中深孔高臺階爆破在某露天鐵礦開采中的應用

羅 紅

(攀鋼集團礦業有限公司攀枝花鐵礦, 四川 攀枝花市 617011)

0 引 言

某鐵礦位于山嶺地區,海拔標高最高＋400 m,最低約＋95 m,最大高差約305 m,總體的地形坡度為25°~35°.溝谷發育,地勢東高西低,自然斜坡穩定.基礎設施比較齊全,工業、生活用水、用電便利.

礦體產于混合巖化斜長角閃巖與混合巖化黑云角閃斜長片麻巖巖層之中,該層除夾數層磁鐵礦之外,尚夾少量石英巖、大理巖和磁鐵角閃石英巖透鏡體.礦體的頂底板巖性主要為上述4種巖石,以上4種巖石均有不同程度的混合巖化現象,混合巖化作用在一定程度上起了進一步固結巖石的作用.前期礦區內取的12組礦石巖樣,其飽和狀態下的抗壓強度平均值為88.7 MPa,烘干狀態下平均抗壓強度為117.6 MPa,滿足建筑用花崗巖強度≥90 MPa的要求,軟化系數＞0.85,為不易軟化巖石.該礦區水文地質條件復雜程度為簡單型,工程地質條件復雜程度為中等類型,礦區環境地質條件復雜程度為簡單類型.礦石容重值按TFe含量取不同值:當20%≤TFe≤25%,取3.18 t/m3;25%≤TFe≤30%,取3.34 t/m3;30%≤TFe,取3.44 t/m3.

礦山采用露天開采方式,自上而下分水平臺階方式開采.先使用挖掘機清理地表植被及風化層,揭露花崗巖礦體后,采用潛孔鉆機打眼爆破,挖掘機鏟裝、汽車運輸至破碎站進行破碎.礦區經多年開采,形成大面積開挖高邊坡,共7個臺階(＋275,＋250,＋240,＋205,＋190,＋170,＋150 m),局部邊坡達到80°.

由于市場需求旺盛,根據礦產資源情況及開采技術條件,擬將礦山生產規模提高至120萬t/a,對該鐵礦露天開采工藝和參數進行了現場工業試驗,并制定了年度生產計劃安排實施.

1 中深孔高臺階爆破技術現場試驗

1.1 中深孔高臺階爆破技術

為了提升礦山產量,選擇大型采礦裝備,進而優化爆破參數,調整開采工藝,以大幅增加礦山生產效率,提高礦山產量.

(1)鑿巖裝備:現有鑿巖設備KQYΦ76與120萬m3/a生產規模嚴重不匹配,設計采用KQYΦ140露天潛孔鉆.

(2)爆破參數:采用了大型鑿巖裝備后,對爆破參數進行了重新設計,見表1和圖1.

表1 鑿巖裝備調整前后中深孔爆破參數

圖1 中深孔高臺階爆破參數

(3)爆破連線:采用乳化炸藥、導爆管網絡起爆.多排分段微差爆破.當采礦工作面靠近最終邊坡時,應用預裂控制爆破.以上爆破參數根據現場實際情況有時略作調整.

(4)回采順序:從礦體最高臺階開始,沿臺階走向布置采掘帶,工作面要垂直臺階布置.從上到下按分層臺階高度用潛孔鉆穿孔,合理布置炮眼位置進行爆破.

(5)鏟裝運輸:仍采用原挖掘機鏟裝、汽車運輸的方式.

(6)中深孔高臺階爆破年生產規模驗算:按礦山年產120萬t,年產工作日為280 d,日生產量為4286 m3計算,根據上述爆破參數,礦山每孔爆破量近100萬m3,則礦山每日爆破孔數為19孔.故設計礦山日爆破次數為1次,1次19孔爆破量即可滿足.

1.2 高臺階爆破技術經濟效益

礦山采用中深孔高臺階爆破技術能大幅提升生產效率,其成本費用及所帶來的經濟效益對于一個礦山企業而言,至關重要.

通過中深孔高臺階爆破技術現場工業試驗,獲得了該采礦技術的成本費用,其中工費為30.65元/工日,材料費為281.584元/t,其他費用為1.873元/t,企業管理費為15.612元/t.

礦山凈利潤為16.48元/t,比原礦山凈利潤增加近3.2元/t,礦山總利潤也大幅增加至近2000萬元,增加了1倍,采礦技改經濟效益非常突出.

