中深孔高臺階爆破在某露天鐵礦開采中的應(yīng)用

羅 紅

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司攀枝花鐵礦, 四川 攀枝花市 617011)

0 引 言

某鐵礦位于山嶺地區(qū),海拔標(biāo)高最高＋400 m,最低約＋95 m,最大高差約305 m,總體的地形坡度為25°~35°.溝谷發(fā)育,地勢東高西低,自然斜坡穩(wěn)定.基礎(chǔ)設(shè)施比較齊全,工業(yè)、生活用水、用電便利.

礦體產(chǎn)于混合巖化斜長角閃巖與混合巖化黑云角閃斜長片麻巖巖層之中,該層除夾數(shù)層磁鐵礦之外,尚夾少量石英巖、大理巖和磁鐵角閃石英巖透鏡體.礦體的頂?shù)装鍘r性主要為上述4種巖石,以上4種巖石均有不同程度的混合巖化現(xiàn)象,混合巖化作用在一定程度上起了進(jìn)一步固結(jié)巖石的作用.前期礦區(qū)內(nèi)取的12組礦石巖樣,其飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度平均值為88.7 MPa,烘干狀態(tài)下平均抗壓強(qiáng)度為117.6 MPa,滿足建筑用花崗巖強(qiáng)度≥90 MPa的要求,軟化系數(shù)＞0.85,為不易軟化巖石.該礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度為簡單型,工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度為中等類型,礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜程度為簡單類型.礦石容重值按TFe含量取不同值:當(dāng)20%≤TFe≤25%,取3.18 t/m3;25%≤TFe≤30%,取3.34 t/m3;30%≤TFe,取3.44 t/m3.

礦山采用露天開采方式,自上而下分水平臺階方式開采.先使用挖掘機(jī)清理地表植被及風(fēng)化層,揭露花崗巖礦體后,采用潛孔鉆機(jī)打眼爆破,挖掘機(jī)鏟裝、汽車運輸至破碎站進(jìn)行破碎.礦區(qū)經(jīng)多年開采,形成大面積開挖高邊坡,共7個臺階(＋275,＋250,＋240,＋205,＋190,＋170,＋150 m),局部邊坡達(dá)到80°.

由于市場需求旺盛,根據(jù)礦產(chǎn)資源情況及開采技術(shù)條件,擬將礦山生產(chǎn)規(guī)模提高至120萬t/a,對該鐵礦露天開采工藝和參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場工業(yè)試驗,并制定了年度生產(chǎn)計劃安排實施.

1 中深孔高臺階爆破技術(shù)現(xiàn)場試驗

1.1 中深孔高臺階爆破技術(shù)

為了提升礦山產(chǎn)量,選擇大型采礦裝備,進(jìn)而優(yōu)化爆破參數(shù),調(diào)整開采工藝,以大幅增加礦山生產(chǎn)效率,提高礦山產(chǎn)量.

(1)鑿巖裝備:現(xiàn)有鑿巖設(shè)備KQYΦ76與120萬m3/a生產(chǎn)規(guī)模嚴(yán)重不匹配,設(shè)計采用KQYΦ140露天潛孔鉆.

(2)爆破參數(shù):采用了大型鑿巖裝備后,對爆破參數(shù)進(jìn)行了重新設(shè)計,見表1和圖1.

表1 鑿巖裝備調(diào)整前后中深孔爆破參數(shù)

圖1 中深孔高臺階爆破參數(shù)

(3)爆破連線:采用乳化炸藥、導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)起爆.多排分段微差爆破.當(dāng)采礦工作面靠近最終邊坡時,應(yīng)用預(yù)裂控制爆破.以上爆破參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實際情況有時略作調(diào)整.

(4)回采順序:從礦體最高臺階開始,沿臺階走向布置采掘帶,工作面要垂直臺階布置.從上到下按分層臺階高度用潛孔鉆穿孔,合理布置炮眼位置進(jìn)行爆破.

(5)鏟裝運輸:仍采用原挖掘機(jī)鏟裝、汽車運輸?shù)姆绞?

(6)中深孔高臺階爆破年生產(chǎn)規(guī)模驗算:按礦山年產(chǎn)120萬t,年產(chǎn)工作日為280 d,日生產(chǎn)量為4286 m3計算,根據(jù)上述爆破參數(shù),礦山每孔爆破量近100萬m3,則礦山每日爆破孔數(shù)為19孔.故設(shè)計礦山日爆破次數(shù)為1次,1次19孔爆破量即可滿足.

1.2 高臺階爆破技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

礦山采用中深孔高臺階爆破技術(shù)能大幅提升生產(chǎn)效率,其成本費用及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益對于一個礦山企業(yè)而言,至關(guān)重要.

