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源鑫矿业残矿回收中深孔爆破优化设计
2019-05-17
福建源鑫矿业东际矿区采矿已基本完成,目前亟需进行 450m中段 0#~1# 线的残矿 回收工作。考虑到一次性爆破震动影响较大,影响上部采空区稳定性,结合矿体开采现状,采用一 次性凿岩装药,分区分段爆破方式,起爆网络采用簇联方法单发瞬发雷管起爆,并在适当的位置补 充炮孔以保证爆破效果,特别是在矿柱区域,扇形炮孔未覆盖的位置适当补充炮孔,极大提高了爆 破效率,最大限度地回收了矿石资源。通过中深孔爆破优化计算,最终设计的炮孔穿孔总长度为 372.4m,炮孔数量 81个,每个炮孔延长 0.5m,所需的导爆索总长度为 410m。
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 源鑫矿业残矿回收中深孔爆破优化设计 1 1 2,3 曲发科 ꢀ 吕志文 ꢀ 刘允秋 ( 1. 福建省政和县源鑫矿业有限公司;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) # # ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 福建源鑫矿业东际矿区采矿已基本完成,目前亟需进行 450 m 中段 0 ~ 1 线的残矿 ꢀ 回收工作。 考虑到一次性爆破震动影响较大,影响上部采空区稳定性,结合矿体开采现状,采用一 次性凿岩装药,分区分段爆破方式,起爆网络采用簇联方法单发瞬发雷管起爆,并在适当的位置补 充炮孔以保证爆破效果,特别是在矿柱区域,扇形炮孔未覆盖的位置适当补充炮孔,极大提高了爆 破效率,最大限度地回收了矿石资源。 通过中深孔爆破优化计算,最终设计的炮孔穿孔总长度为 3 72. 4 m,炮孔数量 81 个,每个炮孔延长 0. 5 m,所需的导爆索总长度为 410 m。 关键词ꢀ 残矿回收ꢀ 中深孔爆破ꢀ 装药结构ꢀ 爆破参数ꢀ 起爆网络 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 025 ꢀ ꢀ 福建源鑫矿业东际矿区位于武夷山东南麓,属 的影响。 在进行大块二次破碎时,在相邻区域掘进 或采矿爆破时,需关注本区域空区岩体的稳定性,保 障作业安全。 中低山丘陵地形,海拔 250 ~ 825 m。 矿区地形切割 较深,最高峰位于南边界,海拔 827. 4 m;最低沟谷 位于 际 下 村, 海 拔 250 m。 矿 区 年 平 均 降 水 量 为 1 587. 74 mm,雨量集中于每年 4、5、6 月份,占全 年降水量的 48% 。 区内水系沿沟谷发育,自东向西 经际下流入松溪。 矿区内最高海拔为 765 m(矿区 东部),最低海拔为 427m(矿区西南部),相对高差 为 338 m。 目前福建源鑫矿业东际矿区采矿已基本 ( 3)考虑到矿山现有的非电导爆管雷管段别较 少,预计爆破区域扇形孔的排数和孔数较多,建议一 次的爆破量不宜过大,否则,易导致段别无法分开, 增大抵抗线,导致产生爆破效果差、大块率高等问 题。 当同时起爆的炮孔数过多时,也相应增大了连 线的复杂性,为爆破工作带来了一定的风险。 # # 综上所述,该区域爆破分次进行,爆破范围为第 完成,需要对 450 m 中段 0 ~ 1 线的残矿进行回收。 2 ~ 8 排。 其中,第 1 排炮孔受到切割槽爆破的影 1 ꢀ 爆破方案设计原则 响,装药困难,在现场装药时对完好的炮孔进行装 药,并在适当的位置补充炮孔以保证爆破效果,尤其 是矿柱区域,在扇形炮孔未覆盖的位置适当补充炮 孔。 爆破区域分布如图 1 所示。 本研究通过现场踏勘方式对切割拉槽爆破效果 # # 进行分析,在切割拉槽爆破的同时将 0 ~ 1 线底柱 上部的矿体崩落,减少后续爆破的崩矿量。 对于剩 余的底柱残矿回收中深孔爆破方案进行设计时应遵 循以下原则: ( 1)为在一定程度上保证空区的稳定性,第 15 19 排扇形炮孔区域暂不爆破,确保其上方矿柱的 完整性,支撑采空区。 ~ ( 2)当总炸药量不超过 700 kg、单段炸药量不 超过 150 kg 时,对空区顶板影响较小,但是由于爆 破的复杂性以及岩体结构的复杂性,在每次爆破后 应严密关注空区的顶板情况,以及爆破对相邻区域 ꢀ ꢀ 曲发科(1987—),男,工程师,353600 福建省政和县。 