緩傾斜薄礦體鑿巖爆破回采工藝

邱慎前 王 平 王加磊 朱立香 解貴湖 趙 朋

(山東耐火材料集團(tuán)有限公司王鋁分公司)

緩傾斜薄礦體鑿巖爆破回采工藝

邱慎前 王 平 王加磊 朱立香 解貴湖 趙 朋

(山東耐火材料集團(tuán)有限公司王鋁分公司)

針對(duì)傳統(tǒng)壁式崩落采礦法開(kāi)采緩傾斜礦體的實(shí)際情況，改進(jìn)了采面回采的爆破參數(shù)和炮眼布置方式，保障了作業(yè)人員的人身安全，減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于解決礦石粉礦率偏高的問(wèn)題，提高礦石塊度及煅燒礦石的利用率，降低采礦成本。

爆破工藝 爆破參數(shù) 炮眼布置 粉礦率 利用率 采礦成本

目前，對(duì)于緩傾斜礦體基本采用壁式崩落法進(jìn)行回采，該方法的特點(diǎn)是人員暴露在空區(qū)內(nèi)作業(yè)，雖有木支護(hù)切頂作為頂板管理措施，但鑿巖人員打眼過(guò)程中始終在控頂距內(nèi)作業(yè)，存在安全隱患[1]。如何正確處理采礦過(guò)程中爆破與礦石粉礦率的關(guān)系，確保作業(yè)人員的人身安全，提高爆破效率和減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，最大限度地開(kāi)采礦石資源，有必要制定切實(shí)可行的開(kāi)采方案。本著“厚薄兼采、難易兼采、貧富兼采”的原則，采凈、采細(xì)、采好現(xiàn)有礦石資源，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限[2]，本研究以山東淄博王村及周邊地區(qū)耐火黏土礦為研究對(duì)象，通過(guò)改進(jìn)爆破參數(shù)及炮眼爆破方式，為緩傾斜礦體的高效回采提供參考。

1 礦床地質(zhì)概況及開(kāi)采現(xiàn)狀

研究區(qū)內(nèi)礦床屬沉積巖型礦床，以礦區(qū)內(nèi)A及A0層硬質(zhì)黏土礦為開(kāi)采對(duì)象，礦床呈層狀、似層狀產(chǎn)出，屬緩傾斜薄—中厚礦體，厚度最大約5 m，平均厚2.4 m，傾角9°～18°，平均13°，礦層?xùn)|部較陡，西部較緩，深部較陡，淺部較緩，礦體EW走向長(zhǎng)近十幾公里。礦石主要成分為Al2O3，質(zhì)地致密光滑，用手觸摸有滑膩感覺(jué)，礦石硬度小于8，色澤呈淺灰、灰色、深灰，偶見(jiàn)似粉紅狀顏色。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，表現(xiàn)形式主要為斷層、破碎帶；水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，主要為裂隙水，地面無(wú)大的水體，地表為丘陵地帶泄洪條件好，對(duì)地下開(kāi)采無(wú)影響。礦區(qū)內(nèi)省道及國(guó)道對(duì)開(kāi)采有一定的影響，需預(yù)留保護(hù)礦柱維護(hù)地面道路安全，防止沉陷。礦體直接頂板為鋁土巖，硬度為4～8，礦巖界限較分明；礦體底板為砂質(zhì)黏土，厚0.5～1.0 m不等。礦石貧化的原因?yàn)轫數(shù)装鍘r的混入，貧化率約5%。

工作面打眼采用TY-24(7655)型鑿巖機(jī)，釬桿長(zhǎng)1.8 m。釬頭為“一”字型合金頭，直徑42 mm，采面炮眼長(zhǎng)1.2 m，最小抵抗線約1.0 m，平行布置。打眼時(shí)，頂眼距頂板30 cm，稍往上挑著打；底眼距底板30 cm以上，稍往下插著打。爆破器材采用2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑32 mm，5段電雷管起爆，采礦方法為壁式單層崩落采礦法，采面斜長(zhǎng)約60 m。采面布置形式采用直線式如圖1所示。

圖1 直線式采礦示意

2 爆破回采工藝改進(jìn)

2.1 壁式崩落采礦法

對(duì)于單一緩傾斜層狀礦體而言，采用壁式崩落法開(kāi)采效果較好。但由于淺孔爆破的局限性，制約了開(kāi)采強(qiáng)度，導(dǎo)致采面回采的推進(jìn)速度與支護(hù)(即頂板管理)之間存在矛盾。當(dāng)前，采面回采的爆破參數(shù)：炮孔長(zhǎng)約1.2 m，孔距1.4 m，最小抵抗線1.0 m，鑿巖方向與礦壁水平斜交75°～80°，如此采礦步距明顯減小(圖1)。采面推進(jìn)速度和采礦強(qiáng)度較小，不利于頂板管理和采面支護(hù)。爆破過(guò)程中極易崩倒木支柱，增加采面支護(hù)的工作量；爆破后礦石大量拋擲，爆堆不集中，增加了電耙耙礦的難度。

