整穿分爆技術(shù)在袁家村陡傾斜沉積變質(zhì)型露天鐵礦的應(yīng)用

白　俊　王彥飛

(太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司)

?

整穿分爆技術(shù)在袁家村陡傾斜沉積變質(zhì)型露天鐵礦的應(yīng)用

白俊王彥飛

(太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司)

針對袁家村鐵礦陡傾斜沉積變質(zhì)型的資源特點(diǎn)，通過系統(tǒng)研究采剝帶內(nèi)礦巖地質(zhì)體的賦存狀態(tài)，揭示了袁家村鐵礦各類型爆破塊段貧化、損失的原因。基于ShotPlus5爆破設(shè)計模擬與高精度延期雷管的應(yīng)用，分析了適用于陡傾斜中厚沉積變質(zhì)鐵礦的寬適應(yīng)性整穿分爆技術(shù)，實(shí)踐表明，該技術(shù)的實(shí)施切實(shí)改善了礦山貧化、損失指標(biāo)，對于國內(nèi)類似礦山有一定的借鑒價值。

整穿分爆技術(shù)爆破設(shè)計模擬高精度雷管

貧化率、損失率是反映礦山生產(chǎn)管理水平的2項重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是礦山降低成本、增加效益、優(yōu)化管理不可忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。近年來，大量學(xué)者對降低貧化率、損失率的措施進(jìn)行了詳細(xì)研究，取得了一定的成效[2-3]。本研究以袁家村鐵礦陡傾斜沉積變質(zhì)型礦體為研究對象，針對不同爆破塊段的特點(diǎn)，分析爆破方式與貧化、損失的關(guān)聯(lián)性，基于高精度延期雷管的應(yīng)用與爆破軟件模擬，分析建立適用于陡傾斜中厚沉積變質(zhì)鐵礦的寬適應(yīng)性整穿分爆技術(shù)。

1　工程概況

袁家村鐵礦位于山西省嵐縣，生產(chǎn)能力礦石2 200萬t/a，巖石6 380萬t/a。礦區(qū)處于華北地塊中部山西斷塊隆起上，是呂梁山早前寒武系變質(zhì)地質(zhì)體中較具代表性的典型沉積變質(zhì)型礦床[4]。計有3個礦帶，15個礦體，多呈似層狀、透鏡狀，與圍巖呈整合接觸，沿傾向較穩(wěn)定，傾角70°～ 80°，向S75°～80°E方向傾斜。但因受變輝綠巖的穿插，致使原生層狀、透鏡體狀礦體進(jìn)一步分叉、肢解，使礦體形態(tài)變得較復(fù)雜。區(qū)內(nèi)礦體厚度大、儲量集中，區(qū)內(nèi)共探明儲量12.6億t，以10#、1#、11#礦體最大，分別占總儲量的59.5%、18.1%、10.5%。礦體多出露于山梁上，具有良好的露天開采條件，因而利用地形條件，采用自上而下、由北至南橫向、逐水平緩幫分層開采方法，有利于實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)微—細(xì)粒復(fù)雜難選紅磁混合鐵礦多品級礦石的綜合利用。礦石采用汽車-半移動破碎-膠帶開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，初期采用單一汽車開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，后期在上、下盤分別布置一套汽車-半移動破碎-膠帶系統(tǒng)[5-6]。

對于縱向開采的陡傾斜露天礦山，貧化與損失的關(guān)鍵部位為礦巖界線，一般實(shí)行分穿分爆分采來改善貧化、損失指標(biāo)，由上盤至下盤采剝可充分利用爆破后臺階坡面角，因此布置靠近礦巖體界線的炮孔時應(yīng)將炮孔底部布置于礦巖界線處，并嚴(yán)格掌握炮孔的后翻，使爆破的松動崩落范圍盡可能沿著礦巖界線崩落下，實(shí)現(xiàn)礦巖分離。在袁家村鐵礦陡傾斜礦體的橫向開采中，在前期對礦巖地質(zhì)體賦存界線認(rèn)識不足的情況下，穿孔爆破中經(jīng)常存在爆破塊段邊部為巖石或礦石，造成該處的貧化和損失。對于礦條帶間巖夾層不大于50 m的，理論上可分穿分爆分采，但穿孔、鏟裝效率低、工藝管理難度大，且高頻次分穿分爆降低了單一爆破塊段的貧化損失量，難以從整體上顯著改善礦巖貧化、損失。

2　整穿分爆關(guān)鍵技術(shù)

