標志層礦石回收爆破技術研究

劉志堅,余鐵鋼

(甕福集團有限責任公司 甕福磷礦, 貴州 福泉市 550500)

1 研究背景

甕福磷礦位于貴州省甕安縣、福泉市境內,隸屬黔南布依族苗族自治州。礦區南北長17.5 km,東西寬2.25～4 km,面積為58 km2。甕福磷礦區由高坪和白巖兩大礦區組成,其中英坪礦段屬于高坪礦區。英坪礦段是甕福磷礦設計開采的首采地段,設計以0號勘探線和2號勘探線間的天然溝谷為界,將英坪露天采場劃分為Ⅰ號坑和Ⅱ號坑2個采區開采,目前Ⅰ號坑已閉坑,Ⅱ號坑正在開采,英坪礦段礦體傾角20°～45°,硬度f＝4～7,平均厚度13.35 m。根據開采技術條件,設計采用水平臺階從上而下開采,沿礦體頂板開溝,采剝工作線沿走向布置,采礦工作面和剝離工作面分別位于開段溝兩側,采礦工作面向底板方向推進,剝離工作面向頂板方向推進。

英坪礦在對Ⅱ號坑1260臺階進行開段溝及擴幫剝離的過程中,發現在(0＋200)～(4＋100)勘探線之間有礦石出露,且厚度向下有增大的趨勢、平均品位(P2O5%達26%以上)。它屬于上、下盤礦之間的過渡礦段,在原勘探中屬于磷化標志層Zb－p(屬表外礦體),從鉆孔資料分析,此標志層礦會一直延伸下去。在使用“T”型開槽法掘溝過程中的直進部分,由于推行強采強掘的理念,采掘強度比較大,沒有充分的時間回收,并且夾層礦的具體產狀不明確,一般在開溝槽時不予回收。

標志層礦(夾層礦)賦存在距b礦層頂界面以上8～12 m,即砂狀白云巖之頂,礦體呈透鏡狀產出,是不同與主體礦的一種連續的,厚度在0.5～2.8 m之間的一層礦體。該礦體較薄且礦體頂底板起伏極大,并且在一般的地質資料中對它沒有詳細的編錄。常規爆破后標志層礦與廢石混在一起,導致礦石貧化。為節約磷資源,加大回收力度,本著效益優先,難易、貧富兼采的原則,對場地內的標志層礦進行回收,需要對回收爆破技術進行研究。

2 標志層礦回收爆破技術研究

2.1 鉆孔要求

鉆孔直徑180 mm,鉆孔施工分為礦石鉆孔和巖石鉆孔兩部分,2種鉆孔均為垂直孔。在標志層礦地段鉆孔時做好鉆孔記錄,準確記錄標志層礦的深度和厚度。

2.2 炮孔要素及孔網參數

臺階高度10 m,初始爆破技術參數為：最小抵抗線3 m,孔深11.5 m,方形布孔,礦體孔網參數為5 m×5 m,巖體孔網參數為6 m×6 m;最小填塞長度不小于5 m。根據現場實際情況,通過試驗對比分析孔徑分別為180,250 mm,孔排距按0.5 m調整后的爆破效果,優化孔網參數和炸藥單耗。

2.3 裝藥量

實施爆破時,標志層礦鉆孔和巖石鉆孔的裝藥量按不同公式分別計算。標志層礦鉆孔采用松動爆破,其藥量計算公式為：

式中,Q為每一深孔中的裝藥量;q為單位炸藥消耗量,kg/m3;w為最小抵抗線,m。

2.4 裝藥結構

巖體鉆孔采用底部連續裝藥結構。標志層礦鉆孔裝藥時根據標志層礦位置確定裝藥結構,鉆孔裝藥結構示意圖如圖3所示。

標志層礦位于距鉆孔底部0～2.5 m時,將鉆孔回填至標志層礦上方,采用底部連續裝藥結構,如圖1(a)所示;標志層礦位于距鉆孔底部2.5～6 m時,以標志層礦位置為間隔,采用間隔裝藥結構,間隔長度2.5 m,如圖1(b)所示;標志層礦位于距鉆孔底部6 m以上時,采用底部連續裝藥結構,如圖1(c)所示。

圖1 標志層礦鉆孔裝藥結構示意圖

2.5 起爆網路連接

在礦巖分離爆破技術實施中,使用澳瑞凱公司高精度導爆管雷管進行網路連接。將巖石鉆孔設置為Ⅰ區,標志層礦鉆孔為Ⅱ區,運用礦巖分離爆破技術指導網絡連接。

2.6 礦石回收

標志層礦回收前先安排反鏟沿著標志層礦邊界進行裝載廢石,廢石裝載完成后,使用推土機將標志層礦上部廢石推送給反鏟裝載,剩下20～30 cm厚的廢石,再利用小斗容反鏟進行清理。廢石清理完畢后,反鏟對標志層礦進行清理集堆,然后安排車輛進行裝載。

3 結 語

(1)優化了孔網參數及炸藥單耗。經過多次現場實驗得出了合適的孔網參數和炸藥單耗。表1和表2是在實踐中對不同孔網參數的實驗得出的數據。

(2)優化了裝藥結構。標志層礦位于鉆孔底部時,將鉆孔回填至標志層礦上方,采用底部連續裝藥結構;標志層礦位于鉆孔中部(正常裝藥的藥柱位置)時,以標志層礦位置為間隔,采用間隔裝藥結構,間隔長度大于標志層礦厚度0～0.5 m;標志層礦位于距鉆孔頂部藥柱位置上方時,采用底部連續裝藥結構。

表1 標志層礦回收礦石松動爆破的實驗參數

表2 標志層礦回收廢石加強爆破的實驗參數

(3)優化了網絡連接方式。將巖石鉆孔設置為Ⅰ區,標志層礦鉆孔為Ⅱ區,Ⅰ區和Ⅱ區都采用開槽網路連接,兩區之間以延期毫秒雷管進行連接,運用礦巖分離爆破技術能夠有效避免標志層礦石和廢石混合。

(4)優化了爆破效果。經過多次爆破試驗后,標志層礦區域與廢石區域交界處有明顯的溝槽,約1 m深。爆后標志層礦整體性未被破壞,未混入廢石,廢石裝載和標志層礦裝載過程中均未發現根底和大塊。

(5)完善了標志層礦回采工藝流程。標志層礦是在上下盤之間出露的盲礦體,礦體薄、傾角變化大,采用礦巖混爆、礦石松動爆破,盡可能減少礦石互混是較為合理的方式。利用小型反鏟配合推土機作業是降低標志層礦損失貧化的有效方法。

(6)提高了磷資源利用率。年度回收標志層礦3.75萬t,標志層礦回收利用率提高。