降低浅孔爆破落矿大块率的研究与应用

李京晟

(金诚信矿业管理股份有限公司， 北京 密云 101500)

应用研究·黑色矿山·

降低浅孔爆破落矿大块率的研究与应用

李京晟

(金诚信矿业管理股份有限公司， 北京 密云 101500)

在矿山回采落矿生产中，如何有效控制采场大块率需要不断研究和总结。本文阐述了某铁矿井下采场大块产生的原因与危害，提出在生产管理与工艺管理方面大块控制措施与方法。

大块率； V型爆破； 浅孔爆破落矿

1 前言

某铁矿矿体呈马鞍状产出，走向290°，倾角为近水平或缓倾斜，矿床工程地质条件较为复杂，矿体和上下盘围岩较稳固，但矿体内断层、节理破碎带较发育，矿区水文地质条件简单。采矿方法为点柱式上向水平分层充填采矿法，浅孔爆破落矿。回采落矿生产中大块率一直居高不下，制约着生产和安全管理，大块对采场出矿顺序、选厂颚式破碎系统效率都有较大影响，大块处理费用也很高，大块率已成为制约安全生产、生产成本、生产效率的主要因素，因此，对大块率过高的问题进行研究，采取可行的解决措施。

2 矿房回采现状

采矿方法类似于全面法，回采作业在采空区中进行，每层采矿结束后，进行尾砂及尾砂胶结充填，充填后留2m高的空区作为下一层上采的补偿空间，采场顶板采用锚杆支护。

矿体沿走向150m作为一个独立回采单元，单元内50m长划分为一个矿房，矿房内点柱交替布置，采高均为6～6.5m。矿房之间布置间柱，宽度一般为3m。矿房内布置点柱，点柱规格不小于4m×4m，点柱中心距不大于14m。通过斜坡道联巷进入采场，施工穿脉平巷(矿房联巷)以及充填回风井、底层拉底切割巷、充填回风联巷等。

回采顺序：一般从采场一侧向另一侧前进式开采。首先以切割巷为自由面，刷扩形成切割拉底空间，拉底高度4m，顶板采用锚杆支护，每次爆破后将崩落矿石出净。

拉底结束后，打水平孔回采到设计高度，每一次压顶后顶板进行锚杆支护，待采场全部压顶结束后进行出矿。

凿岩爆破：采用YT- 28型气腿式凿岩机凿岩，水平平行炮孔爆破落矿，炮孔排距(抵抗线)1m左右，孔间距1.3～1.5m，每次压顶高度3.5m左右，上下排炮孔对齐布置。钎杆长4m，炮孔直径42mm，每次凿岩炮孔有效长度3.5m。炸药采用2#岩石乳化卷状炸药，规格φ32mm×300mm(每卷炸药重300g)。

采用MFB- 200起爆器起爆导爆管雷管。用梯形孔间秒差起爆技术，一次爆破3排炮孔，装药时雷管段位由中间向两边依次加大，为了提供更好的自由空间，最下排优先起爆，排间依次起爆。炮孔布置和起爆顺序如图1所示。

图1 梯形孔间秒差爆破技术炮孔布置和起爆顺序图

每炮平均落矿量290～360t，大块数量30～40块(平均35块)，大块主要在巷道开帮、采场压顶施工中出现，大块采用人工二次爆破进行破碎。

出矿：崩落的矿石用柴油铲运机装入汽车后，由汽车经斜坡道运至地表指定位置。

图2 水平平行浅孔采矿示意图

水平平行浅孔采矿示意图如图2。

3 大块产生的原因

爆破落矿产生大块原因很多，各个因素相互影响，一个因素出现问题，都会影响整个系统。通过对整个回采工艺各环节的分析，认为产生大块的原因有如下几点。

3.1 地质因素

矿区地质条件较为复杂，给凿岩、装药和爆破带来一定的负面影响，是产生大块的原因之一。

磁铁矿石主要由石英、角闪石、磁铁矿组成，颗粒连晶组成条带与石英、角闪石集合体呈平行相间排列，矿体呈层状产出，矿体内断层、节理破碎带较发育，形成明显的条带状构造，条带的宽度在0.2～3mm。这种条带结构形成弱结构面与强结构面交互出现，各向强度不均匀，爆破后易从弱结构面分裂成块；另外，矿体内垂直裂隙发育少，造成爆破后形成柱状、板状大块。导致采矿爆破后局部过于粉碎，局部大块增多。