2.1爆破塊段分類

本研究爆破塊段掌子面及地質(zhì)平面圖按礦體傾角70°～80°進(jìn)行劃分，礦(巖)體中的巖(礦)體內(nèi)夾層按礦(巖)石、礦體沿傾向穩(wěn)定等原則進(jìn)行劃分，基本涵蓋了袁家村鐵礦礦(巖)的賦存形態(tài)，結(jié)果見表1。

表1　爆破塊段分類

2.2合理布孔

首先繪制出爆破塊段掌子面素描圖，結(jié)合礦山三維地質(zhì)體模型，確定爆破塊段范圍；然后按照爆破塊段內(nèi)的礦巖界線確定布孔點(diǎn)位，避免炮孔位于礦巖地質(zhì)體界線上。

2.3嚴(yán)控穿孔

穿孔作業(yè)嚴(yán)格按設(shè)計孔位進(jìn)行，并記錄穿孔中返渣特點(diǎn)，最終繪制爆破塊度各孔間距縱剖面圖，與礦體三維地質(zhì)模型進(jìn)行對照修正，作為確定爆破設(shè)計的依據(jù)。

2.4爆破設(shè)計

整穿分爆是在原爆破參數(shù)的基礎(chǔ)上優(yōu)化爆破方式，是基于爆破塊段內(nèi)各礦巖地質(zhì)體形態(tài)、參數(shù)的精細(xì)化爆破作業(yè)。爆破貧化損失控制的關(guān)鍵在于各非同質(zhì)地質(zhì)體爆破拋擲方向及位移存在明顯區(qū)分，體現(xiàn)在爆破網(wǎng)路設(shè)計中，應(yīng)確保礦巖界線兩側(cè)炮孔的延時時間相等或接近，網(wǎng)路等時線應(yīng)為“V”形，且拐點(diǎn)應(yīng)位于礦巖界線上。

3　實(shí)例分析

3.1爆破塊段概況

1710-1695-294#爆破塊段位于厚大的10#礦體內(nèi)，屬于表1中B2類型，宜采用整穿分爆方式，采用牙輪鉆作業(yè)，孔徑310 mm，孔網(wǎng)參數(shù)6 m×8 m(圖1)。圖1中陰影部分為礦體，無色部分為巖體。

3.2起爆網(wǎng)路設(shè)計

地表雷管設(shè)計的孔間、排間起爆時間分別為3～8 ms/m、9～15 ms/m。孔間、排間分別采用澳瑞凱Exel系列25，65，孔內(nèi)400 ms。應(yīng)用澳瑞凱shotplus5軟件進(jìn)行起爆網(wǎng)路設(shè)計(圖2)。由圖2可知：該起爆網(wǎng)路由3個子網(wǎng)路組成，11#、19#、1#孔為起爆點(diǎn)，11#孔處25 ms的起爆延時可確保各子網(wǎng)路相鄰頭排孔延時一致，但第2排的相鄰孔延時差為25 ms，第3排為50 ms，第n排為25(n-1) ms，在排數(shù)較少時能夠滿足礦巖界線兩側(cè)炮孔延時時間接近的要求。將圖2中部子網(wǎng)路兩側(cè)排間延時修改為90 ms，受固有段別延時限制，可采用25 ms與65 ms 2組延時等效，從而實(shí)現(xiàn)各子網(wǎng)路相鄰孔延時一致。對優(yōu)化后的網(wǎng)路設(shè)計進(jìn)行爆破模擬，其等時線、爆破位移方向分別見圖3、圖4。由圖3、圖4可知：等時線分布均勻，呈“V”形，且在礦巖界線上出現(xiàn)拐點(diǎn)，各網(wǎng)路爆破位移方向與設(shè)計一致。

圖1　爆破塊段地質(zhì)平面與爆破位移思路示意

圖2　爆破網(wǎng)路設(shè)計

圖3　爆破等時線

圖4　爆破位移

3.3爆破效果

爆破效果如圖5所示。由圖5可知：爆破后礦巖分離效果明顯，成效顯著。

圖5　爆破效果

4　討　論

(1)礦巖界線與自由面的夾角反映了采礦條件，是選擇爆破方案的依據(jù)。若夾角小于90°，則分穿分爆受制約，宜采用整穿分爆；反之，宜采用分穿分爆。

(2)爆破排數(shù)增多不改變子網(wǎng)路相鄰孔的延時相等性，理論上爆破排數(shù)可不受限制，而事實(shí)上，隨著排數(shù)的增多，后排拋擲空間不足，位移過小，形成擠壓、后翻，礦巖界線的拉溝分離趨于減弱，弱化了設(shè)計的拋擲分離性，同時，隨著排數(shù)的增加，爆破塊段隆高明顯，不利于后續(xù)鏟裝作業(yè)的貧化、損失控制，經(jīng)現(xiàn)場試驗，極限排數(shù)為8排，以6排為最佳。

