地下采场中深孔爆破参数设计与应用

刘 猛

(金诚信矿业管理股份有限公司潼金项目部，陕西 潼关 714300)

应用研究·黑色矿山·

地下采场中深孔爆破参数设计与应用

刘 猛

(金诚信矿业管理股份有限公司潼金项目部，陕西 潼关 714300)

为改善地下采场爆破效果，依据首云铁矿矿岩特性及开采现状，对中深孔爆破参数进行优化计算，确定了各参数的取值范围。工业试验表明，采用优化的爆破参数后，矿石块度更加均匀，提高了爆破质量，降低了生产成本。

双机芯凿岩； 中深孔爆破； 参数设计； 工业试验

1 工程概况

首云铁矿位于北京巨各庄镇境内，于2010年由露天转入地下开采。矿体主要为磁铁矿，呈黑灰至灰褐色、块状、中粗粒他形、半自形粒状集合体，部分呈良好的自形晶。矿体倾角为51°～78°，平均厚度21.6m，矿石密度为3.3t/m3。

由于岩体比较破碎，且采空区分段较高，为缩短矿块回收时间，确保作业人员施工安全，减小矿石损失贫化，采用中深孔分段凿岩矿房一次爆破崩落方式回采。对于厚度大于20m的矿体，采场垂直矿体走向布置，回采进路间距15m。对于厚度小于20m的矿体，采场沿矿体走向布置。阶段高60m，分段高15m，矿块长60m，在下盘设出矿联络巷。为此，将理论分析与现场实际相结合，确定采场中深孔最优爆破参数，为矿山安全高效开采提供指导。

2 爆破参数设计

2.1 炮孔布置方式

由于受现场工程地质条件限制，中深孔爆破主要分扇形布置与平行布置两种形式[1]，见图1。由于扇形布置采准量小、炮孔布置灵活、钻机移动次数少，因此采用扇形布孔方式。

2.2 炮孔直径

合理的炮孔直径有利于提高爆破质量，减少炸药成本，且可充分发挥凿岩设备效率[2]。采用Simba 1354凿岩台车双机芯布置打上向扇形中深孔，保证炮孔均在同一排面上，以提高爆破效率、降低大块率，炮孔直径为76mm。对位于断层附近的炮孔，使用102mm大孔施工，以尽量减小断层对炮孔的影响。

图1 中深孔布置示意图

2.3 最小抵抗线

最小抵抗线指药包中心与最近自由面的最短距离，反映各排间孔网密度[1]。对于坚硬岩石，由式(1)确定：

W=(25～35)d

(1)

式中：W——最小抵抗线；

d——炮孔孔径。

由式(1)计算可知：W为1.90～2.66m。同时参照大多数矿山采用的最小抵抗线对应的孔径，见表1[2]，并结合现场实际条件进行修正，W取值约为1.8m。

表1 不同炮孔直径下的最小抵抗线选取表[2]

2.4 孔底距

孔底距指从较浅炮孔底部至相邻较深炮孔的垂直距离，反映同排间孔网密度[3]，由式(2) 确定：

a=mW

(2)

式中：a——孔底距；

m——炮孔密集系数；

W——最小抵抗线。

首云铁矿炮孔密集系数经多次调整为1.0～1.2，由式(2)计算可得a为1.8～2.16m，实际取值为2.1m。

2.5 单位炸药消耗量

单位炸药消耗量指爆破单位体积矿岩所消耗的炸药量，取决于矿岩可爆性[4]，由式(3)确定：

(3)

式中：q——炸药单耗；

Q——每排炮孔总炸药消耗量；

W——最小抵抗线；

S——扇形孔崩矿面积。

首云铁矿炸药单耗为0.541kg/t，但由于不同地段矿岩性质相差较大，应根据实际情况进行调整。

2.6 堵塞长度

炮孔堵塞能延长炸药对矿岩作用时间，使炸药充分反应，提高炸药利用率，并减少有毒气体的产生[5]，由式(4)确定：

L=(0.4～0.8)W

(4)

经计算得到首云铁矿爆破堵塞长度L为0.72～1.44m。相邻孔堵塞长度交错布置，使孔口炸药不过于集中。不仅可减少装药量，而且降低孔口炸药单耗，见图2。

图2 炮孔堵塞示意图

2.7 微差时间

微差时间由式(5)确定[6]：

Δt=KPW(24-f)

(5)