3.2 爆破参数因素

崩矿眼距较大、导爆管雷管延期时间不合适、炮孔起爆顺序不合理是大块率较高主要原因之一。

(1)崩矿眼距较大。采场进入压顶阶段，炮孔水平间距、排距对大块产生有很大影响，如炮孔相互间距过大，一次爆破的火工品单耗减少，但也产生了过多的大块。

(2)导爆管雷管延期时间不合适。爆破采用秒导爆管差雷管进行起爆，爆破延时间距过大，炸药爆炸能量有效利用率低，前后排矿石碰撞的几率减少，相关文献[1～3]指出在控制大块率时宜采用毫秒微差进行爆破，前后排炮孔起爆雷管的段位延时不宜超过50ms。

(3)炮孔起爆顺序不合理。每排压顶炮孔起爆顺序类似同排炮孔采用同排雷管起爆，这样的起爆方式在层理和裂隙发育的矿体中对控制大块率极为不利，特别容易产出大块。每一排压顶炮孔一般与矿层层理构造接近平行，如果使用同一段的雷管，会使矿块沿层理“切断”，形成大块的机率急剧增加。

(4)装药系数。装药系数是指装药长度与炮眼长度之比，如果装药系数小，或装药不均匀，也会造成大块。

3.3 施工质量因素

由于爆破作业人员技能水平、执行工艺标准的能力不能满足规定要求，个人经验不足，不注意分析矿体构造、节理发育情况，对工艺标准理解不深透，盲目布眼，影响爆破效果。

每次装药前要对炮孔进行检查，是否有炮孔变形、堵渣情况，确保装药长度满足设计要求；同时要加强管理，杜绝人员误操作、爆破网络联线不正确，使个别炮孔拒爆或带炮的情况出现。如上述工艺过程参数不合理或操作失误都会产生大块。

4 解决措施

通过对大块产生原因的分析，大块率过高是多种因素促成，在控制大块方面必须从整个采矿生产系统中加以考虑，才能达到预期效果。控制措施有以下几方面。

4.1 优化炮孔间距

合理选择炮孔间距应控制在一定误差范围内，间距过大造成块度增加，间距过小造成成本高、且会对后面起爆的炮孔有破坏作用。

根据爆破理论[2]，炮孔间距可根据下式估算：

W=(30～25)d

(1)

E=(1.2～1.5)W

(2)

经过公式计算，并结合现场实际情况进行调整，炮孔排距(W)为炮孔直径(d)20倍、炮孔间距(E)为炮孔直径(d)40倍更为经济合理。

4.2 采用V型毫秒微差起爆

用毫秒导爆管雷管代替原来的秒差导爆管雷管起爆炸药，采用V型爆破，增加矿石碰撞的几率，从而减少大块率。孔间毫秒微差V形爆破炮孔布置及起爆顺序如图3所示。

图3 孔间毫秒微差V形爆破炮孔布置及起爆顺序图

4.3 强化施工质量管理

强化采场生产管理，施工人员必须按照设计施工。加强出矿管理，实现分装分运，对大块进行分拣，集中二次爆破。建立群管群防制度，发现大块落实整改措施。加强爆破人员技能培训，提高爆破效果。井下采矿爆破作业全部为人工，不同的班组掌握的技能水平、认知接受水平有差异，造成不同的行动结果。

5 优化后的爆破效果

采取控制大块率措施前后技术经济指标见表1和表2。

表1 原爆破设计方案技术经济指标

表2 毫秒孔间微差V形爆破设计方案技术经济指标

通过对比表1和表2，一次爆破火工品单耗未改变，但二次破碎的火工品单耗明显降低，导爆管单耗、炸药单耗由原来的0.11枚/t、0.017kg/t分别降低到0.023枚/t、0.004kg/t。现场观察发现大块率明显减少，并且块体均匀，有利于出矿速度。采取措施后为安全生产提供了可靠保障、提高了生产效率、降低了生产成本。通过测算，采取措施后回采矿石直接经济成本每年节省25万元。

6 结语

大块率控制管理是一个系统工程，需要对各个制约因素进行分析、研究，并采取有效的措施解决，特别是爆破参数优化要针对矿体结构的变化进行调整，从而确保大块率在合理范围内，保证安全生产、提高生产效率、降低管理费用。

[1] 白晓成.塑料导爆管V型起爆网路在深孔爆破中的应用[J].爆破,2006，23(2)：53-56.

[2] 汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[3] 高信富，郑 松.排孔爆破在浅孔采矿中的应用[J].煤矿爆破,2000,(1)：26-27.

Study and application of reducing the boulder yield in shallow blasting

It is necessary to study and summarize the effective methods of controlling the boulder yield in mine production. In this paper the causes and hazards of large blocks in an underground iron mine were expounded, and the control measures and methods in production and process management were proposed.

boulder yield; V-blasting; shallow blasting

1672-609X(2017)02-0035-03

TD235.4+6

A

2016-11-08

李京晟(1983-)，男，黑龙江鸡西人，工程师，一直从事矿山生产管理和技术研发工作。