安徽罗河铁矿生产爆破孔网参数优化

陈能革 潘祖瑛

(1.马钢集团矿业有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.马鞍山矿山研究院爆破工程有限责任公司;4.金属矿山安全与健康国家重点实验室)

爆破块度是衡量爆破效果的重要指标，如果大块较多，则会影响铲装，必须进行二次爆破[1-3]。需要进行二次爆破的岩块称为大块，大块在爆破总方量中所占的百分比即为大块率[3-5]。影响爆破大块率的因素主要为：①地质构造，断层数量、节理裂隙、破碎程度等；②爆破参数，最小抵抗线、炮孔间距、炸药单耗等；③装药方式，装药结构、装药密度、装药量、炮孔堵塞方式等；④起爆方式，起爆类型、起爆顺序和延期时间等；⑤炸药性能，爆轰压力、爆炸压力等[6-7]。近年来，大量学者对爆破孔网参数进行了优化研究，成果丰硕[8-12]。本研究以安徽罗河铁矿为例，对其生产爆破孔网参数进行优化研究。

1 工程概况

罗河铁矿位于安徽庐江县以南35 km的罗河镇，矿区总面积4.4 km2[13]。矿区设计利用地质储量为铁矿111 b级7 675.28万t，硫铁矿111 b级227.99万t，铁矿111 b+122 b级10 445.10万t， 硫铁矿111 b+122 b级1 805.37万t矿山采取竖井+斜坡道的联合开拓方式，采矿方法为空场嗣后充填法。首期开采规模为300万t/a，生产产品为含铁65%的铁精矿98万t和含硫品位39.64%的硫精矿30万t；二期采矿设计计划为1 000万t/a。罗河铁矿采矿方法为分段采场约占40%，阶段采场约占50%。分段采场全部为扇形穿孔，阶段采场下部堑沟穿孔形式为扇形孔，采场上部为下向平行大孔，其中，QZCT90Y型深孔钻机应用于采场80 mm孔径的圆形孔中。下向大孔采用国产T150型和simba364深孔凿岩台车进行作业，孔径120 mm。采场试验爆破后，出现的问题有：①分段采场粉矿过多，出矿作业中产生大量灰尘，严重影响生产作业；②阶段采场大块率过高，根据统计，大块率最高达到25%左右。

2 孔网参数优化

2.1 优化前孔网参数

矿山生产采场主要分为阶段采场和分段采场，按炮孔方向可分为上向孔和下向孔。

2.1.1 上向孔

上向孔人工装药利用BQF-100装药器通过压风将重铵油炸药送入炮孔内，装药密度为0.95～1.05 g/cm3，装药压力为0.45～0.55 MPa，孔底起爆。输药管必须采用半导体材料以保证重铵油在风动装药过程中产生的静电能够及时导出，因而装药现场的空气湿度需控制在85%以上。一般一个采场装药人数为8人左右，其中2人控制装药器及向装药器内装炸药，1人拉输药管，1～2人拿起爆弹及整理雷管脚线，3～4人送输药管并装药拔管。采场装药完成后，采用每排捆绑雷管再对排间起爆雷管进行总捆绑的起爆方式进行起爆网络连线，在规定的起爆时间点上，确认人员全部撤离、警戒安全后，方可准点起爆。上向孔的采场有分段采场和阶段采场的堑沟拉底部分，排孔区每排炮孔数量正常在10～16个。每次爆破排数为2～4排，平均3排，优化前孔网参数见表1，上向孔布置方式如图1所示，采场爆破后的大块情况如图2所示。

表1 采场扇形孔(φ80 mm)优化前孔网参数

图1 上向孔排面示意

图2 采场大块情况

爆破网络连接采用大把扎形式，即每排雷管脚线用2发雷管绑扎在一起，再将3排的捆绑雷管用2发雷管绑扎在一起，最后牵出去至起爆点。

2.1.2 下向孔

下向孔装药全部采用人工装药方式，首先对通孔进行吊孔处理，即利用铁丝吊水泥块放至距孔底50 cm处固定；然后进行堵塞，再装药、堵塞、连线、警戒、起爆。采用粉状乳化炸药进行装药，全孔一次起爆，在装药过程中需注意堵孔。下向孔为阶段采场上部回采部分，每排6个炮孔，2个凿岩硐室，中间是1个3 m宽的矿柱隔开，即每个凿岩硐室有3个炮孔，正常情况下，每次爆破2～4排。下向孔布置方式如图3所示，采场爆破后大块情况如图4所示。

图3 下向孔排面示意

图4 采矿大块情况

2.2 优化后的孔网参数

针对采场爆破后扇形孔粉矿较多和大块率过高的问题，首先在穿孔设计上对孔网参数进行优化调整，主要思路为根据理论计算及现场地质条件，适当增大扇形孔孔底距、排距，并同时优化掏槽区设计，即减少掏槽孔数量，减小下向大孔排距并在凿岩硐室条柱处增加斜孔等。优化后的孔网参数如表2所示。

表2 采场扇形孔(φ80 mm)优化后的孔网参数

2.3 孔网参数优化前后对比

采场孔网参数优化后孔底距、排距增加，掏槽孔数量减少，爆破后大块率≤10%，粉矿较少，穿爆成本显著降低(表3～表5)。

表3 采场扇形孔(φ80 mm)孔网参数优化设计前后对比

表4 单个采场扇形孔(φ80 mm)

3 结 语

针对罗河铁矿生产过程中爆破工艺存在的不足，通过对该矿生产爆破参数进行优化，使得分段采场粉矿过多的现象得到了较大改善，阶段采场大块率较以往大大降低；通过加大扇形孔孔网参数，使得采场爆破炸药单耗得以降低；φ80 mm扇形孔穿孔直接吨矿成本由设计初期的6.39元/t降低为现今的5.05元/t，未考虑节约的电费，仅穿孔直接费用一项，每个采场较设计初期平均降低13.4万元，年投入穿孔的采场平均为25个，可降低费用335万元/a。

表5 单个采场扇形孔(φ80 mm)