中深孔高台阶爆破在某露天铁矿开采中的应用

罗 红

(攀钢集团矿业有限公司攀枝花铁矿, 四川 攀枝花市 617011)

0 引 言

某铁矿位于山岭地区,海拔标高最高＋400 m,最低约＋95 m,最大高差约305 m,总体的地形坡度为25°~35°.沟谷发育,地势东高西低,自然斜坡稳定.基础设施比较齐全,工业、生活用水、用电便利.

矿体产于混合岩化斜长角闪岩与混合岩化黑云角闪斜长片麻岩岩层之中,该层除夹数层磁铁矿之外,尚夹少量石英岩、大理岩和磁铁角闪石英岩透镜体.矿体的顶底板岩性主要为上述4种岩石,以上4种岩石均有不同程度的混合岩化现象,混合岩化作用在一定程度上起了进一步固结岩石的作用.前期矿区内取的12组矿石岩样,其饱和状态下的抗压强度平均值为88.7 MPa,烘干状态下平均抗压强度为117.6 MPa,满足建筑用花岗岩强度≥90 MPa的要求,软化系数＞0.85,为不易软化岩石.该矿区水文地质条件复杂程度为简单型,工程地质条件复杂程度为中等类型,矿区环境地质条件复杂程度为简单类型.矿石容重值按TFe含量取不同值:当20%≤TFe≤25%,取3.18 t/m3;25%≤TFe≤30%,取3.34 t/m3;30%≤TFe,取3.44 t/m3.

矿山采用露天开采方式,自上而下分水平台阶方式开采.先使用挖掘机清理地表植被及风化层,揭露花岗岩矿体后,采用潜孔钻机打眼爆破,挖掘机铲装、汽车运输至破碎站进行破碎.矿区经多年开采,形成大面积开挖高边坡,共7个台阶(＋275,＋250,＋240,＋205,＋190,＋170,＋150 m),局部边坡达到80°.

由于市场需求旺盛,根据矿产资源情况及开采技术条件,拟将矿山生产规模提高至120万t/a,对该铁矿露天开采工艺和参数进行了现场工业试验,并制定了年度生产计划安排实施.

1 中深孔高台阶爆破技术现场试验

1.1 中深孔高台阶爆破技术

为了提升矿山产量,选择大型采矿装备,进而优化爆破参数,调整开采工艺,以大幅增加矿山生产效率,提高矿山产量.

(1)凿岩装备:现有凿岩设备KQYΦ76与120万m3/a生产规模严重不匹配,设计采用KQYΦ140露天潜孔钻.

(2)爆破参数:采用了大型凿岩装备后,对爆破参数进行了重新设计,见表1和图1.

表1 凿岩装备调整前后中深孔爆破参数

图1 中深孔高台阶爆破参数

(3)爆破连线:采用乳化炸药、导爆管网络起爆.多排分段微差爆破.当采矿工作面靠近最终边坡时,应用预裂控制爆破.以上爆破参数根据现场实际情况有时略作调整.

(4)回采顺序:从矿体最高台阶开始,沿台阶走向布置采掘带,工作面要垂直台阶布置.从上到下按分层台阶高度用潜孔钻穿孔,合理布置炮眼位置进行爆破.

(5)铲装运输:仍采用原挖掘机铲装、汽车运输的方式.

(6)中深孔高台阶爆破年生产规模验算:按矿山年产120万t,年产工作日为280 d,日生产量为4286 m3计算,根据上述爆破参数,矿山每孔爆破量近100万m3,则矿山每日爆破孔数为19孔.故设计矿山日爆破次数为1次,1次19孔爆破量即可满足.

1.2 高台阶爆破技术经济效益

矿山采用中深孔高台阶爆破技术能大幅提升生产效率,其成本费用及所带来的经济效益对于一个矿山企业而言,至关重要.

通过中深孔高台阶爆破技术现场工业试验,获得了该采矿技术的成本费用,其中工费为30.65元/工日,材料费为281.584元/t,其他费用为1.873元/t,企业管理费为15.612元/t.

矿山净利润为16.48元/t,比原矿山净利润增加近3.2元/t,矿山总利润也大幅增加至近2000万元,增加了1倍,采矿技改经济效益非常突出.

