矿岩分穿分爆在国外大型露天矿山的试验研究

2018-12-05陈兴海裴浩宇

采矿技术 2018年6期

陈兴海,裴浩宇

(华刚矿业股份有限公司，北京 100039)

SICOM INES铜钴矿是中国企业集团和刚果（金）政府共同成立的合资公司进行开发的矿山资源项目。矿区位于刚果（金）卢阿拉巴省会科卢韦齐（Kolwezi）市西南。经地质勘探，该矿区可利用的资源/储量铜金属1000万t，铜平均品位3.47%，为世界级的特大型铜钴矿床[1]。

该矿床成因类型为沉积−改造型层状铜钴矿床，矿体层状特征明显，主矿体随地层产状变化而变化，在构造发育、岩石破碎强烈部位，存在大量表生富集的小铜、钴矿体，产状较陡。由于地质条件复杂，矿体规模大，矿石类型多，品位变化大，矿体内夹石也较多，因此穿爆混岩率的控制对矿石贫化损失、矿产品质量有着直接影响。

1 穿爆工作现状

矿区地层垂直方向上变化明显，上部围岩风化较强，下部矿体部位岩石较硬，并且存在软弱互层的现象（见图1）。矿体受地层控制明显，主要含矿层为上下两层，中间为夹石层，夹石厚度变化不均匀。围岩主要为白云质页岩、白云质粉砂岩为主，普氏硬度系数一般在4～6；矿石部位以硅化白云岩为主，普氏硬度系数一般为 8～10，矿岩可爆性都较好。

矿山自 2014年生产以来，一直采用按计划线推进，不考虑矿岩界线以及品种品级的穿爆方式，生产组织相对简单，空间上未考虑对矿岩进行分穿分爆，在爆破后靠采场地质管理进行分采分运，这给现场原矿质量管理工作带来很大困难，岩石混矿

时有发生[2]，矿石损失贫化率也一直较高。为降低矿石的损失贫化，保证输出矿石质量，在该矿区采场开展矿岩分穿分爆工作十分必要。

图1 SICOM INES铜钴矿区地层及岩性柱状图

2 分穿分爆工作步骤及方法

SICOM INES铜钴矿区的矿岩界线明显，矿石组成以孔雀石、硅孔雀石、辉铜矿和赤铜矿等矿物为主，围岩含矿性差，通过外观颜色和地层岩性就可确定矿岩界线，而且主矿体产状整体相对平缓，因此也利于矿岩分穿分爆工作的开展[3]。

2.1 采场穿孔

（1）爆破部位设计。以生产采剥计划为基础，依据地测提供的图件资料和采场现状进行爆破设计，根据矿岩、地层界线、岩石类别确定计划穿爆的岩、矿块位置，结合矿体分布情况设计爆区规模，选定合理的炸药单耗、抵抗线及孔网参数、装药结构、起爆方式及延迟时间[4]。设计必须提供的图纸及资料包括：爆区平面图（1:500）、穿孔设计平面图、爆破设计说明书、爆破设计施工指令书、剖面图（1:200）及单体设计、药量计算表、起爆网路联线及起爆顺序图和爆破效果分析等。

（2）现场布孔。孔网参数针对不同的矿岩应科学地确定，并随着岩性的变化不断调整，直至最佳。现场布孔应采用测量工具准确定位，孔位标识必须明显及易于识别。地质人员配合现场观察实际的地层、矿岩界线、矿岩类型，如果采场未出露明显的地质界线，测量人员则根据设计坐标，对矿岩界线进行现场标定[2]。

（3）现场穿孔。穿孔作业必须按照地面标识和设计图进行，误差控制在规定范围之内，要求孔位误差±0.3 m，孔深误差±0.5 m；设计孔位及误差范围内钻孔有困难时，经技术人员允许后方可移位补孔。已完成的炮孔要做好保护工作，在涌水量大且不易成孔的部位穿孔时，宜采用挡渣桶；雨季要采用“蚁穴扒渣法”维护炮孔，同时穿孔作业人员须认真填写穿孔记录，注明钻孔日期及作业班组以备抽查。

（4）穿孔检查与验收。要求技术人员对穿孔作业进行经常检查，发现问题及时纠正，并采取有效的补救措施。炮孔成区后进行检查验收，当孔位和孔深等经测量验收合格后钻机方可转移。爆区平面图上涉及的矿岩及不同地层界线应清晰并着色，地质素描要注明岩石结构和构造、节理裂隙发育程度、容重、硬度系数等与爆破设计有关的参数。

2.2 采场爆破

爆破前地质人员到现场根据图纸与实际情况进行核实，对混爆孔是否取舍现场确认，并对确实无法分爆的爆破孔，改变局部爆破参数，以便爆破后的岩矿块呈有规律的松散整合接触，不出现后翻、抛坑等现象[2]。

（1）装药。以设计药量为依据，由爆破技术人员结合现场实际情况再次核定每孔装药量，并填写作业卡片，装药人员严格按作业卡片给定的装药量和注明的要求进行装药作业；负责爆破的工程技术人员必须始终在爆破现场跟踪作业，负责监督、指导及检查。

（2）填塞。填塞长度一般不得小于25倍的炮孔直径，以不产生“冲天炮”为原则；炮孔填塞前必须采取防止填塞物与炸药混合的措施，避免接触部位的炸药损失；填塞物采用粒径小于3 cm的砾石进行填塞。

（3）起爆网络联接。起爆网络的联接必须由专人负责，且严格按照设计执行。孔内管与地表传爆管的联结部位距孔内管末端20 cm以外，且应有防止雷管的聚能作用冲断网络的措施，网络联接完毕后，由技术人员检查确认。

（4）起爆。原则上采用定点起爆，在确认警戒工作完成后，现场指挥方可下达起爆指令。警报分预报、起爆和警报解除3种。爆破后15 min，爆破人员准许进入爆破现场进行检查，一切正常后，解除警戒，其他人员方可入内。

3 分穿分爆实施效果

自矿山开展分穿分爆试验研究以来，与生产相结合，围绕穿孔成本、开展爆破鉴定，优化孔网参数、提高爆破质量，同时严格控制矿岩混爆、保证矿石质量，在矿岩混爆不可避免时，通过采用定向爆破技术进行左右分爆，或采用压渣爆破，使爆堆基本无位移；矿体复杂地段，采用微差挤压爆破技术，使清渣爆破变为挤压爆破，控制前后排炸药单耗，减少爆堆的前扑，以防止造成矿岩混合，既使分爆质量得到技术上的保证，又减少了生产的矛盾[5-6]。

此外，为保证采场矿岩分穿分爆方案的顺利实施，并取得可靠的效果，现场对穿爆方案进行了进一步优化。通过矿体二次圈定进一步提高矿体圈定的精度，对揭露的矿体形态和产状、矿岩界线做到更精确的测定和划分，在矿石部位以及矿岩交界区域穿爆时，将原设计15 m段高，分为上段8 m、下段7 m，采用分段穿孔分段爆破，并且实施分段采掘的方案，而岩石区域仍按照15 m段高整段穿孔爆破和整段采掘。这既保证了分穿分爆的可操作性，同时也对实施效果做到更准确的测定和统计分析（见表1）。

通过矿岩分穿分爆的实施，与原穿爆方式相比，尽管矿山实施爆破的频率有所增加，但取得了显著效果。