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上盤三角礦采礦工藝的研究與實踐

1111   編輯:吉利娜   來源:金誠信礦業管理股份有限公司、內蒙古黃崗礦業有限責任公司  
2023-06-14 17:10:44
1. 概述

黃崗鐵礦Ⅰ區的采礦方法為階段充填法[2][3],即采用分段鑿巖、階段出礦、嗣后充填法一、二步采礦方法進行回采,對于礦體厚度大于20m的采場按垂直礦體走向布置,采用中深孔鑿巖、爆破的方法進行采出礦作業。該礦的中段、分段主巷道均布置到礦體下盤的巖石中,通過探礦穿脈(或鑿巖巷)進入礦體內,底部采用裝礦巷道配合拉底塹溝的方式進行出礦,采用切割井和切割巷聯合的方式進行拉槽爆破,其切割巷和切割井一般都布置在礦體上盤靠近礦巖接觸的地帶,拉槽爆破采用扇形中深孔擴井和拉槽爆破,拉槽長度為采場寬度。

初步設計[4]對其礦體賦存情況和礦石主要特性做出了大致描述:“黃崗鐵礦Ⅰ區是一個大型層控矽卡巖型礦床,礦體主要集中分布在由鉀長花崗巖與大石寨組上部安山巖及所夾火山碎屑巖所形成的矽卡巖之內。走向長度1021米,傾斜長度495米,傾角在60-70°,礦體平均厚度25米,最大118米,屬于急傾斜厚礦體,礦體形態為不規則的似層狀,礦體及上下盤圍巖總體屬于中等穩固以上,礦石構造具有多種類型,以浸染狀、致密塊狀構造為主,礦石普氏硬度系數10-16,松散系數為 1.5”。

礦山在組織開拓、采準工程施工過程中對礦體的賦存情況又進行了詳細的二次圈定,通過二次圈定可以看出該礦體在走向、傾向和傾角方面都發生了較大的變化,54線礦體走向發生較大變化,出現明顯分支現象,就單個采場而言礦體上、下盤傾角還是變化比較劇烈的,有的分段礦體傾角達到了40°左右。

2、問題的提出

礦體的上盤傾角變化大,尤其是上盤傾角較緩的采場,其切割巷、切割井的布置位置就比較關鍵,本文開始研究前礦山一般采用沿礦巖接觸帶布置或者全部布置在礦體內,上盤三角區域的礦體采用中深孔負排爆破。第一種情況沿接觸帶布置時,部分拉槽是在上盤圍巖中,而且還會有部分三角區域的礦體無法回收,損失、貧化都比較大;第二種情況全部布置在礦體內時,人員裝藥要通過拉槽空區或通過下分段切割井進入裝藥地點,存在較大的安全隱患,而且如果負排的排數較多一次爆破無法完成時造成剩余炮孔無法進行裝藥,增大了礦量損失。具體情況見下面的圖1和圖2。





上述第一種情況增大了采礦的損失和貧化,采礦經濟效果不好,可以采用;第二種情況存在安全隱患,作業效率低,而且還有可能增大礦量損失,建議不能采用。

本文對該礦的中深孔采礦從設計到具體實施過程進行詳細的了解后,對中深孔采場安全、高效、經濟的回采進行了分析和研究,提出了利用扇形炮孔逐孔起爆技術進行擴井、拉槽與下分段超深炮孔爆破相結合的思路來回收礦體上盤三角區域,做到既能安全的進行裝藥爆破,又能將上盤三角區域礦體最大限度的回收,同時避免了在上盤廢石中的拉槽爆破,提高了礦石了回收率,降低了采礦貧化。

3、采礦方法簡介

3.1思路

利用扇形炮孔逐孔起爆技術進行擴井爆破,擴大拉槽范圍,將礦體上盤的三角區域大部分進行回收,形成上口擴大的梯形切割立槽;同時將下分段對應區域的炮孔延深,利用超深部分將剩余沒有回收的三角區域礦體隨下分段一起爆破回收。

3.2 具體方法

具體方法從設計上入手,切割巷、切割井等采切工程和中深孔鑿巖、爆破工程按此思路進行設計;

(1)采切設計:切割巷斷面規格與之前相同,為4×3m的矩形斷面,完全布置在礦體內;切割井斷面規格也與之前相同,為2×2m的矩形斷面,布置在切割巷的靠下盤側,沿走向方向礦體較厚的一端,留出2m的平臺方便90鉆機施工擴井炮孔,切割巷設計位置選定要預先考慮擴井爆破所需的補償空間進行計算,確保補償系數[5][6][7]不得低于1.4。具體見圖3.采切設計實例。

