安徽羅河鐵礦生產爆破孔網參數優化

陳能革 潘祖瑛

(1.馬鋼集團礦業有限公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.馬鞍山礦山研究院爆破工程有限責任公司;4.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室)

爆破塊度是衡量爆破效果的重要指標，如果大塊較多，則會影響鏟裝，必須進行二次爆破[1-3]。需要進行二次爆破的巖塊稱為大塊，大塊在爆破總方量中所占的百分比即為大塊率[3-5]。影響爆破大塊率的因素主要為：①地質構造，斷層數量、節理裂隙、破碎程度等；②爆破參數，最小抵抗線、炮孔間距、炸藥單耗等；③裝藥方式，裝藥結構、裝藥密度、裝藥量、炮孔堵塞方式等；④起爆方式，起爆類型、起爆順序和延期時間等；⑤炸藥性能，爆轟壓力、爆炸壓力等[6-7]。近年來，大量學者對爆破孔網參數進行了優化研究，成果豐碩[8-12]。本研究以安徽羅河鐵礦為例，對其生產爆破孔網參數進行優化研究。

1 工程概況

羅河鐵礦位于安徽廬江縣以南35 km的羅河鎮，礦區總面積4.4 km2[13]。礦區設計利用地質儲量為鐵礦111 b級7 675.28萬t，硫鐵礦111 b級227.99萬t，鐵礦111 b+122 b級10 445.10萬t， 硫鐵礦111 b+122 b級1 805.37萬t礦山采取豎井+斜坡道的聯合開拓方式，采礦方法為空場嗣后充填法。首期開采規模為300萬t/a，生產產品為含鐵65%的鐵精礦98萬t和含硫品位39.64%的硫精礦30萬t；二期采礦設計計劃為1 000萬t/a。羅河鐵礦采礦方法為分段采場約占40%，階段采場約占50%。分段采場全部為扇形穿孔，階段采場下部塹溝穿孔形式為扇形孔，采場上部為下向平行大孔，其中，QZCT90Y型深孔鉆機應用于采場80 mm孔徑的圓形孔中。下向大孔采用國產T150型和simba364深孔鑿巖臺車進行作業，孔徑120 mm。采場試驗爆破后，出現的問題有：①分段采場粉礦過多，出礦作業中產生大量灰塵，嚴重影響生產作業；②階段采場大塊率過高，根據統計，大塊率最高達到25%左右。

2 孔網參數優化

2.1 優化前孔網參數

礦山生產采場主要分為階段采場和分段采場，按炮孔方向可分為上向孔和下向孔。

2.1.1 上向孔

上向孔人工裝藥利用BQF-100裝藥器通過壓風將重銨油炸藥送入炮孔內，裝藥密度為0.95～1.05 g/cm3，裝藥壓力為0.45～0.55 MPa，孔底起爆。輸藥管必須采用半導體材料以保證重銨油在風動裝藥過程中產生的靜電能夠及時導出，因而裝藥現場的空氣濕度需控制在85%以上。一般一個采場裝藥人數為8人左右，其中2人控制裝藥器及向裝藥器內裝炸藥，1人拉輸藥管，1～2人拿起爆彈及整理雷管腳線，3～4人送輸藥管并裝藥拔管。采場裝藥完成后，采用每排捆綁雷管再對排間起爆雷管進行總捆綁的起爆方式進行起爆網絡連線，在規定的起爆時間點上，確認人員全部撤離、警戒安全后，方可準點起爆。上向孔的采場有分段采場和階段采場的塹溝拉底部分，排孔區每排炮孔數量正常在10～16個。每次爆破排數為2～4排，平均3排，優化前孔網參數見表1，上向孔布置方式如圖1所示，采場爆破后的大塊情況如圖2所示。

表1 采場扇形孔(φ80 mm)優化前孔網參數

圖1 上向孔排面示意

圖2 采場大塊情況

爆破網絡連接采用大把扎形式，即每排雷管腳線用2發雷管綁扎在一起，再將3排的捆綁雷管用2發雷管綁扎在一起，最后牽出去至起爆點。

2.1.2 下向孔

下向孔裝藥全部采用人工裝藥方式，首先對通孔進行吊孔處理，即利用鐵絲吊水泥塊放至距孔底50 cm處固定；然后進行堵塞，再裝藥、堵塞、連線、警戒、起爆。采用粉狀乳化炸藥進行裝藥，全孔一次起爆，在裝藥過程中需注意堵孔。下向孔為階段采場上部回采部分，每排6個炮孔，2個鑿巖硐室，中間是1個3 m寬的礦柱隔開，即每個鑿巖硐室有3個炮孔，正常情況下，每次爆破2～4排。下向孔布置方式如圖3所示，采場爆破后大塊情況如圖4所示。

圖3 下向孔排面示意

圖4 采礦大塊情況

2.2 優化后的孔網參數

針對采場爆破后扇形孔粉礦較多和大塊率過高的問題，首先在穿孔設計上對孔網參數進行優化調整，主要思路為根據理論計算及現場地質條件，適當增大扇形孔孔底距、排距，并同時優化掏槽區設計，即減少掏槽孔數量，減小下向大孔排距并在鑿巖硐室條柱處增加斜孔等。優化后的孔網參數如表2所示。

表2 采場扇形孔(φ80 mm)優化后的孔網參數

2.3 孔網參數優化前后對比

采場孔網參數優化后孔底距、排距增加，掏槽孔數量減少，爆破后大塊率≤10%，粉礦較少，穿爆成本顯著降低(表3～表5)。

表3 采場扇形孔(φ80 mm)孔網參數優化設計前后對比

表4 單個采場扇形孔(φ80 mm)

3 結 語

針對羅河鐵礦生產過程中爆破工藝存在的不足，通過對該礦生產爆破參數進行優化，使得分段采場粉礦過多的現象得到了較大改善，階段采場大塊率較以往大大降低；通過加大扇形孔孔網參數，使得采場爆破炸藥單耗得以降低；φ80 mm扇形孔穿孔直接噸礦成本由設計初期的6.39元/t降低為現今的5.05元/t，未考慮節約的電費，僅穿孔直接費用一項，每個采場較設計初期平均降低13.4萬元，年投入穿孔的采場平均為25個，可降低費用335萬元/a。

表5 單個采場扇形孔(φ80 mm)