9 4 ꢀ ꢀ 曲发科ꢀ 吕志文等:源鑫矿业残矿回收中深孔爆破优化设计ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 图 1ꢀ 第 2 ~ 8 排爆破区域分布 破炮孔分 7 排,共计 81 个炮孔(图 2)。 2. 2ꢀ 装药结构 2 ꢀ 残矿回收中深孔爆破设计 2 . 1ꢀ 爆破炮孔布置 采用BQF100型装药器灌装改性粒状黏性铵油 本研究残矿回收采用中深孔回采爆破方案,爆 图 2ꢀ 炮孔分布 炸药,孔内全长铺设导爆索,所有炮孔均用炮泥堵 塞,堵塞长度为 1. 5 m。 孔口放置自制起爆药包,即 由 2 卷乳化炸药组成,在每卷乳化炸药中插入 1 发 加段别,采用 10 段进行爆破,单排装药量过大时,可 [ 1] 非电导爆管雷管,装药结构如图 3 所示 。 图 3ꢀ 炮孔装药结构示意 根据对切割拉槽炮孔装药信息的统计,设计装 3 药密度为 1. 1 g / cm 。 炮孔填塞长度和装药信息见 表 1。 2 . 3ꢀ 起爆网络 起爆网络如图 4 所示,采用簇联方法单发瞬发 [ 2] 雷管起爆 。 每排炮孔的段别见图 5。 在现场装药时应根据设计情况,控制单段药量 不超过 160 kg,起爆顺序自切割槽向后退采。 可增 9 5 总第 600 期 现代矿业 2019 年 4 月第 4 期 表 1ꢀ 炮孔装药信息统计 凿岩 深度 填塞 长度 / m 装药 长度 / m 凿岩 深度 / m 炮孔 炮孔 排号 编号 炮孔 角度 装药量 / kg 炮孔 炮孔 排号 编号 炮孔 角度 / m # # 1 146°54′0″ 132°54′0″ 121°12′0″ 108°54′0″ 104°0′0″ 90°42′0″ 77°0′0″ 5. 0 6. 0 8. 4 8. 5 5. 5 4. 5 4. 0 4. 5 3. 5 3. 5 2. 3 1. 5 2. 0 1. 5 2. 0 1. 5 1. 5 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 0. 5 0. 5 1. 5 2. 0 1. 5 2. 0 1. 5 1. 0 1. 0 1. 0 1. 5 2. 0 1. 5 2. 0 1. 5 1. 5 1. 0 1. 0 0. 5 0. 5 1. 5 2. 0 1. 5 2. 0 1. 5 3. 5 4. 0 6. 9 6. 5 4. 0 3. 0 3. 0 3. 5 2. 5 2. 5 1. 8 1. 7 3. 5 7. 0 7. 5 6. 5 4. 0 2. 0 2. 0 2. 0 3. 5 4. 0 4. 5 6. 0 7. 5 3. 0 2. 0 2. 0 1. 5 1. 5 4. 5 6. 0 7. 5 7. 0 3. 5 12. 775 480 14. 600 550 6 102°42′0″ 91°24′0″ 79°24′0″ 63°36′0″ 58°6′0″ 5. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 6. 0 8. 0 9. 0 # # 2 7 # # 3 25. 185 950 第 5 排 23. 725 900 14. 600 550 10. 950 410 10. 950 410 12. 775 480 9. 125 345 8 9 # # 4 # # 10 5 # # 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 138°0′0″ 125°30′0″ 113°0′0″ 第 2 排 # # 7 # # # # # # # # # # # # # # # # # 8 69°6′0″ # 9 60°54′0″ 40°6′0″ 109°12′0″ 10. 0 # 1 0 1 9. 125 345 第 6 排 6. 570 248 99°48′0″ 90°36′0″ 75°48′0″ 61°30′0″ 38°6′0″ 5. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 5. 0 7. 0 8. 0 图 4ꢀ 起爆网络示意 # 1 27°0′0″ 采用排内 2 段爆破,中央孔先起爆,两边孔后起爆。 