2 中深孔高臺階開采推廣應用

2.1 可采礦量及季度開采計劃

(1)礦山可采礦量.為了推廣中深孔高臺階爆破開采技術,并保持采剝平衡,確保生產的順利開展,根據臺階邊界現狀,先計算出各水平臺階的面積(頂、底面積),再計算出各臺階的礦巖總量.

礦山開采規劃為第一、第二兩個階段,第一階段是指各臺階由目前邊界開采至設計最終境界,第二階段是指由設計最終境界繼續開采,6臺以上不留臺階,6臺以下將兩個臺階合并成一個臺階(臺階高度由15 m變為30 m).礦山未剝離巖土量按現場實際情況結合地質地形圖進行計算,結果見表2.

(2)季度采剝計劃安排.在堅持合理、可持續發展的編制原則下,編制了2017年第2,3,4季度采剝計劃.2017年第一季度1線完成52萬t、2線完成26萬t,2017年第二至四季度,計劃完成90萬t.其中,爆破采礦計劃的重點區域先從7,8臺西北角開始,因為巖土剝離量不大,且已經形成10000 m2左右的平臺,黃土覆蓋下都是好巖石.所以在2線加大該區域的鉆爆施工和組織管理,這樣做既可以迅速拉開7,8臺,又可以使6臺以下的臺階在短期內能夠具備足夠的空間依次推進,整個生產就能開始好轉.礦山各季度采剝計劃見表3.

表2 礦山資源情況及未剝離巖土量

2.2 分區巖土剝離計劃制定

考慮到山頂的巖土剝離進展緩慢,會嚴重影響后續生產的正常銜接.按照剝離的輕重緩急,將礦山剝離劃分為6個區域.先剝離重點區域,待臺階推進,生產能夠正常銜接后,再剝離其它區域,并加大采礦量.故此,剝離區域由急至緩順序為:①→②→③→④→⑤→⑥,分區剝離計劃詳見表4和圖2所示.同時,根據礦山2016年8月份的測量圖紙,補充7,8,9,10臺的最新邊界,重新繪制了礦區開采最終邊界圖,詳見圖3.

表3 礦山各季度分臺階采剝計劃

表4 分區剝離計劃

圖2 礦區剝離區域劃分及剝離計劃

圖3 礦區開采最終邊界

3 結 論

(1)根據礦山開采技術條件和生產提升要求,設計中深孔高臺階爆破技術,通過采用大型鑿巖裝備,增大爆破參數,以提高單孔爆破開采礦石量來達到提升礦山生產能力的目的.

(2)根據現場工業試驗,對該爆破技術經濟效益進行了計算分析,得出采用中深孔高臺階爆破技術后,礦山每噸的凈利潤達到了16.48元,比原礦山凈利潤增加近3.2元/t,礦山總利潤也大幅增加至近2000萬元,增加了1倍,采礦技改經濟效益突出.

(3)為了推廣中深孔高臺階爆破開采技術,并保持采剝平衡,確保生產的順利開展,對新爆破技術方案下礦山2017年第二至四季度生產計劃進行了制定.按照新爆破技術下剝離的輕重緩急,將礦山剝離劃分為6個區域.先剝離重點區域,待臺階推進,生產能夠正常銜接后,再剝離其它區域,并加大采礦量.剝離區域由急至緩順序為:①→②→③→④→⑤→⑥.

(4)根據礦山2016年8月份的測量圖紙,補充7,8,9,10臺的最新邊界,重新繪制了礦區開采最終邊界圖,為礦山今后采用該中深孔高臺階爆破技術開采提供了明確的指導.

[1] 楊 濤.露天臺階中深孔爆破合理超深值確定的實踐[J].采礦技術,2013,13(4):121G122.

[2] 沈立晉,劉 穎,等.國內外露天礦山臺階爆破技術[J].工程爆破,2004(06):54G58.

[3] 王克軍.淺談對露天臺階深孔爆破參數的選取[J].礦業快報,2000,347(17):13G14.

[4] 邊福廣.中深孔爆破技術在露天礦中的應用[J].黑龍江冶金,2015,35(1):47G49.

[5] 丁恩榮.中深孔爆破在礦山削頂工程中的應用[J].爆破,2002,19(1):35G36.

[6] 方建華.論中深孔爆破技術在建筑石材礦山中的應用[J].西部探礦工程,2008,20(1):203G205.

[7] 馬慰慈,彭文林,等.提高臺階中深孔爆破效果路徑探析[J].煤礦爆破,2013,102(3):20G22.

[8] 余啟富.礦山治理邊坡開挖深孔爆破施工技術[J].中國水運,2012,12(01):248G249.