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罗河铁矿机械化上向水平分层充填法 采场爆破参数优化设计
2019-05-17
根据矿体地质勘探情况,罗河铁矿矿区北部的大部分矿体适合采用机械化上向水平 分层充填采矿方法进行回采。为有效控制爆破振动,减少矿石大块率产生,针对较薄矿体进行机械 化上向水平分层充填法采场爆破参数优化设计,确定了不同岩石坚固性系数的爆破炸药单耗,通过 计算,同时参照类似矿山经验,确定矿山合理的最小抵抗线 W=1.0m,孔底距 a=1.1m,采用 Boomer281凿岩台车在回采的前进方向钻凿 3.5m深的水平孔,以拉底空间为自由面,逐排爆破。 在上述分析的基础上,设计了布孔方式及孔网参数,极大提高了矿山爆破效率,对于类似矿山有一 定的参考价值
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 罗河铁矿机械化上向水平分层充填法 采场爆破参数优化设计 1 2,3 2,3 张ꢀ 辉 ꢀ 孙丽军 ꢀ 刘允秋 ( 1. 安徽马钢罗河矿业有限责任公司;2. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司; 3. 金属矿山安全与健康国家重点实验室) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 根据矿体地质勘探情况,罗河铁矿矿区北部的大部分矿体适合采用机械化上向水平 分层充填采矿方法进行回采。 为有效控制爆破振动,减少矿石大块率产生,针对较薄矿体进行机械 化上向水平分层充填法采场爆破参数优化设计,确定了不同岩石坚固性系数的爆破炸药单耗,通过 计算,同时参照类似矿山经验,确定矿山合理的最小抵抗线 W = 1. 0 m,孔底距 a = 1. 1 m,采用 Boomer 281 凿岩台车在回采的前进方向钻凿 3. 5 m 深的水平孔,以拉底空间为自由面,逐排爆破。 在上述分析的基础上,设计了布孔方式及孔网参数,极大提高了矿山爆破效率,对于类似矿山有一 定的参考价值。 关键词ꢀ 炸药单耗ꢀ 最小抵抗线ꢀ 孔底距ꢀ 拉底爆破ꢀ 爆破参数 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 023 ꢀ ꢀ 罗河铁矿矿体为铁矿石,铁、硫混合矿,矿体走 向长约 2 km,矿体宽约 1 km,埋深 425 m,赋存标高 382 ~ ꢁ846 m,东浅西深,总趋势为纵向上向 SW 表 1ꢀ 井下浅孔崩矿爆破炸药消耗量 岩石坚固性系数 f <8 8 ~ 10 10 ~ 15 >15 ꢁ 单位炸药消耗量 0 . 25 ~ 1. 0 1. 0 ~ 1. 6 1. 6 ~ 2. 6 2. 8 以上 3 [ 1] / (kg/ m ) 倾状,倾伏角为 3° ~ 12° 。 根据矿体赋存条件,矿 3 式中,q 为炸药单耗,kg / m ;A 为采幅宽度,m;B 为 一次崩矿总长度,m;l 为平均炮孔深度,m。 1. 3ꢀ 最小抵抗线和炮孔间距 区北部的大部分矿体适合采用机械化上向水平分层 [ 1-2] 充填采矿法开采 。 本研究通过优化设计上向水 平分层充填采矿法采场爆破参数,以提高矿山生产 爆破效率。 最小抵抗线 W 和炮孔间距 a 可按下式选取: W = (25 - 30)d 1 ꢀ 爆破参数设计 , (2) { 1 . 1ꢀ 炮孔直径和深度 a = (1. 0 - 1. 5)W 式中,d 为炮孔直径,取 42 mm。 经计算,本研究 W=1. 0 m,a =1. 1 m。 机械化上向水平分层充填法采用 Boomer 281 全液压凿岩台车凿岩,为便于分层采场顶板的安全 [ 3-4] 管理,采用水平炮孔布置方式 。 本研究采用 42 2 ꢀ 爆破方案 mm 炮眼直径,填装直径 35 mm 药卷。 罗河铁矿机 械化上向水平分层充填法爆破采用 3. 5 m 炮孔深 度。 2 . 1ꢀ 拉底爆破 在采场底部掘进断面为 6 m×3. 5 m 的拉底巷 道,以巷道为自由面向两边扩帮直至采场两端,形成 高 3. 5 m 的拉底空间。 由于掘进断面较大,为取得 较好的掏槽效果,拉底巷道爆破采用垂直掏槽,巷道 中央均匀布置 1 个 0. 24 m×0. 24 m 的正四边形掏槽 区,4 个垂直掏槽孔和 5 个空孔间隔布置,孔距为 0. 1 . 2ꢀ 炸药单耗 表 1 为采用铵梯岩石炸药时的炸药单耗参考 值。 ꢀ ꢀ 采场一次爆破总装药量 Q 可进行如下计算: Q = qABl , (1) 1 m,掏槽孔及空孔深 3. 8 m。 在断面轮廓上布置周 边孔,间距为 0. 73 m。 在掏槽孔和周边孔之间均匀 布置辅助孔,孔距为 0. 3 ~ 1. 0 m,辅助孔及周边孔 ꢀ ꢀ 张ꢀ 辉(1981—),男,工程师,231562 安徽省合肥市庐江县。 