2. 2 # 1 2 12°18′0″ 6. 205 235 2 . 4ꢀ 爆破信息统计 # 1 144°24′0″ 5. 0 12. 775 480 25. 550 970 27. 376 030 23. 725 900 14. 600 550 7. 300 276 残矿回收采用中深孔回采爆破方2 # 式1,3爆2°4破2′0炮″ 孔9. 0 # 7 排,合计81个炮孔,炮孔穿孔总长度3 为12327°26′.04″ m,9. 0 136°0′0″ 129°24′0″ 119°12′0″ # 装 药 总 长 度 为 279. 4 m,第 3装排 药4 密11度0°48预′0″ 计8. 5 # 3 5 101°48′0″ 5. 5 为 1. 1 g / cm ,设计需要装填的改性粒# 状铵油炸药 6 90°30′0″ 3. 0 108°36′0″ 10. 0 量为 1 019. 8 kg,爆破分 7 段起爆(根据现场实际情 # 7 78°30′0″ 3. 0 7. 300 276 第 7 排 7. 300 276 97°54′0″ 91°18′0″ 80°0′0″ 12. 0 6. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 6. 0 8. 0 9. 0 况可灵活调整,但应确保单段药量不超8# 过 1676°06′0k″g),03. 0 段药量为 156. 6 kg,2 段药量为 125. 19 # kg1,453°3段0′0药″ 量5. 0 12. 775 480 14. 600 550 16. 425 620 21. 900 830 27. 376 030 10. 950 410 7. 300 276 7. 300 276 为 129. 6 kg,4 段药量为 146. 0 kg,5 段2 # 药1量34为°121′03″6. 96. 0 68°36′0″ 58°6′0″ # kg,6 段药量为 167. 9 kg,7 段药量为31561.294°0k′g0。″ 炮6. 0 # # 孔穿孔总长度为 372. 4 m,炮孔数量481 1个13,°1每8′0个″ 炮 8. 0 10 45°24′0″ 136°0′0″ 129°24′0″ 119°12′0″ # # 5 99°18′0″ 9. 0 4. 5 3. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 孔延长 0. 5 m,所需的导爆索总第 4长排度为# 410 m。 # 6 90°54′0″ 3 ꢀ 安全技术措施 ( # # # # # # # # 7 69°30′0″ 1)中深孔爆破(运搬、装药、连线8#、放5炮7°4)2′期0″ 间,3. 0 108°36′0″ 13. 0 严禁进行井下放炮、砸块、焊接等作业。 # 9 43°6′0″ 2. 0 5. 475 207 第 8 排 5. 475 207 97°54′0″ 91°18′0″ 80°0′0″ 5. 0 4. 0 3. 0 3. 0 3. 0 2. 0 ( 2)各井口设置保卫人员,对井1下0# 人14员5°3实0′0行″ 出2. 0 # 入记名制,当下井人员完全撤离后方可1 放1炮44°。48′0″ 6. 0 8. 0 16. 425 620 21. 900 830 27. 376 030 25. 550 970 12. 775 480 # 129°48′0″ 68°36′0″ 58°6′0″ ( 3)下井人员在中深孔爆破期间2#,严禁携带打 第 5 排 3 4 5 119°48′0″ 116°54′0″ 109°6′0″ 9. 0 9. 0 5. 0 火机等点火工具进入井下。 # # # 10 45°24′0″ 9 6 ꢀ ꢀ 曲发科ꢀ 吕志文等:源鑫矿业残矿回收中深孔爆破优化设计ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 4 ꢀ 结ꢀ 语 针对福建源鑫矿区井下矿体开采现状,对残矿 回收采用一次性凿岩装药、分区分段爆破方式,起爆 网络采用簇联方法单发瞬发雷管起爆,并在适当的 位置补充炮孔以保证爆破效果,极大提高了矿山爆 破效率,最大限度地回收了矿石资源。 通过中深孔 爆破 优 化 计 算, 最 终 设 计 的 炮 孔 穿 孔 总 长 度 为 3 72. 