梅山铁矿回采爆破炸药返粉回收再利用方法

钟裔禄 钟卫兵 黄锦坤

(南京梅山冶金发展有限公司矿业分公司)

梅山铁矿是我国大型黑色金属矿山之一，采用立井与斜坡道联合开拓，无底柱分段崩落法开采，年产原矿约510万t，其中回采原矿量455万t；每年爆破炸药量约1 800 t，装药返粉率约13%。生产过程中炸药返粉回收率低，浪费大量的生产原材料，同时也造成环境污染。因此，结合回采爆破炸药返粉回收现状，研究回采爆破炸药返粉回收的方法对采矿生产具有极其重要的意义。

1 回采爆破炸药返粉的形成原因

梅山铁矿回采炮孔为上向扇形中深孔，采用炮孔扇面垂直布置方式，扇形边孔角为60°，孔深8～26 m，孔径有91，105 mm。目前回采爆破装药设备主要有风动BQ-100型装药器和芬兰 Normet Charmec MC 605 DA型装药台车，采用多孔乳化粒状铵油炸药。在回采爆破装药过程中，为了保证装药密度，在炸药自重及装药风压的作用下不可避免产生了炸药返粉。

2 回采爆破炸药返粉的危害

2.1 环境污染

多孔乳化粒状铵油炸药主要含硝酸铵(NH4NO3)、柴油等成分,返粉很容易导致水体氮超标，对环境造成污染，对于位处南京市区的梅山铁矿环保要求尤为严格；同时硝酸铵(NH4NO3)在潮湿的环境下极易释放出氨气，威胁井下作业人员的身体健康。

2.2 生产原材料浪费

垂直上向扇形中深孔装药过程中返粉率约15%，回采爆破炸药量约1 800 t/a，回采爆破装药返粉约270 t/a，造成了极大的成本浪费，压缩了企业的利润。

2.3 安全隐患

残存在回采爆破巷道的返粉很容易被引爆，引发爆破冲击，影响爆破效果,产生爆破事故等。

3 炸药返粉回收方法的探索

梅山铁矿回采爆破作业前需在当天爆破巷道炮孔下方巷道底板用矿石垫一个爆破作业平台，在爆破作业平台上进行装药作业，在巷道底板上进行爆破上药作业。为了解决回采爆破炸药返粉回收难题，在生产中探索与研究了几种方法。

3.1 常用炸药返粉回收方法

3.1.1 不锈钢盆回收

爆破装药前在爆破作业平台上放置不锈钢盆，回收回采爆破装药过程中产生的炸药返粉，一个炮孔装药结束后将爆破作业平台上不锈钢盆内回收的炸药返粉杂物分拣干净，将无杂质的炸药返粉与新炸药混合均匀后装入装药器或装药台车进行回收再利用。不锈钢盆回收返粉示意见图1，统计结果见表1。

图1 不锈钢盆回收返粉示意

根据统计数据分析，爆破作业平台放置不锈钢盆回收炸药返粉回收再利用率为9.26%，应用统计学原理对数据稳定性分析，标准差及变异系数分别为

(1)

(2)

计算得出σ=1.42%，Cv=0.153。变异系数较小，说明现场可操作性较强。

根据现场实践情况分析，爆破作业平台上有较明显的炸药返粉残存；不锈钢盆离孔口距离太大，接收面积有限，返粉接收不完全；返粉掉落过程暴露在空气中，容易进入作业人员眼鼻喉；不锈钢盆接满返粉后，作业人员需负重上下爆破作业平台，劳动强度较大，且存在人员摔倒扭伤的安全风险；爆破作业平台空间狭小，且平整度不够，经常影响不锈钢盆的放置。

表1 不锈钢盆回收返粉统计结果

3.1.2 防水雨布回收

爆破装药前在爆破作业平台上全面铺设防水雨布，回收回采爆破装药过程中产生的炸药返粉，对防水雨布上回收的炸药返粉进行杂物分拣，将无杂质的炸药返粉与新炸药混合均匀后装入装药器或装药台车进行回收再利用。防水雨布回收返粉示意见图 2，统计结果见表2。