8 9 总第 600 期 现代矿业 2019 年 4 月第 4 期 长 3. 5 m,边孔角 88°。 炮孔具体布置如图 1 所示。 拉底巷道形成后,在巷道两侧布置侧向平行孔,炮孔 水平布置,与边墙的夹角为 59°,炮孔直径 42 mm, 长 3. 5 m,排距 1 m,孔距 1. 5 m,顶孔与水平面夹角 4°,底孔与水平面夹角 2°,如图 2 所示。 图 1ꢀ 上向水平分层充填法拉底巷道炮孔布置示意 1 6 个药卷,堵塞长度 20 cm,装药结构如图 3 所示。 图 3ꢀ 上向水平分层充填法拉底炮孔装药结构示意 拉底爆破巷道采用毫秒微差起爆方式,孔口起 爆。 掏槽孔同时起爆后,辅助孔以 25 ms 的间隔,由 中心向四周依次起爆,最后起爆周边孔,如图 4 所 示。 扩帮爆破采用排间微差起爆方式,延期间隔为 2 5 ms,主爆区深孔起爆后,依次起爆此区域内的所 图 2ꢀ 上向水平分层充填法扩帮爆破布孔示意 有水平炮孔,如图 5 所示。 ꢀ ꢀ 炮孔深度均为 3. 5 m,直径 42 mm,每炮孔装填 图 4ꢀ 拉底炮孔起爆网络 ꢀ ꢀ 拉底爆破参数取值如表 2 所示。 . 2ꢀ 采场爆破 爆破。 孔距 0. 7 ~ 1. 1 m,排距 1 m,边眼与采场轮廓 线间距 0. 3 m,各排孔之间呈梅花状布置,孔深 3. 5 m,边孔角 85°,具体布置见图 6。 2 采用 Boomer 281 凿岩台车在回采的前进方向 钻凿 3. 5 m 深的水平孔,以拉底空间为自由面,逐排 ꢀ ꢀ 炮孔深度均为 3. 5 m,直径 42 mm,每炮孔装填 9 0 ꢀ ꢀ 张ꢀ 辉等:罗河铁矿机械化上向水平分层充填法采场爆破参数优化设计ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 图 5ꢀ 扩帮爆破网络 表 2ꢀ 上向水平分层充填法拉底爆破参数 孔间距 炮孔 炮孔 炸药 总消耗量 / kg 单位炸药 消耗量 / (kg/ t) 炮孔 类型 a 总数目 总深度 / m / 个 / m 364 0 . 1 104 350. 209 0 3 502. 090 4 2 101. 254 2 掏槽孔 拉底 巷道 0 . 4 ~ 1 1 040 3 640 2 184 辅助孔 周边孔 1. 07 0. 25 0 . 73 624 832 扩帮 1. 2 2 912 2 801. 672 3 1 5 个药卷,堵塞长度 20 cm。 装药结构与图 3 类似。 采用单排一次起爆和两排排间毫秒微差起爆 2 种方 式,每个炮孔均采用导爆索和毫秒微差导爆管雷管 复式起爆网路。工作面雷管布置原则为同排同段、 图 6ꢀ 上向水平分层充填法采场爆破布置示意 隔排分段,周边孔最后起爆(图 7)。 采场爆破参数 取值见表 3。 图 7ꢀ 上向水平分层充填法采场爆破网络 表 3ꢀ 采场爆破参数 炮孔 长度 炮孔 直径 / mm 每炮孔 装药量 / kg 每循环 炮孔数目 / 个 每循环 装药总量 / kg 每循环炮孔 总长度 / m 炮孔 利用率 / % 每循环 崩矿量 / t 单位炸药 消耗量 / (kg/ t) 每米炮孔 崩矿量 / (t/ m) / m 3 . 5 42 3. 45 54 186. 3 189 90 627. 7 0. 3 3. 32 ꢀ ꢀ 将上向水平分层充填法所有爆破(拉底、采场 矿山爆破效率,可供类似矿山借鉴。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 爆破)参数进行汇总,结果如表 4 所示。 表 4ꢀ 机械化上向水平分层充填法采场阶段爆破参数 [ 1]ꢀ 汪令松. 罗河铁矿富水厚大矿体采矿方法优化选择的研究 D]. 长沙:中南大学,2014. 区域 炮孔 总长 / m 炸药 总消耗量 / kg 单位炸药 消耗量 / (kg/ t) 爆破 区域 炮孔 总数 [ 体积 3 / m [2]ꢀ 邵正民,陈佩富. 浅谈安徽马钢罗河铁矿开发建设新模式[J]. 现代矿业,2009(12):62-64. 拉底工程 3 888 2600 9100 8 755. 23 0. 52 0. 30 [ 3]ꢀ 孙雅秀. 地下采场爆破计算机辅助设计技术研究[D]. 青岛: 山东科技大学,2010. 采场爆破 106 272 30 363 106 272 117 643. 10 3 ꢀ 结ꢀ 语 [ 4]ꢀ 于ꢀ 伟. 贺家圪台铝土矿长壁松动爆破综合机械化开采技术 研究[D]. 太原:太原理工大学,2013. 通过分析罗河铁矿矿体覆存条件,认为采用机 械化上向水平分层充填采矿法生产较为适宜,并对 相应的采场爆破参数进行了优化设计,显著提高了 (收稿日期 2018-11-16ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) 9 1
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