0m水平的采准巷道在卸压的 条件下掘 支 , 同 时还将每次爆破的炸药 量从2 1一2 9 t降 至1 4 . 6一2 2 . 7 t , 从而为保持耙道等的稳 定 创造了条件 。 上下两个凿岩分段的相互衔接 如图 1所示 。 {l{{}{{ - - - - - 「「 丁丁 士士 l l l , 叫 叫巴 巴l 口i i i} } } \ \ \ \ \ \ \ / 八\ \ \ \ \ I、 、、 八八八 ... 口. . ,.. . . 、、、、、、 尹、、、 二 , , , 产产 、、过过过过过 I、、、、、, , 龟龟龟龟龟 , , 口口 厂厂刁 刁巴 巴 { { { 口口l } } } 巴巴l 1 1 1 巴巴巨〕 〕 s e 一2 50 一 ,孟 口O s e 一2 70 1一耙道 ; 2一斗颈; 图 1 上 下两个爆破分段之间的衍接图 3一凿岩平巷 ; 4一切 割横巷 ; 5一炮孔 ; 6一斗穿 ; 了一切割井 2 。 2 。 3 实行挤压爆破 其 目的在于改善爆破效果和减少采准工 程量 。 按其补偿空 间获得的途径不同可分为 限 制空间挤压爆破和 向相邻松散体挤压爆破 两种 。 前者的补偿空间是由 分布在拟定崩落 的矿体中 的切割巷道所提供的 , 后者 的补偿 空间是从相邻 的 崩落矿石中挤压获得的 。 在 试验研究中 , 实际上是两种挤压爆破方案 交 替间隔使用的 。 即18 一2、 1 8 一 3矿块的 一 2 5 Om 分段采用向 相邻松散体 挤 压爆 破 , 18 一 2 、 18 、 3矿块的 一 26 0m分段采用 限制空间挤压爆 破 , 其补 偿系数为1 2 。 0和1 0 。 5 详 见表 1 。 这样做 , 既能保证较好的爆破效果 , 又能降低采准工程量 。 实际 的采准比仅为 7 . 1二 /k t 。 表 118 一 2 、 18 一 3矿块补偿空间计算表 项目 18一2矿块 一2 6 Om水平 18一3矿块 一26 0 m水平 菜劫l程开挖空间 m 3 I丽白 泊石9. 9面 ses e 一 凿岩巷道 m 3 4了0 . 435 2 . 3 切割巷道 m 3 219 . 63 29 . 4 联络巷道 m 3 1 6 8 . 83了 . 5 切割井 n3 1 50 . 0180 . 0 待爆矿 体体积 I 3 . 5 5 . 3 补偿系数 男 5 2 。 2 . 4 采用小抵杭线 、 大孔底 距爆破技术 在 总结无底柱分段崩落法爆破经验的基 础上 , 又 查 阅了 国内外有关挤压爆 破的资 料 , 从中得出结论 , 采用小抵抗线 、 大孔底 距有助于降低大块率 。 故将最 ,J 、抵 抗线减至 1 . 2m , 孔底距加大到 1 . 8一2 . 4m , 使 炮孔 密集系数为1 . 5一2 . 0 。 2 . 2 。 5 提高一次爆破炸药单耗 其目的 在于降低矿石大块产出 率 , 减少 矿石二次破碎工作量 。 在已完成的 7 次爆破 中 , 平均炸药单耗。 . 4 7 kg八 , 最高达 。 . 5 7 kg八 , 比无 底柱分 段崩落法的炸 药单耗增加 20 左右 。 2 。 2 。 6 加大炮孔直径 把中深孔的直径增大到7 0 m m , 目的是 提高一次爆破的炸 药单耗 , 防止炮孔变形而 影响炮孔的装药 。 同 时 , 当炮孔由小6 0mm 增大到小7 0二 n二以 后 , 炮孔变形无法装药的 情况明显下降 , 不超过 2 一 3 。 总之 , 通过挤压爆破 、 增加炮孔 密集系 数及提高炸药单耗 , 起到了改善爆破质量 、 降低大块率的作用 , 这不仅减少 了 因矿石二 n8 4 4 1280 1 2 . 0 1 0 . 第 4期 史维祥 破碎矿体中爆破落矿的试验研究 205 次破碎对耙道的破坏 , 提高其稳固性 , 而且 还提高了出矿效率 , 减少了耙道保 留的 时 间 , 有利于生产 的顺利 进行 。 化管理 , 提高效 率 。 图 3 是 一 2 6 Om 水平 的炮 孔 与劈 漏 斗衔接图 。 3 炮孔布置 为了避免爆破对底部结构造成破坏 , 采 用 上向垂直扇形中深孔向切割立槽或相 邻 松散体挤压爆破 , 而不用水平 扇形中深孔 下向挤压爆破 。 