武永平，辛利民，2，张旭俊

(1.中铝山西分公司孝义铝矿， 山西孝义市 032303;2.北京科技大学， 北京 100083)

山西式铝土矿共生大量粘土矿、铁矿、奥陶系灰岩，具有重要开发利用价值。研究表明，孝义铝矿区域内的灰岩具有高钙、少硅等特点，是生产石灰的重要原料，石灰是氧化铝、炼钢生产、水泥生产的重要辅料。

孝义铝矿长期以来重视铝土矿主矿体和共生粘土矿、铁矿的开发利用，但很少涉及底板奥陶系灰岩的开发利用。受采矿证开采范围、排土场空间限制，以及认识不足，矿山在实际开采过程中，开采铝土矿遗留的采空区被废渣(土)回填，导致奥陶系灰岩层被遗弃，无法进行二次开发利用。因此，开展孝义铝矿底板奥陶系灰岩的开发利用研究，具有十分重要的意义。

1 试验区选择

试验选择在孝义铝矿西河底矿区北采西帮，试验区底板标高为1166 m，顶板标高为1174 m，台阶高度为8 m，坡面角为72.6°。经过计算，试验区面积约为2000 m2，灰岩总体积为8886 m3，矿石量为30212.4 t。试验区开采设计如图1所示。

2 爆破漏斗试验

通过爆破漏斗试验，可了解孝义铝矿奥陶系灰岩的可爆破性能及相关参数，为后续开采提供技术参数。

穿孔设备为D100YZ2型履带式潜孔钻机，钻杆标准杆4.1 m/根，风压机为螺杆式空气压缩机。爆破钻孔径为100 mm，孔深为4.0 m，采用硝胺炸药，用乳化炸药起爆，线装药密度为6 kg/m，每个炮孔装药为10 kg，用钻孔排出的废渣及黄土堵塞炮孔。

图1 试验区开采设计

爆破漏斗试验位置及炮孔装药如图2所示。共进行了3个爆破漏斗试验，孔间距分别为10.8，12.7，11.8 m，起爆方式为单独起爆，相互之间段位差7段，确保相互间不发生干扰。爆破后，1#孔爆破效果如图3所示。

图2 炮孔位置及装药示意

经过现场测量，1#、2#、3#炮孔的地表扩散半径如表1所示。

图3 1#爆破漏斗实景

表1 各爆孔参数

经计算，爆破作用指数n分别为:铁铝岩0.93，奥陶系灰岩平均为0.75。

3 奥陶系灰岩爆破控制技术

通过爆破控制试验，研究奥陶系灰岩爆破开采的工艺技术参数，爆破网络、布孔方式、起爆方式、充填长度、炸药单耗、排间微差段位等相关参数，为后续规模化开采奠定基础。

采用松动爆破方式，孔内毫秒微差起爆。炮孔布置如图4所示。

图4 炮孔布置

本次爆破试验孔数为24个。孔径为100 mm，孔深为8.4 m左右，孔间距为4 m，排间距为4 m，临近边坡的最小抵抗线为5～7 m。

炮孔线装药密度为6.0 kg/m，平均每孔炸药量为36 kg，共消耗炸药840 kg;炮孔充填高度为2.0～2.2 m，充填物为凿岩废渣及黄土。

孔内为非静电导爆管雷管，外部采用电雷管连线起爆。各孔孔网参数如表2所示。为了减少爆破对周边村庄以及边坡的影响，采用单孔逐个起爆。爆破后形成的爆堆如图5所示。

图5 爆堆实景

表2 爆破试验孔网参数

结果表明，爆破效果较好，破碎灰岩的块度适中，松动性良好，爆堆集中，和周边围岩没有发生混杂现象，为下一步反铲挖机高效装载创造了条件。

试验采用的布孔方式，起爆方式、充填长度、炸药单耗、排间微差段位等相关参数适中。

经测算，爆破成本约为2.4 ～3.0 元/t。

4 爆破后灰岩成分分析

按照规范要求，对爆破后12个样本进行粗破、中破、细破，最后制成200目左右的样本。同时，按照等质量比，将12个样本混合，制成一个混合样。

在华南理大学国家分析测试中心对样本进行成分分析，仪器为Axios PW4400 X射线荧光光谱仪，分析结果如图6所示。

图6 各样本成分分析结果

分析结果表明，西河底矿区底板奥陶系灰岩的CaCO3含量高，普遍达到92%以上，内含杂质少，其中SiO2的含量不足1%。12个样本的等质量混合样品的CaCO3含量也达到了96.33%，说明分析的结果可信度高。

5 结论

(1)山西式铝土矿共生大量粘土矿、铁矿、奥陶系灰岩，这些共(伴)生资源具有很高的开发利用价值。

(2)爆破漏斗试验表明，奥陶系灰岩的平均爆破作用指数n为0.75，可爆性好。

(3)爆破结果表明，试验采用的布孔方式，起爆方式、充填长度、炸药单耗、排间微差段位等相关参数适中。爆破成本约为2.4～3.0元/t。

(4)成分分析结果揭示，奥陶系灰岩的CaCO3含量普遍达到92%以上，SiO2的含量不足1%，表明孝义铝矿奥陶系灰岩具有高钙、低硅等特点。