分段空场法在大红山铁矿的优化调整与应用

陈 浩，孙 卫，程传钊，陈 平

（玉溪大红山矿业有限公司，云南 玉溪 653100）

大红山铁矿I号铜矿带浅部I1矿体780m分段采场沿矿体走向连续布置，分段出矿平巷、凿岩平巷及出矿进路均布置在在同一标高。中深孔打眼采用YGZ-90凿岩机，孔径φ60mm，单孔深5m～35m，排距1.7m，最大孔底距1.8m～1.9m，炸药一次单耗0.45kg/t。在780分段采场的爆破回采过程中，实际矿房回收率为81%，同时存在大块多、块度大及废石混入率较大的现象，导致增大二次解块工作量与出矿安全风险。

考虑在不改变现有设备并适当提高一次炸药单耗的前提下，对760m分段I1矿体回采的采切工程布置与凿岩参数进行优化调整，以减小废石混入率、爆破大块率及整体炸药单耗，提高矿房回收率、生产效率及作业安全性。

1 地质概况

1.1 工程地质条件

矿体顶、底板、夹层岩性由一套火山喷发沉积变质的变钠质凝灰岩、石榴黑云角闪片岩、石榴黑云白云石大理岩等含铁铜的岩石组成，该含矿地层成层产出，层位稳定，火山与沉积特征明显。下与曼岗河组第二岩性段顶部白云石大理岩，上与曼岗河组第四岩性段白云石大理岩均成过渡接触。根据铁矿部分开拓工程揭露的岩石情况，该地层完整性较好。岩石多属坚硬、半坚硬岩类，矿岩抗压强度较高，稳固性较好。

1.2 矿体特征

I号铜矿带浅部I1矿体呈层状似层状产出，属中厚缓倾斜矿体，呈东西走向，向南倾斜，矿体倾角5°～30°之间，厚度12m～25m，与岩层产状基本一致，从走向上看呈东高西低，A41勘探线以东有尖灭现象。该盘区范围内的每条勘探线已布置钻孔分别都揭露了矿体，在空间上探明了矿体形态，计算的开采储量及可行性评价结果的可信度较高。

2 设计相邻关系

矿块位于大红山I号铜矿浅部800分段与760分段间，A39～加A41勘探线间I1矿体。上部为800分段已经回采结束，下部760m以下矿体逐渐尖灭不可采。东边矿体逐渐尖灭，矿体向西边有延时但矿体厚度变小，尚未建采场。

3 采矿方法优化调整

（1）采切工程。根据矿体形态、产状、厚度、矿岩稳固情况及矿岩物理机械性质，结合现有设备技术条件，采用平底结构垂直走向分段空场法作为该块段矿体的采矿方法。将760m分段I1矿体划分为一个盘区三个采场。采场垂直矿体走向布置（即沿勘探线方向布置），采场宽27m，长为I1矿体800m～760m间斜长（50m～90m），采场间留6m间柱。

在矿体底部垂直矿体走向布置采场底部结构（出矿平巷、出矿进路、安全联道等），出矿进路间距11m左右，出矿平巷间距33m，每条出矿平巷两侧分别布置一条拉底凿岩平巷形成双凿岩，在出矿平巷与沿脉运输联道交叉口设置装车平台，在各分层矿体下盘接触线沿矿体走向布置下盘凿岩平巷并垂直它布置相应切割平巷及切割井。工作面自下盘向上盘逐步推进，直至回采结束。

在矿体下盘接触线上下位置垂直矿体走向布置带坡度的凿岩平巷，坡度接近矿体倾角（取6°），有效减少废石混入。通过提高切割槽标高与布置带坡度的凿岩平巷，与采场底部结构自然形成出矿漏斗，爆破后矿石集中在漏斗部位，有效提高矿房回收率，增加出矿量，同时保障出矿过程中的安全，切实有效的做到安全可靠、技术可行、经济合理的效果，并取得较大的经济效益。

图1 采切工程平面布置图

图2 采切工程布置纵剖面图

（2）凿岩参数。采用YGZ90-Ⅱ型凿岩机打向上扇形中深孔，孔径φ60mm，单孔深5m～35m，根据采矿方法的要求，遵循由上而下的顺序回采爆破。为降低回采贫化率，采取小孔径多段毫秒微差起爆方式并在矿体上盘顶板留0.5m矿石做护顶层。主要孔网参数如下：

切割槽孔网参数：切割槽宽3.0m，每排5个孔，支机高度1.6m，W=1.1m，a=0.65m，孔深10m～15m。

正排炮孔排位分组布置，每组4排～6排，组间排距1.6m，组内排距1.2m。最大眼底距组内第一排眼底距1.6m～1.8m，其它排位眼底距2.0m～2.2m，相邻两排炮孔交错布置，采用小抵抗线大孔距落矿技术，爆破作用指数n=1.7～2.0，崩矿步距为4.8m～5.2m。一次炸药单耗为0.56kg/t。

炮孔布置图。

图3 766Ⅲ02L2第29排/30排

（3）主要经济技术指标。（表1）

4 数据统计分析

生产过程中对实验盘区爆破参数的相关技术经济指标进行了统计分析：

（1）调整为带坡度凿岩平巷及提高切割槽标高后，炮孔控制范围内减小了下盘废石混入。通过设置底部结构形成出矿漏斗，提高了矿房回收率，矿房回收率由原来的81%提高至86%。同时在出矿铲装过程中设备在漏斗下进行作业，不直接进入采场，极大的提高了作业安全性。

（2）大块率分析。

表2

式中：

N－破大块所用雷管总数，个；

n－破每单位大块需雷管数，个/m3；

V－爆破岩石总体积，m3。

根据井下现有破碎设备要求，出矿过程中产生的块度在850mm以上大块必须铲到指定地点集中进行二次破碎，统计单个大块体积约0.9m3，结合现场实际经验取n=1.2个/m3。前期780m分段大块率为14.8%，本次设计760m分段实施应用后大块率下降至8.68%，有效降低了大块率。

5 结论

经过对采场采切工程布置及爆破参数的优化调整后，并结合在生产过程中跟踪记录的矿石回收量、出矿品位、大块数量及大块二次破碎消耗的材料等数据综合进行分析，本次对分段空场法的优化调整与应用获得成功。采场爆破后废石混入率及大块率有效降低，同时在确保安全回采出矿的前提下提高了矿房回收率及生产效率。

表1