礦巖分穿分爆在國外大型露天礦山的試驗(yàn)研究

陳興海,裴浩宇

(華剛礦業(yè)股份有限公司， 北京 100039)

SICOM INES銅鈷礦是中國企業(yè)集團(tuán)和剛果（金）政府共同成立的合資公司進(jìn)行開發(fā)的礦山資源項(xiàng)目。礦區(qū)位于剛果（金）盧阿拉巴省會科盧韋齊（Kolwezi）市西南。經(jīng)地質(zhì)勘探，該礦區(qū)可利用的資源/儲量銅金屬1000萬t，銅平均品位3.47%，為世界級的特大型銅鈷礦床[1]。

該礦床成因類型為沉積?改造型層狀銅鈷礦床，礦體層狀特征明顯，主礦體隨地層產(chǎn)狀變化而變化，在構(gòu)造發(fā)育、巖石破碎強(qiáng)烈部位，存在大量表生富集的小銅、鈷礦體，產(chǎn)狀較陡。由于地質(zhì)條件復(fù)雜，礦體規(guī)模大，礦石類型多，品位變化大，礦體內(nèi)夾石也較多，因此穿爆混巖率的控制對礦石貧化損失、礦產(chǎn)品質(zhì)量有著直接影響。

1 穿爆工作現(xiàn)狀

礦區(qū)地層垂直方向上變化明顯，上部圍巖風(fēng)化較強(qiáng)，下部礦體部位巖石較硬，并且存在軟弱互層的現(xiàn)象（見圖1）。礦體受地層控制明顯，主要含礦層為上下兩層，中間為夾石層，夾石厚度變化不均勻。圍巖主要為白云質(zhì)頁巖、白云質(zhì)粉砂巖為主，普氏硬度系數(shù)一般在4～6；礦石部位以硅化白云巖為主，普氏硬度系數(shù)一般為 8～10，礦巖可爆性都較好。

礦山自 2014年生產(chǎn)以來，一直采用按計(jì)劃線推進(jìn)，不考慮礦巖界線以及品種品級的穿爆方式，生產(chǎn)組織相對簡單，空間上未考慮對礦巖進(jìn)行分穿分爆，在爆破后靠采場地質(zhì)管理進(jìn)行分采分運(yùn)，這給現(xiàn)場原礦質(zhì)量管理工作帶來很大困難，巖石混礦

時有發(fā)生[2]，礦石損失貧化率也一直較高。為降低礦石的損失貧化，保證輸出礦石質(zhì)量，在該礦區(qū)采場開展礦巖分穿分爆工作十分必要。

圖1 SICOM INES銅鈷礦區(qū)地層及巖性柱狀圖

2 分穿分爆工作步驟及方法

SICOM INES銅鈷礦區(qū)的礦巖界線明顯，礦石組成以孔雀石、硅孔雀石、輝銅礦和赤銅礦等礦物為主，圍巖含礦性差，通過外觀顏色和地層巖性就可確定礦巖界線，而且主礦體產(chǎn)狀整體相對平緩，因此也利于礦巖分穿分爆工作的開展[3]。

2.1 采場穿孔

（1）爆破部位設(shè)計(jì)。以生產(chǎn)采剝計(jì)劃為基礎(chǔ)，依據(jù)地測提供的圖件資料和采場現(xiàn)狀進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)，根據(jù)礦巖、地層界線、巖石類別確定計(jì)劃穿爆的巖、礦塊位置，結(jié)合礦體分布情況設(shè)計(jì)爆區(qū)規(guī)模，選定合理的炸藥單耗、抵抗線及孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式及延遲時間[4]。設(shè)計(jì)必須提供的圖紙及資料包括：爆區(qū)平面圖（1:500）、穿孔設(shè)計(jì)平面圖、爆破設(shè)計(jì)說明書、爆破設(shè)計(jì)施工指令書、剖面圖（1:200）及單體設(shè)計(jì)、藥量計(jì)算表、起爆網(wǎng)路聯(lián)線及起爆順序圖和爆破效果分析等。

（2）現(xiàn)場布孔?？拙W(wǎng)參數(shù)針對不同的礦巖應(yīng)科學(xué)地確定，并隨著巖性的變化不斷調(diào)整，直至最佳?，F(xiàn)場布孔應(yīng)采用測量工具準(zhǔn)確定位，孔位標(biāo)識必須明顯及易于識別。地質(zhì)人員配合現(xiàn)場觀察實(shí)際的地層、礦巖界線、礦巖類型，如果采場未出露明顯的地質(zhì)界線，測量人員則根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)，對礦巖界線進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定[2]。

（3）現(xiàn)場穿孔。穿孔作業(yè)必須按照地面標(biāo)識和設(shè)計(jì)圖進(jìn)行，誤差控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，要求孔位誤差±0.3 m，孔深誤差±0.5 m；設(shè)計(jì)孔位及誤差范圍內(nèi)鉆孔有困難時，經(jīng)技術(shù)人員允許后方可移位補(bǔ)孔。已完成的炮孔要做好保護(hù)工作，在涌水量大且不易成孔的部位穿孔時，宜采用擋渣桶；雨季要采用“蟻穴扒渣法”維護(hù)炮孔，同時穿孔作業(yè)人員須認(rèn)真填寫穿孔記錄，注明鉆孔日期及作業(yè)班組以備抽查。