4 m,炮孔数量 81 个,每个炮孔延长 0. 5 m,所 需的导爆索总长度为 410 m,对于类似矿山有一定 的参考价值。 图 5ꢀ 炮孔段别 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 ( 4)将井下设备或电缆移至安全区域,并做好 [ [ 1]ꢀ 李坤蒙. 缓倾斜中厚破碎矿体中深孔落矿损失贫化过程实验 研究[D]. 沈阳:东北大学,2015. 硐室及井下固定式设备的安全与防护工作。 [ 3-4] 。 ( ( ( ( 5)爆破装药现场不应用明火照明 6)中深孔爆破装药后都应进行填塞。 2]ꢀ 朱庚杰. 焦家金矿中深孔爆破振动分析及振动控制研究[D]. 沈阳: 东北大学,2015. 7)堵塞工作开始前,应备足填塞材料。 [3]ꢀ 中华人民共和国国家安全生产监督管理总局. GB 6722—2011 爆破安全规程[S]. 北京:中国标准出版社,2011. ꢀ 8)中深孔填塞时,不应使用石块和易燃材料 [ 4]ꢀ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准 化管理委员会. GB 16423—2006ꢀ 金属非金属矿山安全规程 填塞炮孔。 ( 9)中深孔填塞时,不应捣鼓直接接触药包的 [ S]. 北京:中国标准出版社,2006. 填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包。 ( 收稿日期 2019-11-19ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ( 上接第 90 页) 堵塞长度不足、能量释放不均匀等 ꢀ ꢀ (2)采用电雷管起爆簇联非电导爆管雷管微差 起爆网络,能够实现逐孔、孔内装药逐层起爆,在控 制最大单响药量同时,增加一次爆破方量,加快施工 速度;同时微差爆破为后排孔爆破创造自由面,爆破 效果良好。 易产生爆破飞石的区域,采用淘汰废弃的胶带(宽 2 . 2 m、厚 20 mm)切割成 2 m×2. 2 m 小块或装土的 编织袋等,对可能产生爆破飞石的炮孔进行覆盖。 5)起爆前安排专人警戒,暂停厂外黄石大道 ( 的通行,厂内警戒区内停产撤人,设备停止运转,暂 停油气管线的输送。 (3)孔底采用粉状岩石炸药加强装药,可有效 减小爆破根底、岩石大块率。 4 ꢀ 爆破效果 爆破后,爆堆岩石向地表隆起高约 1 m;表面裂 (4)不低于 4 m 的炮孔堵塞长度可有效控制爆 破飞石,采用废弃输送胶带、装土的编织袋等覆盖可 能产生飞石的区域,可进一步减少爆破飞石的产生。 缝间孔隙较均匀,且相互贯通,由于炮孔堵塞段较 长,爆堆表面存在少量大块,需采用机械进行二次破 碎;机械开挖后内部岩石破碎充分,爆区底部无根底 大块,爆堆可挖性良好;起爆后可观察到炮孔逐孔起 爆,爆破时间约 3 s,爆破振动较小,在民房处测得的 爆破振动速度为 0. 6 m/ s,小于 2. 0 cm/ s 安全振动 速度;无爆破飞石产生,爆破未对周边民房、黄石大 道、厂内油气输送管线、在建工地造成影响,爆破效 果良好。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ [ 1]ꢀ 张福德,房泽法. 新冶钢场平石方爆破[J]. 爆破,2011,28(3): 6-57,65. 5 2]ꢀ 中国工程爆破协会,广东宏大爆破股份有限公司,浙江省高能 爆破工程有限公司,等. GB 6722—2014ꢀ 爆破安全规程[S]. 北京:中国标准出版社,2015. [3]ꢀ 叶海旺,石文杰,王二猛,等. 金堆城露天矿生产爆破合理微差 时间的探讨[J]. 爆破,2010,27(1):96-98. [ 4]ꢀ 罗开军. 孔内孔间微差爆破间隔时间的合理选择[J]. 金属矿 山,2006(4):4-6. 5 ꢀ 结ꢀ 语 ( 1)对于复杂环境条件的场平爆破,应深入了 [ 5]ꢀ 王友国. 露天矿山开采逐孔爆破技术的应用[ J]. 现代矿业, 解爆区的地质和环境条件,根据试爆结果、开挖深 度、与建筑物的距离选取不同的爆破参数。 2 009(12):71-72. (收稿日期 2019-02-19ꢀ 责任编辑ꢀ 何ꢀ 伟) 9 7
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