2 中深孔高台阶开采推广应用

2.1 可采矿量及季度开采计划

(1)矿山可采矿量.为了推广中深孔高台阶爆破开采技术,并保持采剥平衡,确保生产的顺利开展,根据台阶边界现状,先计算出各水平台阶的面积(顶、底面积),再计算出各台阶的矿岩总量.

矿山开采规划为第一、第二两个阶段,第一阶段是指各台阶由目前边界开采至设计最终境界,第二阶段是指由设计最终境界继续开采,6台以上不留台阶,6台以下将两个台阶合并成一个台阶(台阶高度由15 m变为30 m).矿山未剥离岩土量按现场实际情况结合地质地形图进行计算,结果见表2.

(2)季度采剥计划安排.在坚持合理、可持续发展的编制原则下,编制了2017年第2,3,4季度采剥计划.2017年第一季度1线完成52万t、2线完成26万t,2017年第二至四季度,计划完成90万t.其中,爆破采矿计划的重点区域先从7,8台西北角开始,因为岩土剥离量不大,且已经形成10000 m2左右的平台,黄土覆盖下都是好岩石.所以在2线加大该区域的钻爆施工和组织管理,这样做既可以迅速拉开7,8台,又可以使6台以下的台阶在短期内能够具备足够的空间依次推进,整个生产就能开始好转.矿山各季度采剥计划见表3.

表2 矿山资源情况及未剥离岩土量

2.2 分区岩土剥离计划制定

考虑到山顶的岩土剥离进展缓慢,会严重影响后续生产的正常衔接.按照剥离的轻重缓急,将矿山剥离划分为6个区域.先剥离重点区域,待台阶推进,生产能够正常衔接后,再剥离其它区域,并加大采矿量.故此,剥离区域由急至缓顺序为:①→②→③→④→⑤→⑥,分区剥离计划详见表4和图2所示.同时,根据矿山2016年8月份的测量图纸,补充7,8,9,10台的最新边界,重新绘制了矿区开采最终边界图,详见图3.

表3 矿山各季度分台阶采剥计划

表4 分区剥离计划

图2 矿区剥离区域划分及剥离计划

图3 矿区开采最终边界

3 结 论

(1)根据矿山开采技术条件和生产提升要求,设计中深孔高台阶爆破技术,通过采用大型凿岩装备,增大爆破参数,以提高单孔爆破开采矿石量来达到提升矿山生产能力的目的.

(2)根据现场工业试验,对该爆破技术经济效益进行了计算分析,得出采用中深孔高台阶爆破技术后,矿山每吨的净利润达到了16.48元,比原矿山净利润增加近3.2元/t,矿山总利润也大幅增加至近2000万元,增加了1倍,采矿技改经济效益突出.

(3)为了推广中深孔高台阶爆破开采技术,并保持采剥平衡,确保生产的顺利开展,对新爆破技术方案下矿山2017年第二至四季度生产计划进行了制定.按照新爆破技术下剥离的轻重缓急,将矿山剥离划分为6个区域.先剥离重点区域,待台阶推进,生产能够正常衔接后,再剥离其它区域,并加大采矿量.剥离区域由急至缓顺序为:①→②→③→④→⑤→⑥.

(4)根据矿山2016年8月份的测量图纸,补充7,8,9,10台的最新边界,重新绘制了矿区开采最终边界图,为矿山今后采用该中深孔高台阶爆破技术开采提供了明确的指导.

[1] 杨 涛.露天台阶中深孔爆破合理超深值确定的实践[J].采矿技术,2013,13(4):121G122.

[2] 沈立晋,刘 颖,等.国内外露天矿山台阶爆破技术[J].工程爆破,2004(06):54G58.

[3] 王克军.浅谈对露天台阶深孔爆破参数的选取[J].矿业快报,2000,347(17):13G14.

[4] 边福广.中深孔爆破技术在露天矿中的应用[J].黑龙江冶金,2015,35(1):47G49.

[5] 丁恩荣.中深孔爆破在矿山削顶工程中的应用[J].爆破,2002,19(1):35G36.

[6] 方建华.论中深孔爆破技术在建筑石材矿山中的应用[J].西部探矿工程,2008,20(1):203G205.

[7] 马慰慈,彭文林,等.提高台阶中深孔爆破效果路径探析[J].煤矿爆破,2013,102(3):20G22.

[8] 余启富.矿山治理边坡开挖深孔爆破施工技术[J].中国水运,2012,12(01):248G249.