图2 防水雨布回收返粉示意

根据统计数据分析，爆破作业平台放置防水雨布回收炸药返粉回收再利用率为7.67%，应用统计学原理对数据稳定性分析，标准差为2.31%，变异系数为0.301，变异系数较大，说明现场可操作性较差。

表2 防水雨布回收返粉统计结果

根据现场实践情况分析，爆破作业平台上有明显的炸药返粉残存；作业人员在平台的作业活动导致雨布上的返粉容易滑落，雨布容易损坏，炸药返粉回收再利用效果较差；返粉掉落过程暴露在空气中，容易进入作业人员眼鼻喉；装药过程作业人员胶靴上的杂质容易混入炸药返粉中，影响返粉再利用。

3.2 高效的炸药返粉回收方法

梅山铁矿2种常用回采爆破炸药返粉回收方法均存在较大的不足，无法满足矿山生产的经济运行需求，更达不到环保的要求。在总结前期装药返粉回收经验的基础上，提出了上向中深孔炸药返粉回收方法，将炸药返粉从离开炮孔至回收再利用全过程密闭在一个独立的回收空间，设计了一套悬挂式柔性炸药返粉回收装置，见图3、图4。

图3 悬挂式柔性炸药返粉回收装置

图4 返粉回收示意

将可调节绑带2调整至适当长度，将上端袋口7至于装药作业中的炮孔1正下方，利用固定夹具1挂在相邻炮孔上将上端袋口7固定于装药作业中的炮孔1正下方，实现整个返粉回收装置的定位固定。

送药管3从侧面的送药管孔4穿入返粉装置袋体，在炮孔中装药，整个装置密封性良好，返粉洒落后能够充分地收集于袋体5内，提高了炸药返粉的回收率，返粉基本不会掺杂到其他杂质，保证返粉再利用的爆破质量。

通过可旋转钢圈3可实现整个袋体自由旋转，方便爆破装药作业过程选择站位；袋体5可自由形变，充分利用有限的爆破作业平台；能够防止返粉、粉尘等异物影响爆破装药作业，改善爆破装药作业条件，提高爆破装药作业效率。

收集到的炸药返粉能够直接通过袋体输送至巷道底板进行爆破上药作业，降低劳动强度，保证生产安全。

爆破装药前将悬挂式柔性炸药返粉回收装置固定好，对回收的炸药返粉进行杂物分拣，将无杂质的炸药返粉与新炸药混合均匀后装入装药器或装药台车进行回收再利用。上向中深孔炸药返粉回收现场见图 5，统计结果见表3。

图5 上向中深孔炸药返粉回收现场

根据统计数据分析，采用上向中深孔炸药返粉回收方法，炸药返粉回收再利用率为13.13%，应用统计学原理对数据稳定性分析，标准差为0.91%，变异系数为0.069，变异系数小，说明现场可操作性强。

表3 上向中深孔炸药返粉回收统计结果

根据现场实践情况分析，爆破作业平台上基本没有炸药返粉残存；返粉密闭回收，改善爆破装药作业条件，提高爆破装药作业效率；返粉基本不会掺杂到其他杂质，保证返粉再利用的爆破质量；基本实现了炸药返粉作业现场“零残留”，炸药返粉得到了充分的回收再利用，节约了生产成本，从源头上解决了环境污染问题。

3种炸药返粉回收方法对比见表4。可以得出，上向中深孔炸药返粉回收方法回收炸药返粉充分彻底，且回收的返粉质量最佳，值得推广使用。

表4 3种炸药返粉回收方法对比

4 应用效益

目前，上向中深孔炸药返粉回收方法已在梅山铁矿全面推广使用，梅山铁矿每年爆破炸药使用量约1 800 t，此方法炸药返粉回收率约13.13%，返粉回收量为236 t/a，按炸药单价4 400元/t计算，节省炸药成本103.84万元/a。

5 结 语

结合回采爆破炸药返粉回收情况，在几种炸药返粉回收方法分析对比的基础上，提出了一种上向中深孔炸药返粉回收方法，在井下应用取得成功并全面推广。新方法解决了回采爆破炸药返粉回收再利用的难题，实现了作业现场炸药返粉“零残留”，节约了生产成本，解决了环保问题，保证了正常的采矿生产。