(2)中深孔鑿巖設計:切割巷內的擴井拉槽中深孔設計為扇形中深孔,鑿巖設備與之前相同,采用YGZ-90鉆機配FJY-25型雪橇式鉆架,炮孔孔徑不變為55mm,孔底距控制在1.0~1.2m,孔深控制在18m以內,鑿巖機心位高為1.2m,擴井孔以鑿巖機心為中心,以切割井為自由面向上盤三角礦帶區域伸出,孔底距一般為1.0~1.2m,孔底邊界到達礦體上盤理論邊界,擴井孔數量不超過10個,擴井孔一般為上盤擴的最寬的區域,其余拉槽中深孔以擴井所形成的空間為自由面進行設計。具體見圖4.中深孔擴井設計實例

(3)中深孔爆破設計:擴井拉槽爆破采用逐孔爆破技術,使擴井炮孔距切割井由近到遠逐孔進行爆破,形成初次的切割槽空間,炸藥使用直徑為50mm的乳化藥卷,單長為0.5m左右,單重約1kg,雷管使用毫秒導爆管雷管(段位1~10段),雷管一般裝于孔底位置起爆進行微差控制爆破,網絡連接要求與正常爆破沒有差別,裝藥系數控制在70%~73%。




(4)最后施工中嚴格現場管理和按設計施工,確保炮孔施工的精度滿足爆破要求和雷管段位嚴格按設計執行,做到逐孔起爆,基本達到設計的要求。

4. 試驗驗證

在實際的生產試驗中,我們選擇1200m中段的CZ12-1一步采場進行試驗,(見圖5 )切割巷、切割井,中深孔鑿巖和爆破均按照上述方案進行設計和施工,具體設計見圖5,經過計算其中CZ12-1采場的1237.5m分段擴井拉槽爆破的補償系數為1.45,1225m分段擴井拉槽爆破的補償系數為1.69,1212.5m分段分段擴井拉槽爆破的補償系數為1.71,滿足爆破對補償空間的要求,截止到2015年7月份為止這兩個采場均已完成了這三個分段的擴井拉槽爆破施工,施工人員全部在切割巷內進行裝藥、連線,不用通過空區進入到負排位置進行作業,安全上有了根本性的保障,爆破效果基本達到了設計要求,降低了采場礦石的損失和貧化,提高了采礦經濟效益。




通過上述試驗證明,采用逐孔起爆技術進行擴井拉槽能夠實現對上盤三角區域礦體的安全回采,人員不必再進入負排裝藥爆破,同時還實現了低損失、貧化開采,提高了采礦的經濟效益,可以進行推廣,接下來我們將對所有上盤三角區域采用此方法進行回采。

5、結語

采用逐孔起爆的爆破技術能夠實現上盤三角區域礦體安全、高效的回采,提高了采礦的經濟效益,可以在類似礦山進行推廣使用,在實際應用時要綜合考慮各方面因素,做到損失、貧化最為合理,綜合成本最優化。另外還特需要注意以下幾點:

(1)采用此方法必須在采切工程設計階段就預先根據補償空間要求和所能一次爆破的最多孔數,選擇好切割井和切割巷的位置,補償系數一般不能小于1.4,擴井炮孔數不能多于10個。

(2)孔徑越大對擴井拉槽爆破的效果越好,直徑為55mm的擴井扇形孔的孔底距不宜過大,不能超過1.2m,孔底距誤差過大可能會出現孔底爆破衰減或孔底拒爆,出現懸頂現象。

(3)切割巷和切割井的施工規格必須符合設計要求,切割井斷面不宜過小,一般為2m×2m或2.5m×2.5m。

(4)采用扇形孔擴井拉槽會造成中深孔數量增大,延米崩礦量有所下降,在爆破設計中要控制好孔口裝藥量,確保裝藥系數在70%~73%,否則不是會增大炸藥單耗就是會造成大塊率提高。

(5)采用此方法能回收大部分三角礦體,但仍然還有小部分礦體永久損失。

(6)采用此方法為礦山的采切工程切割巷和切割井設計提供了依據和標準。

參考文獻:

[1] 施建俊、王旭光、魏華、高克林 逐孔起爆技術及其應用[J],黃金,2006年04期

[2] 李元輝、解世俊 階段充填采礦方法[J],金屬礦山,2006年第6期:13-15

[3] 朱靖、王永春 任宏偉 階段充填采礦方法在寶山鐵礦的應用[J],采礦技術,第7卷第3期,2007年9月:8-9,14

[4] 中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司 地質,采礦[M],黃崗鐵礦Ⅰ區采選工程初步設計第一卷說明書,第2-3章,2006年6月:2-75

[5] 寧恩浙 采掘機械[M]. 北京:冶金工業出版社1991

[6] 朱嘉安 采掘機械和運輸[M]. 北京:冶金工業出版社1992

[7] 于亞倫 工程爆破理論與技術[M]. 北京:冶金工業出版社2008
聲明:
“上盤三角礦采礦工藝的研究與實踐” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業用途,請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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