通過中深孔高臺階爆破技術(shù)現(xiàn)場工業(yè)試驗,獲得了該采礦技術(shù)的成本費用,其中工費為30.65元/工日,材料費為281.584元/t,其他費用為1.873元/t,企業(yè)管理費為15.612元/t.

礦山凈利潤為16.48元/t,比原礦山凈利潤增加近3.2元/t,礦山總利潤也大幅增加至近2000萬元,增加了1倍,采礦技改經(jīng)濟(jì)效益非常突出.

2 中深孔高臺階開采推廣應(yīng)用

2.1 可采礦量及季度開采計劃

(1)礦山可采礦量.為了推廣中深孔高臺階爆破開采技術(shù),并保持采剝平衡,確保生產(chǎn)的順利開展,根據(jù)臺階邊界現(xiàn)狀,先計算出各水平臺階的面積(頂、底面積),再計算出各臺階的礦巖總量.

礦山開采規(guī)劃為第一、第二兩個階段,第一階段是指各臺階由目前邊界開采至設(shè)計最終境界,第二階段是指由設(shè)計最終境界繼續(xù)開采,6臺以上不留臺階,6臺以下將兩個臺階合并成一個臺階(臺階高度由15 m變?yōu)?0 m).礦山未剝離巖土量按現(xiàn)場實際情況結(jié)合地質(zhì)地形圖進(jìn)行計算,結(jié)果見表2.

(2)季度采剝計劃安排.在堅持合理、可持續(xù)發(fā)展的編制原則下,編制了2017年第2,3,4季度采剝計劃.2017年第一季度1線完成52萬t、2線完成26萬t,2017年第二至四季度,計劃完成90萬t.其中,爆破采礦計劃的重點區(qū)域先從7,8臺西北角開始,因為巖土剝離量不大,且已經(jīng)形成10000 m2左右的平臺,黃土覆蓋下都是好巖石.所以在2線加大該區(qū)域的鉆爆施工和組織管理,這樣做既可以迅速拉開7,8臺,又可以使6臺以下的臺階在短期內(nèi)能夠具備足夠的空間依次推進(jìn),整個生產(chǎn)就能開始好轉(zhuǎn).礦山各季度采剝計劃見表3.

表2 礦山資源情況及未剝離巖土量

2.2 分區(qū)巖土剝離計劃制定

考慮到山頂?shù)膸r土剝離進(jìn)展緩慢,會嚴(yán)重影響后續(xù)生產(chǎn)的正常銜接.按照剝離的輕重緩急,將礦山剝離劃分為6個區(qū)域.先剝離重點區(qū)域,待臺階推進(jìn),生產(chǎn)能夠正常銜接后,再剝離其它區(qū)域,并加大采礦量.故此,剝離區(qū)域由急至緩順序為:①→②→③→④→⑤→⑥,分區(qū)剝離計劃詳見表4和圖2所示.同時,根據(jù)礦山2016年8月份的測量圖紙,補(bǔ)充7,8,9,10臺的最新邊界,重新繪制了礦區(qū)開采最終邊界圖,詳見圖3.

表3 礦山各季度分臺階采剝計劃

表4 分區(qū)剝離計劃

圖2 礦區(qū)剝離區(qū)域劃分及剝離計劃

圖3 礦區(qū)開采最終邊界

3 結(jié) 論

(1)根據(jù)礦山開采技術(shù)條件和生產(chǎn)提升要求,設(shè)計中深孔高臺階爆破技術(shù),通過采用大型鑿巖裝備,增大爆破參數(shù),以提高單孔爆破開采礦石量來達(dá)到提升礦山生產(chǎn)能力的目的.

(2)根據(jù)現(xiàn)場工業(yè)試驗,對該爆破技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了計算分析,得出采用中深孔高臺階爆破技術(shù)后,礦山每噸的凈利潤達(dá)到了16.48元,比原礦山凈利潤增加近3.2元/t,礦山總利潤也大幅增加至近2000萬元,增加了1倍,采礦技改經(jīng)濟(jì)效益突出.

(3)為了推廣中深孔高臺階爆破開采技術(shù),并保持采剝平衡,確保生產(chǎn)的順利開展,對新爆破技術(shù)方案下礦山2017年第二至四季度生產(chǎn)計劃進(jìn)行了制定.按照新爆破技術(shù)下剝離的輕重緩急,將礦山剝離劃分為6個區(qū)域.先剝離重點區(qū)域,待臺階推進(jìn),生產(chǎn)能夠正常銜接后,再剝離其它區(qū)域,并加大采礦量.剝離區(qū)域由急至緩順序為:①→②→③→④→⑤→⑥.

(4)根據(jù)礦山2016年8月份的測量圖紙,補(bǔ)充7,8,9,10臺的最新邊界,重新繪制了礦區(qū)開采最終邊界圖,為礦山今后采用該中深孔高臺階爆破技術(shù)開采提供了明確的指導(dǎo).

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