(3)數(shù)碼電子雷管采用電子延期體取代傳統(tǒng)化學(xué)藥劑延期體，可有效解決化學(xué)延期體的延期精度不穩(wěn)定、精度差等技術(shù)難題。基于礦巖界線兩側(cè)炮孔延時相等或接近的原則，采用數(shù)碼電子雷管礦巖可直接創(chuàng)造最佳網(wǎng)路延時，分離效果更佳。

(4)整穿分爆是建立在對采剝帶內(nèi)賦存狀態(tài)礦巖地質(zhì)體具有一定研究程度的基礎(chǔ)上的布孔、穿孔、

爆破設(shè)計，隨著袁家村鐵礦三維地質(zhì)模型的構(gòu)建，結(jié)合穿孔過程的礦巖條件修正，爆破塊段內(nèi)礦巖地質(zhì)體模型將得到準(zhǔn)確構(gòu)建，對于爆破塊段的確定以及爆破塊段內(nèi)礦巖地質(zhì)構(gòu)造、礦石質(zhì)量、礦體地質(zhì)界線、礦體內(nèi)夾層的控制具有積極意義。

(5)整穿分爆技術(shù)對于改善陡傾斜中厚沉積變質(zhì)型露天開采的貧化、損失指標(biāo)效果顯著，袁家村鐵礦從2014年下半年實(shí)行整穿分爆以來，在損失率持平的情況下，貧化指標(biāo)由上半年的4.07%下降至下半年的3.45%，2015年1—8月，損失率由2014年全年的3.80%下降至3.40%，貧化率由2014年全年的3.76%降至3.62%。

(6)整穿分爆技術(shù)是高產(chǎn)能與低貧化損失條件下的選擇，若采場條件允許，應(yīng)優(yōu)先分穿分爆分采。

[1]趙雙平，王愛民.改進(jìn)露天礦產(chǎn)量統(tǒng)計方法的探討[J].金屬礦山，1993(11):17-19.

[2]陳林.白云鐵礦礦石生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管理與控制[J].包鋼科技，2010，26(3):16-18.

[3]石連松，唐志新，扈忠義，等.哈密紅石梅嶺露天礦采剝過程中爆破方法探究[C]∥中國采選技術(shù)十年回顧與展望論文集.北京：冶金工業(yè)出版社，2012：392-394.

[4]何宏.對山西省嵐縣袁家村沉積變質(zhì)鐵礦床形成條件的探討[J].華北國土資源，2013，54(3)：89-94.

[5]劉宏偉.淺析袁家村鐵礦開拓系統(tǒng)設(shè)計[J].礦業(yè)工程，2011(6)：16-17.

[6]潘濤，陳輝峻，趙明生，等.數(shù)碼電子雷管精度誤差影響因素及改進(jìn)措施研究[J].爆破，2014，31(2)：135-138.

Application of the Entire Through Sub-blasting Technology in the Steep Sedimentary Metamorphic Iron Deposit of Open-pit Mine

Bai JunWang Yanfei

(Lanxian County Mine Co.,Ltd.,Taiyuan Iron & Steel (Group) Co.,Ltd.)

According to the resources characteristics of the steep sedimentary metamorphic of Yuanjiacun iron deposit,the essential reasons of the dilution and loss of blasting block segments of Yuanjiacun iron deposit by systematically analyzing the occurrence situations of the ore-bearing rock geological bodies in the stripping belts.The entire through sub-blasting technology that is suitable for the steep medium-thick sedimentary metamorphic iron deposit is analyzed in detail based on the simulation of ShotPlus5 blasting design and the application of high precision delay detonator.The application results show that the dilution and loss indicators of the iron deposit are improved effectively by adopting the entire through sub-blasting technology,it also has some reference for the similar mines in our country.

Entire through sub-blasting technology,Simulation of blasting design,High precision detonator

2016-05-19)

白俊(1968—)，男，副經(jīng)理，高級工程師，033504 山西省嵐縣梁家莊鄉(xiāng)。