落矿炮孔 的布置 分两 种 , 一 种是向相邻松散休挤压爆破的炮孔排面沿矿 块走向布置 。 由于矿块长为4 0一5 0 m , 所以 设两 条凿 岩巷道 ; 另一种是限制 空间挤压爆 破 , 炮孔排面垂直矿块走向布置 。 拉立槽的炮孔布置 , 在垂直扇形炮孔的 限制空间挤压爆破中 , 切割立槽将为其提供 补偿空间和自由面 。 这两个因素是落矿爆破 的必要 条件 , 因此切割立槽的质量是爆破落 矿成败的关键 。 尤其是小官庄铁矿东区矿体 破碎 , 切割槽不能 预先形成 , 其质量 更为至 关重要 。 为 了确保拉槽质量 , 拉槽中深孔采 用双中心布置 法如图 2 所示 。 i i i i i i i{ { { 罕罕罕宁宁宁宁宁宁宁宁宁宁 业业 } } } } } } }】】】】】 , , 25币 } } } 图 3 一 26 om水平炮孔与臂漏斗衍接图 一 2 6Om分段 的炮孔 , 要搞好与劈漏孔间 的衔接 , 需满足劈漏孔起爆时间超前 一 26 0m 分段落矿孔 1 一 2 段 。 为确保劈漏 质量 , 避 免漏斗不通 , 应 使 落矿炮孔中最下面一排炮 孔到劈漏孔底的 距离不小 于 1 . 2 m , 不大于 Zm 。 图 2 拉立槽的炮 孔 布笠 1一凿岩平巷 ; 3一切 割横巷 ; 2一 拉槽 中深孔 ; 4一炮孔 . 为了提高劈漏工作 的效率 , 试验中采用 交叉布孔方式布置劈漏 炮孔 , 使劈漏与拉底 工作一次完成 。 劈 漏孔也用YG 一 型凿 岩 机 , 使 其与 落矿孔凿岩设备一样 , 这样可简 4 爆破技术工艺 4 。 1 爆破器材 在技术攻关中 , 采用 的爆破器材为 炸药 M 一 2 户 粘性粒状散装按油炸药 , 起爆药包 2 岩石炸药 药卷 , 小5 0 0 n 飞m, 起爆雷管 带导爆管的非电毫秒雷管 , 中继管 带导爆管的非电毫 秒 1段 雷 管 。 为确保起爆顺序 , 严防雷管 “跳段” 现 象发生 , 每次大爆破之前 , 应对所用爆破器 材的性能进行抽检试验 , 发现质量不合格 者 , 严禁使用 。 4 。 2 装药结 构 起爆雷管放在孔口 , 采用正向 起爆 。 为 了增加起爆的可靠性和起爆能 , 每个孔放两 9 0 260湖南 有色金属 第 7 卷 个雷管和双起爆药包 。 在炮孔全长铺设导爆 索 , 以提高按油炸药的传爆性能 , 防止孔底 炸药拒爆 , 以改善爆破质量 。 4 。 3 起爆顺序 根据爆破类型及内容不同 , 起爆顺序 分 为三种 1限制空间挤压爆破 , 先以切割 井为 自由面和 补偿空间 , 沿距切割并由近及 远的顺序起爆切割炮孔形成切割槽 , 再以切 割槽为自由面 和补偿空间 , 依 次起爆切 割槽 两侧的落矿炮孔 , 2向相邻松散体挤压爆 破 , 该爆破是以松散体与矿体接触的非临空 面为自由面 , 靠挤压松散体获得补偿空间 。 所以其爆破顺序是从距松散体由近而远 ; 3劈漏与 落矿同时进行 , 为保证劈漏质量 使其处于自由爆破状态 , 故要先 起爆劈漏 孔 , 但如果它 上面落犷孔不能及时起爆 , 会 引起局部的炮孔塌落影响爆破质量 , 所以超 前的段数为 1 一 2 段为宜 。 4 . 4 起爆网路 攻关期间的七次大的爆破都采用非电导 爆管双 重起爆法 , 网路为串并联接 , 一般中 间设三级中继管 。 每个炮孔 中的 两个雷管分 别 联入 两个相互独立的网路中 , 最后汇集到 起爆点 , 用火雷管起爆网路 。 只要其中一个 网路正 常 , 就能 保证起爆顺利进行 , 详见图 4 。 导爆管之 间联接有两种方法 1 当两 根导爆管联接时 , 只 要将其 分 别插入特别的 塑料导管两端即可保证爆轰波传递 , 2当 一根导爆管 与一组导爆管联接时 , 主导爆管 末端应加雷管后与一组导爆管捆扎在一起 , 爆轰波通过主导爆管起爆雷管来起爆这组导 爆管使爆轰波得以传播 给各导爆管 。 4 . 5 几个技术问题的解决方法 1软岩爆破的顺序起爆问题 在软岩中爆破时 , 因其切 割槽无法预先 形成 , 又无补救措施 , 所以严格控制起爆顺 序 , 确保按爆破设计施工就显得十分重要 , 饱孔 炮排 污二公 , t 集中 起娜点 图 4 起爆网络联接原理图 尤其是拉槽孔的起爆顺序就成为爆破成败的 关键 。 