式中： Δt——微差时间；

f——岩石坚硬系数；

Kp——岩体裂隙系数。

依据现场实际情况，计算微差时间为16～22ms。

3 中深孔爆破现场试验

根据计算得到的中深孔爆破参数，在首云铁矿Ⅲ矿带-31～-1m分段的5#采场进行工业试验。

3.1 起爆信号

爆破的警戒信号为4次，均由总指挥下令后发出。

(1)第一次为预告信号。在装药堵塞完毕起爆前30min发出，警戒人员开始工作，要求无关人员和警戒区闲杂人员撤到安全区外，警戒人员应提前30min到达警戒点。

(2)第二次为准备信号。在起爆网路联接并检查完毕，确认警戒区内无人员，各警戒点警戒无误后发出。

(3)第三次为爆破信号。在准备信号发出后5min内发出，发出后即由总指挥下达倒计数起爆令，合闸起爆。

(4)第四次为解除信号。确认爆破后现场安全后发出，以恢复工作秩序。

3.2 施工准备

(1)检查炮孔是否符合规范。

(2)检查爆破现场是否有不安全隐患。

(3)检查风管、装药管是否正常，将炸药、起爆器材等提前放至预定地点。

3.3 起爆药包的加工

药包加工应在作业面附近安全区域进行，应不超过当班爆破用量。

3.4 装药

采用装药器装药。装药前将导爆索铺设至孔底，然后依据设计装药。装药管均匀退至堵塞位置，以保证炸药在孔内的连续性。然后在孔内安装导爆管雷管，在孔口用导爆索连接。装药结构见图3。

图3 装药结构示意图

3.5 堵塞

待装完药后，将使用炮泥机制作的炮泥填塞炮孔。填塞时不可损坏起爆网路。同时将孔外剩余导爆索塞进孔内，以保证孔外无导爆索。装药、填塞完成后，将导爆管弯曲打圈放到炮孔内固定。

3.6 联线

各孔口的导爆管采用簇联方式连接到各分段传爆破导爆索上，每簇导爆管数量应少于30根。导爆索之间采用搭结联接，应使用快刀切取导爆索，禁止用剪刀剪断导爆索。

主导爆索从-16m水平经人行井、采区斜坡道下至-31m水平，在-31m水平经5#采场脉外运输巷、Ⅱ、Ⅲ矿带联络巷到达-31m水平主斜联巷，沿主斜坡道到达+90m硐口，在+90m硐口选择安全位置起爆。起爆网路见图4。

图4 起爆网路敷设示意图

3.7 检查

认真检查各联接是否符合爆破规范要求，如有问题，应及时处理。

3.8 回收

经检查爆破网路符合要求后，由专人将装药操作台、人行梯子等依次向起爆地点方向回收。

3.9 起爆

在确定现场人员和设备都已经全部安全撤离后，警戒人员按规定到达指定警戒位置，然后一次点火起爆。

3.10 爆破效果

经统计，爆破后矿岩大块率为15%左右，爆破块度符合矿山要求。

4 结语

根据现场矿岩特性及开采现状，对中深孔爆破参数进行系统分析，确定了各参数的选取范围。首云铁矿在中深孔分段崩落法的爆破参数为：炮孔布置方式为扇形布置，炮孔直径为76mm，最小抵抗线为1.8m，孔底距为2.1m，炸药单耗为0.54kg/t，堵塞长度为0.72～1.44m，微差时间为16～22ms。现场实践证明，采用计算优化的中深孔爆破参数进行爆破落矿，提高了爆破质量，降低了大块率，取得了较好的经济效益。

[1] 李夕兵.凿岩爆破工程[M].长沙：中南大学出版社,2011.

[2] 蒋复量.金属矿矿岩可爆性评价及井下采场深孔爆破参数优化的理论与试验研究[D].长沙:中南大学,2012.

[3] 罗世云.大红山铜矿扇形中深孔爆破矿石块度控制研究[D].昆明:昆明理工大学,2013.

[4] 任 江.井下铁矿开采中深孔爆破技术研究[D].太原:中北大学,2011.

[5] 戴 兵.中深孔爆破块度控制及其测定方法研究[D].长沙:中南大学,2013.

[6] 沈晓松,赵明生,池恩安,等.微差时间对爆破块度影响的试验研究[J].爆破,2012,29(3):70-73.

Design and application of medium-length hole blasting parameters in underground stope

In order to improve the blasting effect of underground stope, the blasting parameters of medium-length hole were calculated based on the features of mine rocks and the exploitation status of Shouyun Iron Mine, and the value range of each parameter was determined. The field industrial test showed that the blasting fragmentation was more even after using the optimized blasting parameters. The blasting quality was improved, and the production cost was decreased.

double module drilling; medium-length hole blasting; parameters design; industrial test

TD235.4

A

2017-- 04-- 28

刘 猛(1972-)，男，贵州铜仁人，工程师，从事采矿技术管理工作。

1672-- 609X(2017)04-- 0012-- 03