七角井釩鐵礦中深孔鑿巖爆破技術(shù)

劉 明

(金誠信礦業(yè)管理股份有限公司)

七角井釩鐵礦資源為層狀礦體，長約3 200 m，礦體近EW走向，傾向N，傾角28°～66°，TFe平均品位30.45%，礦石平均密度3.49 t/m3，巖石平均密度2.9 t/m3，礦石普氏硬度系數(shù)f=10～16，巖石普氏硬度系數(shù)f=8～12，巖石整體穩(wěn)固性較強，局部和礦巖界線處的巖石為層狀板巖，穩(wěn)固性較差，礦巖松散系數(shù)為1.5，礦巖抗壓強度為93.74～185.39 MPa[1]。該礦床規(guī)模較大，礦體整體連續(xù)性好，分枝復(fù)合現(xiàn)象較少，北礦體產(chǎn)狀較緩，南礦體較陡。礦區(qū)水文地質(zhì)條件較簡單，礦巖含水量極少。本研究根據(jù)礦體傾角緩斜、礦體厚度由薄至中等、礦巖穩(wěn)固性好和礦石品位較低的特點，為確保該礦安全高效回采，通過合理選擇中深孔鑿巖設(shè)備，優(yōu)化調(diào)整中深孔爆破參數(shù)，對中深孔鑿巖爆破方案進行設(shè)計和應(yīng)用。

1 工程概況

七角井釩鐵礦分3期建設(shè)，2 280 m水平以上屬于1期工程，目前已回采完畢，2 280～2 020 m水平屬于2期工程，已于2014年10月1日建成投產(chǎn)，進入試生產(chǎn)階段，目前2 230 m水平以上已回采完畢，2 020 m 水平以下屬于3期工程。2 280 m中段及以上存在大量的采空區(qū)，體積約280萬m3；2 215 m中段已形成的采空區(qū)體積約110萬m3。其中，2 280 m 水平往下留有1水平礦柱，厚約7 m，2 280 m 中段以上3個中段之間留有不規(guī)則水平礦柱。在2 215 m中段大部分開采時間內(nèi)，該中段以上采空區(qū)穩(wěn)定性較好，未出現(xiàn)大規(guī)模的地壓活動，直至2016年6月2日，2 215 m水平S125礦房采空區(qū)至地表發(fā)生了大規(guī)模塌陷，由此導(dǎo)致2 215 m中段以上采空區(qū)穩(wěn)定性發(fā)生改變，并且礦柱所受的應(yīng)力狀態(tài)進行了重新分布，故需對2 215 m水平以下中段礦體的采礦方法進行變更。

2 中深孔鑿巖爆破方案

(1)中深孔鑿巖設(shè)備。2017年7月，引進了Simba 1254中深孔鑿巖臺車施工部分礦房中深孔，臺車長6 825 mm，寬1 950 mm，高2 810 mm(行走時)；電機功率55 kW，柴油機功率55 kW，最大爬坡度25%，最大行駛速度10 km/h，鉆桿長度1.5 m，推進梁可旋轉(zhuǎn)360°，鉆孔直徑50～102 mm；供電系統(tǒng)為三相電力系統(tǒng)，380 V，50 Hz。本研究設(shè)計采用鉆孔直徑76 mm。各分段回采礦房的中深孔鑿巖施工除了采用Simba 1254中深孔鑿巖臺車外，其余礦房中深孔仍采用YGZ-90鉆機施工，該型鉆機鉆頭為直徑55 mm的八齒牙輪鉆頭，鉆孔直徑56 mm，鉆桿長度均為1.1 m。

(2)中深孔爆破設(shè)備。裝藥設(shè)備采用BQF-100裝藥器，將粉狀銨油炸藥裝入裝藥器，裝藥器一側(cè)接高壓風(fēng)，一側(cè)接裝藥管(防靜電專用裝藥管)，人工持裝藥管插入炮孔內(nèi)，接通高壓風(fēng)后，人力搖動裝藥器的攪拌器，通過高壓風(fēng)將裝藥器中的炸藥吹入炮孔內(nèi)。本研究采用粉狀銨油炸藥為主爆藥，起爆藥包采用直徑32 mm的藥卷與非電導(dǎo)爆管加工而成，爆破時采用復(fù)式微差起爆方式，各炮孔采用非電導(dǎo)爆管孔內(nèi)起爆方式，排內(nèi)齊發(fā)，排間微差。

(3)中深孔鑿巖設(shè)計參數(shù)。本研究采用Simba 1254鑿巖臺車施工中深孔(圖1)，包括形成切割槽的中深孔和采礦爆破的扇形中深孔[2-5]。鑿巖巷道及出礦進路內(nèi)施工正排中深孔，切割巷內(nèi)施工切割槽中深孔和擴井中深孔。每條天井設(shè)計施工2排擴井孔，直徑76 mm，每排擴井孔為3個平行孔，孔間距0.9 m；拉槽爆破中深孔直徑76 mm，采用雙機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個炮孔；正常排爆破中深孔直徑76 mm，采用單機心施工上向垂直扇形孔，排距1.6 m，孔底距2.3～2.5 m，邊孔角為上盤15°、下盤165°。

圖1 臺車施工中深孔示意

YGZ90鉆機中深孔鑿巖施工在各分段礦房鑿巖巷、切割巷及出礦進路進行(圖2)，其中鑿巖及出礦進路施工正排中深孔，切割巷內(nèi)施工切割槽中深孔和擴井中深孔，孔徑55 mm，孔長2～25 m。正排中深孔采用單機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機心施工上向垂直扇形孔，排距1.1 m，相鄰機心間距0.4～0.7 m；每條切割井設(shè)2排擴井孔，每排擴井孔為3個平行孔，間距0.7～0.9 m，第1排擴井孔距切割井0.5～0.7 m。

圖2 鉆機中深孔示意

(4)中深孔爆破設(shè)計參數(shù)。①擴井爆破，切割槽爆破前，首先進行擴井作業(yè)，要求在切割槽爆破前將擴井的礦石全部出完，以便為切割槽爆破提供足夠的補償空間，切割天井?dāng)U井時，每個炮孔裝藥至距孔口1.0 m時停止裝藥，爆破時采用微差起爆，共分2段，靠近天井邊的孔先起爆[6]；②切割槽爆破，切割槽爆破時每孔裝藥至孔口1.0 m時停止裝藥，爆破時采用微差爆破，一般每次爆破2～3排，直至爆破至切割槽全長；③正排爆破，落礦爆破按設(shè)計施工，每次爆破2～3排，根據(jù)中深孔布置情況合理安排各孔裝藥量，盡可能讓炸藥在礦體內(nèi)均勻分布，正排爆破采用導(dǎo)爆管雷管起爆，所有炮孔內(nèi)的炸藥裝藥密度約為1.0 g/cm3，炮孔裝藥深度誤差為0.5 m。

3 結(jié) 語

本研究通過引進Simba1254中深孔鑿巖臺車，提高了七角井釩鐵礦中深孔鑿巖作業(yè)效率，通過合理優(yōu)化中深孔爆破參數(shù)，降低了大塊率。該型臺車與YGZ9090鉆機有效配合，解決了特殊作業(yè)地點臺車車身過長不易施工掘進炮孔以及厚大礦體深孔施工效率較低的難題，確保了礦房合理接續(xù)，保證了三級礦量的平衡。