为此 , 这里采取了两项技术措施 一 是采用 隔段起爆以消除由于误差造成的混段 现象 ; 二是使各支路中继 管级数相等 , 以消 除网路的误差 , 确保设计的爆破方案得以实 施 。 2提高多排爆破的质量 问题 。 每次大 爆破的排数多达几十排 , 甚至近百排 , 爆破 网路的连接也很复杂 , 所以要保证每排炮孔 都按次是很难的 。 试验中采用同段雷管起爆 相邻几排孔的办法加以解决 。 同段雷管起爆 相邻排数一般不超过 3 一 4排 。 为确保爆破 质量 , 最好这几排角导爆索联接 , 以避免后 排炮孔先起爆 。 3控制地震效应的问题 。 在软岩中爆 破 , 应防止地震效应对附近构筑物的破坏 。 试验中采取的技术措施是 使各段雷管起爆 的炸药量尽可能均匀 , 以减少各段雷管起爆 药量的最大值 ; 使爆破药量最大段的炸药量 尽可能分散布置 , l 一 6段雷管时间间隔较 小 , 有可能 出现地震波叠加现象 , 这几段起 爆的药量应尽可能减少一些 , 以防止出现危 害性的地震波 的峰值 。 第4期史维祥 破碎矿体 中爆破落矿 的试验研究 207 4 爆破网路的起爆问题 。 采用火雷管 起爆较其 它方法 更安全 、 可靠 、 简单 。 5 试验结果 在试验 中 , 进行了七次较大 规模 的爆 破 , 炸药消耗量达1 1 5 . 8 t , 爆破炮孔总长度 4万m , 落矿总量 2 4 . 71万t ; 炸药平均单耗 。 . 4 7 kg八 。 在18 一 2 、 1 8 一 3两 条耙道进行了放 矿试验 。 其结果表明 , 试验的爆破方案是合 理的 。 爆破质量较好 , 块度均 匀 , 大块率 低 , 二次破碎炸药单耗小 , 对其周 围的巷道 工程的稳定性影响小 , 收到了预 期的效果 。 表 2 是大爆破试验的实际统计 。 表2大摄破 情况汇总表 爆破地点 炮孔总长 km 导爆管 段数 落矿量 万 t 炸药单耗 kg/t 18一1耙道 一2 5 0水平 l忿 二 ;耙道 一2毗平 1黔 耙 2 6 0 水平 1 8 一2耙道貂释 18 一3耙道粼拜 {脚 耙道 一2 5 。水平 };扭道粼解 2 . 63 4 。 06 1一10 1一10 0 . 51 0 。 53 5 . 了31一18 1一18 1一16 4 . 8 61一11 9 4 11一16 炸 药耗量 t 7 。 66 1 2 . T3 1 8 。 03 1 2 . 46 2 . 13 19 . 38 3 . 38 13 . 97 2 2 。 8 4 3 . 32 0 。 49 0 。 5 0 0 。 54 0 . 41 0 . 40 057邱 6 9 71 6 4 0 .吐 几n 介 0l l nn ō . 11卜U 八” 2 2盯牡3 5 4 l l n丹0, 1 经现场察看和标定 , 证明上述爆破作业 对其 围周井巷 工程的稳定性没发生明显影 响 。 电梯井 、 设备井即使 在25 t以上 炸药量 爆破中也没有多大变化 , 距爆区仅IJm的下 部电耙道和相 距1 5 m的相邻矿块的凿岩巷道 等工程也完好无缺 。 18 一2 、 1 8 一3 矿块五个月 共放出矿石 30ll t , 大块率仅为1 . 8 , 二次 破碎炸药单耗为。 . 01 3kg八 。 6 结论 技术攻关试 验证明 , 软 岩中爆破所采用 的综合爆破技术是成功的 。 它不仅能满足回 采作业对爆破的要求 , 而且为采准巷道的稳 定创造了有利条件 。 试验中取得以下几点结 论 , 可供类似犷山参考 。 1试验结果表明 先爆 一 2 5 Om凿岩分 段 , 再掘 支其它采准巷道 , 最后进行 一 2 6 0 m 和 一2 7o m水平 的爆破方案 , 有利于实现卸压 开采 , 符 合东区开采实际 。 两次爆破衔接合 理 , 落矿顺利 。 2 户以分段为单元组织爆破 , 适合矿岩 破碎条件 , 爆破施工简单 , 对采准巷道稳定 性影响不大 。 3两种挤压爆破方案配 合使用是成功 的 , 其爆破参数是合理 的 。 补偿系数以 10 。 5一1 2 . 0为宜 。 试验中采取的拉槽方 法是有效的 。 4 增大一次破碎炸药单耗 , 有利于降 低大块率和改善矿石的破碎质量 。 5 加大孔径是防止炮孔变形减少装药 困难的有效措施 , 也是提高一次破碎炸药单 耗的主要途径 。