七角井钒铁矿中深孔凿岩爆破技术

刘 明

(金诚信矿业管理股份有限公司)

七角井钒铁矿资源为层状矿体，长约3 200 m，矿体近EW走向，倾向N，倾角28°～66°，TFe平均品位30.45%，矿石平均密度3.49 t/m3，岩石平均密度2.9 t/m3，矿石普氏硬度系数f=10～16，岩石普氏硬度系数f=8～12，岩石整体稳固性较强，局部和矿岩界线处的岩石为层状板岩，稳固性较差，矿岩松散系数为1.5，矿岩抗压强度为93.74～185.39 MPa[1]。该矿床规模较大，矿体整体连续性好，分枝复合现象较少，北矿体产状较缓，南矿体较陡。矿区水文地质条件较简单，矿岩含水量极少。本研究根据矿体倾角缓斜、矿体厚度由薄至中等、矿岩稳固性好和矿石品位较低的特点，为确保该矿安全高效回采，通过合理选择中深孔凿岩设备，优化调整中深孔爆破参数，对中深孔凿岩爆破方案进行设计和应用。

1 工程概况

七角井钒铁矿分3期建设，2 280 m水平以上属于1期工程，目前已回采完毕，2 280～2 020 m水平属于2期工程，已于2014年10月1日建成投产，进入试生产阶段，目前2 230 m水平以上已回采完毕，2 020 m 水平以下属于3期工程。2 280 m中段及以上存在大量的采空区，体积约280万m3；2 215 m中段已形成的采空区体积约110万m3。其中，2 280 m 水平往下留有1水平矿柱，厚约7 m，2 280 m 中段以上3个中段之间留有不规则水平矿柱。在2 215 m中段大部分开采时间内，该中段以上采空区稳定性较好，未出现大规模的地压活动，直至2016年6月2日，2 215 m水平S125矿房采空区至地表发生了大规模塌陷，由此导致2 215 m中段以上采空区稳定性发生改变，并且矿柱所受的应力状态进行了重新分布，故需对2 215 m水平以下中段矿体的采矿方法进行变更。

2 中深孔凿岩爆破方案

(1)中深孔凿岩设备。2017年7月，引进了Simba 1254中深孔凿岩台车施工部分矿房中深孔，台车长6 825 mm，宽1 950 mm，高2 810 mm(行走时)；电机功率55 kW，柴油机功率55 kW，最大爬坡度25%，最大行驶速度10 km/h，钻杆长度1.5 m，推进梁可旋转360°，钻孔直径50～102 mm；供电系统为三相电力系统，380 V，50 Hz。本研究设计采用钻孔直径76 mm。各分段回采矿房的中深孔凿岩施工除了采用Simba 1254中深孔凿岩台车外，其余矿房中深孔仍采用YGZ-90钻机施工，该型钻机钻头为直径55 mm的八齿牙轮钻头，钻孔直径56 mm，钻杆长度均为1.1 m。

(2)中深孔爆破设备。装药设备采用BQF-100装药器，将粉状铵油炸药装入装药器，装药器一侧接高压风，一侧接装药管(防静电专用装药管)，人工持装药管插入炮孔内，接通高压风后，人力摇动装药器的搅拌器，通过高压风将装药器中的炸药吹入炮孔内。本研究采用粉状铵油炸药为主爆药，起爆药包采用直径32 mm的药卷与非电导爆管加工而成，爆破时采用复式微差起爆方式，各炮孔采用非电导爆管孔内起爆方式，排内齐发，排间微差。

(3)中深孔凿岩设计参数。本研究采用Simba 1254凿岩台车施工中深孔(图1)，包括形成切割槽的中深孔和采矿爆破的扇形中深孔[2-5]。凿岩巷道及出矿进路内施工正排中深孔，切割巷内施工切割槽中深孔和扩井中深孔。每条天井设计施工2排扩井孔，直径76 mm，每排扩井孔为3个平行孔，孔间距0.9 m；拉槽爆破中深孔直径76 mm，采用双机心施工上向垂直扇形孔，排距1.2 m，最大孔底距2.0 m，每排6个炮孔；正常排爆破中深孔直径76 mm，采用单机心施工上向垂直扇形孔，排距1.6 m，孔底距2.3～2.5 m，边孔角为上盘15°、下盘165°。

图1 台车施工中深孔示意

YGZ90钻机中深孔凿岩施工在各分段矿房凿岩巷、切割巷及出矿进路进行(图2)，其中凿岩及出矿进路施工正排中深孔，切割巷内施工切割槽中深孔和扩井中深孔，孔径55 mm，孔长2～25 m。正排中深孔采用单机心施工上向垂直扇形孔，排距1.0～1.2 m，孔底距2.0～2.2 m；切割槽中深孔采用三机心施工上向垂直扇形孔，排距1.1 m，相邻机心间距0.4～0.7 m；每条切割井设2排扩井孔，每排扩井孔为3个平行孔，间距0.7～0.9 m，第1排扩井孔距切割井0.5～0.7 m。

图2 钻机中深孔示意

(4)中深孔爆破设计参数。①扩井爆破，切割槽爆破前，首先进行扩井作业，要求在切割槽爆破前将扩井的矿石全部出完，以便为切割槽爆破提供足够的补偿空间，切割天井扩井时，每个炮孔装药至距孔口1.0 m时停止装药，爆破时采用微差起爆，共分2段，靠近天井边的孔先起爆[6]；②切割槽爆破，切割槽爆破时每孔装药至孔口1.0 m时停止装药，爆破时采用微差爆破，一般每次爆破2～3排，直至爆破至切割槽全长；③正排爆破，落矿爆破按设计施工，每次爆破2～3排，根据中深孔布置情况合理安排各孔装药量，尽可能让炸药在矿体内均匀分布，正排爆破采用导爆管雷管起爆，所有炮孔内的炸药装药密度约为1.0 g/cm3，炮孔装药深度误差为0.5 m。

3 结 语

本研究通过引进Simba1254中深孔凿岩台车，提高了七角井钒铁矿中深孔凿岩作业效率，通过合理优化中深孔爆破参数，降低了大块率。该型台车与YGZ9090钻机有效配合，解决了特殊作业地点台车车身过长不易施工掘进炮孔以及厚大矿体深孔施工效率较低的难题，确保了矿房合理接续，保证了三级矿量的平衡。