（4）穿孔檢查與驗(yàn)收。要求技術(shù)人員對穿孔作業(yè)進(jìn)行經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，并采取有效的補(bǔ)救措施。炮孔成區(qū)后進(jìn)行檢查驗(yàn)收，當(dāng)孔位和孔深等經(jīng)測量驗(yàn)收合格后鉆機(jī)方可轉(zhuǎn)移。爆區(qū)平面圖上涉及的礦巖及不同地層界線應(yīng)清晰并著色，地質(zhì)素描要注明巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、容重、硬度系數(shù)等與爆破設(shè)計(jì)有關(guān)的參數(shù)。

2.2 采場爆破

爆破前地質(zhì)人員到現(xiàn)場根據(jù)圖紙與實(shí)際情況進(jìn)行核實(shí)，對混爆孔是否取舍現(xiàn)場確認(rèn)，并對確實(shí)無法分爆的爆破孔，改變局部爆破參數(shù)，以便爆破后的巖礦塊呈有規(guī)律的松散整合接觸，不出現(xiàn)后翻、拋坑等現(xiàn)象[2]。

（1）裝藥。以設(shè)計(jì)藥量為依據(jù)，由爆破技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況再次核定每孔裝藥量，并填寫作業(yè)卡片，裝藥人員嚴(yán)格按作業(yè)卡片給定的裝藥量和注明的要求進(jìn)行裝藥作業(yè)；負(fù)責(zé)爆破的工程技術(shù)人員必須始終在爆破現(xiàn)場跟蹤作業(yè)，負(fù)責(zé)監(jiān)督、指導(dǎo)及檢查。

（2）填塞。填塞長度一般不得小于25倍的炮孔直徑，以不產(chǎn)生“沖天炮”為原則；炮孔填塞前必須采取防止填塞物與炸藥混合的措施，避免接觸部位的炸藥損失；填塞物采用粒徑小于3 cm的礫石進(jìn)行填塞。

（3）起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。起爆網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接必須由專人負(fù)責(zé)，且嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)執(zhí)行?？變?nèi)管與地表傳爆管的聯(lián)結(jié)部位距孔內(nèi)管末端20 cm以外，且應(yīng)有防止雷管的聚能作用沖斷網(wǎng)絡(luò)的措施，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接完畢后，由技術(shù)人員檢查確認(rèn)。

（4）起爆。原則上采用定點(diǎn)起爆，在確認(rèn)警戒工作完成后，現(xiàn)場指揮方可下達(dá)起爆指令。警報(bào)分預(yù)報(bào)、起爆和警報(bào)解除3種。爆破后15 min，爆破人員準(zhǔn)許進(jìn)入爆破現(xiàn)場進(jìn)行檢查，一切正常后，解除警戒，其他人員方可入內(nèi)。

3 分穿分爆實(shí)施效果

自礦山開展分穿分爆試驗(yàn)研究以來，與生產(chǎn)相結(jié)合，圍繞穿孔成本、開展爆破鑒定，優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)、提高爆破質(zhì)量，同時嚴(yán)格控制礦巖混爆、保證礦石質(zhì)量，在礦巖混爆不可避免時，通過采用定向爆破技術(shù)進(jìn)行左右分爆，或采用壓渣爆破，使爆堆基本無位移；礦體復(fù)雜地段，采用微差擠壓爆破技術(shù)，使清渣爆破變?yōu)閿D壓爆破，控制前后排炸藥單耗，減少爆堆的前撲，以防止造成礦巖混合，既使分爆質(zhì)量得到技術(shù)上的保證，又減少了生產(chǎn)的矛盾[5-6]。

此外，為保證采場礦巖分穿分爆方案的順利實(shí)施，并取得可靠的效果，現(xiàn)場對穿爆方案進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。通過礦體二次圈定進(jìn)一步提高礦體圈定的精度，對揭露的礦體形態(tài)和產(chǎn)狀、礦巖界線做到更精確的測定和劃分，在礦石部位以及礦巖交界區(qū)域穿爆時，將原設(shè)計(jì)15 m段高，分為上段8 m、下段7 m，采用分段穿孔分段爆破，并且實(shí)施分段采掘的方案，而巖石區(qū)域仍按照15 m段高整段穿孔爆破和整段采掘。這既保證了分穿分爆的可操作性，同時也對實(shí)施效果做到更準(zhǔn)確的測定和統(tǒng)計(jì)分析（見表1）。

通過礦巖分穿分爆的實(shí)施，與原穿爆方式相比，盡管礦山實(shí)施爆破的頻率有所增加，但取得了顯著效果。

表1 爆破試驗(yàn)參數(shù)及效果

（1）通過分穿分爆的實(shí)施，有效控制了礦巖混爆，礦巖混爆率從15%降到8%，圍巖混入率從5%～6%降低至 3.5%～4%，同時減少了礦石的損失。按礦山每年處理455萬t原礦計(jì)算，提高出礦品位0.03個百分點(diǎn)，增加可回收的銅金屬量1365 t，可獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1000萬元以上。

（2）針對不同地層及巖性區(qū)域的穿爆，通過優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)、加強(qiáng)管理，炸藥單耗基本控制在0.45 kg/m3以下，比設(shè)計(jì)降低了13%。

（3）由于爆破控制實(shí)施到位，爆破根底也大大減少，大塊率也控制在1%及以下。

（4）通過分穿分爆的實(shí)踐，強(qiáng)化過程管理，建立工序質(zhì)量管理點(diǎn)，從而促進(jìn)技術(shù)、質(zhì)量和生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合[7]，逐步實(shí)現(xiàn)以場地準(zhǔn)備、布孔、穿孔、分爆設(shè)計(jì)到爆后檢查的全過程作業(yè)的規(guī)范化和制度化。