壁式崩落法采礦的第一步是施工切割上山，作為人員采礦作業(yè)的生產(chǎn)空間，見(jiàn)圖2。隨著采面向前推進(jìn)，為控制采面頂板壓力，對(duì)頂板采用木支護(hù)切頂(圖1)。隨著采空區(qū)暴露面積的增大，頂板壓力也逐漸增大，如采空區(qū)無(wú)法及時(shí)冒落充填空區(qū)接頂，可采取強(qiáng)制放頂措施，充填采空區(qū)。為保護(hù)平巷，采用預(yù)留礦柱和人工混凝土預(yù)制塊跺的方式進(jìn)行支護(hù)，之后退出5 m重新施工切割上山作為采礦回采的自由空間。

圖2 炮眼布置

2.2 工藝改進(jìn)

2.2.1 改進(jìn)方案

以平巷及鑿巖橫川作為鑿巖的作業(yè)空間，沿礦體傾向方向打平行炮孔，增加炮孔長(zhǎng)度，炮孔方向平行于切割上山礦壁方向，也垂直于最小抵抗線方向，如此，整個(gè)沿炮孔長(zhǎng)度方向抵抗線基本一致，是較理想的炮眼布置形式，改變了在采礦掌子面上與礦壁斜交鑿巖的方式。爆破參數(shù)：炮眼長(zhǎng)2.0 m，最小抵抗線1.2 m，孔距1.4 m。在礦石高度2.0 m的采面進(jìn)行試驗(yàn)，由于在下平巷布置炮眼，爆破具備了2個(gè)自由面的條件，因而炸藥單孔用量有所減少。松動(dòng)爆破炸藥單耗0.35～0.5 kg/m3，最小抵抗線1.2 m，每次崩礦裝藥總量計(jì)算公式為

QZ=qABL ,

式中，q為炸藥單耗，取0.35～0.5 kg/m3；A為采幅寬度，m；B為一次礦長(zhǎng)度，m；L為炮孔長(zhǎng)度，m。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次爆破試驗(yàn)和調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)，在爆破具備2個(gè)及以上自由面的情況下，爆破效果得到明顯改善，炮孔利用率基本達(dá)到100%，爆破后礦壁留有眼痕率約75%，爆堆相對(duì)集中，礦石未出現(xiàn)明顯的拋擲現(xiàn)象，礦石塊度基本均勻，塊度粒徑大于30 mm的約80%，說(shuō)明炸藥單耗及爆破參數(shù)的選擇基本合理。但在具體操作時(shí)，應(yīng)根據(jù)情況(如爆破段有無(wú)斷層、裂隙構(gòu)造和礦層破碎帶以及礦石硬度大小、節(jié)理發(fā)育等)和爆破實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算的炸藥量稍作調(diào)整。在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在其他爆破參數(shù)不變的情況下，增加了炮孔長(zhǎng)度，變連續(xù)裝藥為分段裝藥的結(jié)構(gòu)形式。

2.2.2 爆破效果

在其他爆破參數(shù)不變的情況下，增加炮孔長(zhǎng)度至5 m以上，試驗(yàn)段采面礦石高度1.8～2.0 m。通過(guò)爆破試驗(yàn)，增加炮孔長(zhǎng)度后，一次崩礦量增大，礦石塊度明顯提高，爆破切頂平整，有效控制了破頂和帶底板現(xiàn)象，爆堆集中，無(wú)倒柱現(xiàn)象，節(jié)約了鑿巖時(shí)間，有效增加了出礦時(shí)間，提高了班產(chǎn)量，且鑿巖爆破可進(jìn)行平行作業(yè)。經(jīng)爆破試驗(yàn)，降低了炸藥單耗，提高了礦石塊度，減輕了工人鑿巖的勞動(dòng)強(qiáng)度，爆破后炮煙濃度明顯降低，改善了作業(yè)環(huán)境，消除了鑿巖人員的安全隱患；但鑿巖過(guò)程中需要不斷接桿作業(yè)，炮孔裝藥及填塞時(shí)，需精心操作，耗時(shí)較多，斷釬桿時(shí)，應(yīng)重新打眼或采取其他有效補(bǔ)救措施。實(shí)踐證明，該項(xiàng)爆破技術(shù)措施的改進(jìn)在技術(shù)上是可行的，安全上是可靠的。

2.2.3 適用范圍

該鑿巖爆破工藝適用于不同地質(zhì)條件下厚度小于1.0 m的礦體回采。特別在頂板穩(wěn)固性極差的地質(zhì)條件下，該工藝對(duì)控制頂板更為有利，對(duì)于影響礦石質(zhì)量需要剔出的部分夾石，也可采用該工藝進(jìn)行處理。根據(jù)采面礦石高度布置炮孔，一般情況下，礦石高度1.5～2.2 m，采用平行眼布置，即頂眼和底眼；礦石高度1.0～1.5 m，采用梅花眼布置形式，對(duì)于低于1.0 m的礦層打一中間炮眼即可。

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)緩傾斜礦體，對(duì)傳統(tǒng)壁式崩落采礦法的爆破回采工藝進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)改進(jìn)后的爆破回采工藝的適用范圍進(jìn)行了討論，為高效開(kāi)采類似礦體提供參考。

[1] 竇廣文，張承明.有底柱分段崩落法在老廠礦的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(2)：8-10.

[2] 邱慎前，楊學(xué)富.改進(jìn)淺孔爆破參數(shù)提高礦石利用率[J].有色金屬：礦山部分，2007，59(5):49-51.

2015-07-28)

邱慎前(1965—)，男，工程師，255311 山東省淄博市周村區(qū)王村鎮(zhèn)。