白象山铁矿矿房爆破技术

唐铁军 陈五九 刘发平 黄小忠 周 磊

(马钢集团姑山矿业公司)



·实用技术·

白象山铁矿矿房爆破技术

唐铁军 陈五九 刘发平 黄小忠 周 磊

(马钢集团姑山矿业公司)

在白象山铁矿矿房爆破中应用边壁控制及下向中深孔联合爆破技术以高效回采矿石，同时减小爆破对矿房边帮的破坏，确保铲运机在稳固的边帮下进行出矿作业，使12 m段高分段空场嗣后充填采矿法得以成功应用，对于类似矿山有一定的参考价值。

控制爆破 中深孔爆破技术 分段空场嗣后充填采矿法

白象山铁矿矿岩质量依据《工程岩体分级标准》(GB/T 50218—2014)均为III、IV级，矿岩中的工程均需支护，2015年支护成本为采矿成本的14%。矿体赋存于中等含水地层中，多条断层导通含矿层与含矿层上部的强含水层，因工程地质和水文地质条件及缓倾斜、垂直厚度小的矿体产状的限制，2015年第四季度以前用上向进路充填法采矿，采切比达5 m/kt，采矿效率低，采切比高、支护费用高，矿山经营艰难。为降低采切比及支护费用、提高采矿效率，在工程地质与水文地质条件较好、矿体产状合适的区域，研究并设计了低成本、高效率的12 m段高的分段空场嗣后充填采矿法[1]。该方法能否成功应用，取决于矿房爆破后8.5 m高的无支护边帮的稳固性能否允许铲运机安全地进行出矿作业。为确保分段空场嗣后充填法取得理想效果，本研究对矿房爆破技术进行分析。

1 爆破方案安全技术要求

白象山铁矿矿房宽6 m，高12 m，其中凿岩巷道高3.5 m，台阶高8.5 m(图1)。考虑矿房爆破效果对出矿作业的安全及高效性、相邻二步矿房回采、凿岩台车工作参数的影响，对爆破方案的安全技术要求为：①矿房爆破后两侧及切割槽端壁应稳定，确保铲运机安全出矿；②下向孔须前倾，爆破后矿石向前抛掷，爆堆远离8.5 m高的台阶面并相对集中，块度应均匀，二次破碎量小，便于铲运机高效出矿，在台阶底部可安全出矿；③下向凿岩台车钻孔时与凿岩巷道边帮的工作距离为0.3 m，边孔须外倾，以确保下向孔爆破区域的宽度尽可能接近凿岩巷道宽度(即矿房宽度)，尽可能回收更多矿石，利于相邻二步矿房安全回采；④爆破参数应最优，采取分段起爆方式，最大限度降低爆破对相邻矿房的振动影响，降低爆破器材消耗量[2]。

图1 白象山铁矿矿房示意(单位：m)

2 爆破方案

2.1 矿房中深孔爆破方案

白象山铁矿矿岩坚固性系数为8～12，属于中等坚硬岩石，炮孔排距1.75～2.10 m。参考国内一些矿山采用的炮孔直径和炮孔排距的取值情况(表1)，可得白象山炮孔排距的取值范围为1.5～2.5 m，经多次试验，本研究将排距逐步放大至1.8 m。对于平行深孔，深孔密集系数为0.8～1.1，结合采场宽度为6 m的情况，经多次试验，确定孔距为 2 m。

表1 炮孔直径与炮孔排距对应值

2.2 边壁控制爆破方案

切割槽边壁采用光面爆破技术，矿房两侧采用预裂爆破技术，两者共同点是在矿房两侧及端壁各布置一排密集孔，采用小药量不耦合装药方式，不堵塞炮孔；不同点是切割槽边壁孔后于主爆孔起爆，矿房边孔先于主爆孔起爆。线装药密度与极限抗压强度、孔径存在如下关系：

式中，q1为线装药密度，g/m；σc为极限抗压强度，MPa；d为炮孔直径，mm。

白象山矿石σc为107.6 MPa(96.2～140.0 MPa)，d为70 mm，将其代入上式，可得q1为238.9 g/m，经多次试验，最终取q1为400 g/m，即将φ32 mm乳化药卷用胶带牢固绑扎于导爆索上，每米绑扎2支，矿房边孔孔底1 m双倍装药。边孔间距为0.56～0.84 m，根据实际情况取0.8 m，根据采场宽度(6 m)及主爆孔孔网参数的布设情况，经多次试验，边孔炮孔与主爆孔的间距取0.7 m。

2.3 光面爆破与中深孔联合爆破方案

光面爆破与中深孔联合爆破形成切割槽方案如图2～图4所示。切割槽爆破参数如表2所示，此外，需导爆索97 m，φ32 mm药卷38.2 kg，铵油炸药123.5 kg，雷管5个。

图2 切割槽布孔(单位：m)

2.4 预裂爆破与中深孔联合爆破方案

预裂爆破与中深孔联合爆破回采矿房方案如图5～图8所示。矿房爆破参数如表3所示，此外，导爆索190 m，φ32 mm药卷80.4 kg，铵油炸药282 kg，雷管4个。

图3 切割槽装药结构(单位：m)

图4 切割槽起爆网络

图5 矿房回采布孔(单位：m)

图6 矿房剖面(单位：m)

孔号孔径/mm倾角/(°)孔深/m装药长度/m装药量/kg线装药密度/(kg/m)装药结构堵塞长度/m雷管段别炮孔个数雷管/个炸药量/kg光爆孔a70-876.004.51.80.4间隔装药914225.2掏槽孔b70-904.003.010.53.5连续耦合1.011210.5掏槽孔c70-904.003.010.53.5连续耦合1.034842.0空孔d70-904.534辅助孔e70-904.003.010.53.5连续耦合1.054842.0主爆孔f70-904.503.010.53.5连续耦合1.074842.0

图7 矿房回采装药结构(单位：m)

图8 矿房起爆网络

3 结 语

分析了白象山铁矿爆破方案设计的安全技术要求，对爆破方案进行了优化设计，并进行了爆破参数优化，最终确定了12 m段高分段空场嗣后充填采矿法的边壁控制爆破方案及下向中深孔联合爆破方案，对于类似矿山有一定的参考价值。

表3 矿房爆破参数

[1] 邹 俊，邱 宇，刘加冬.分段空场嗣后充填采矿法在南北洺河铁矿的应用[J].现代矿业，2016(2)：11-13.

[2] 于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2004.

2016-05-24)

唐铁军(1984—)，男，工程师，243182 安徽省马鞍山市当涂县太白镇。