七角井钒铁矿中深孔凿岩爆破技术

2018-08-17刘明

现代矿业 2018年7期

刘明

(金诚信矿业管理股份有限公司)

七角井钒铁矿资源为层状矿体，长约3 200 m，矿体近EW走向，倾向N，倾角28°～66°，TFe平均品位30.45%，矿石平均密度3.49 t/m3，岩石平均密度2.9 t/m3，矿石普氏硬度系数f=10～16，岩石普氏硬度系数f=8～12，岩石整体稳固性较强，局部和矿岩界线处的岩石为层状板岩，稳固性较差，矿岩松散系数为1.5，矿岩抗压强度为93.74～185.39 MPa[1]。该矿床规模较大，矿体整体连续性好，分枝复合现象较少，北矿体产状较缓，南矿体较陡。矿区水文地质条件较简单，矿岩含水量极少。本研究根据矿体倾角缓斜、矿体厚度由薄至中等、矿岩稳固性好和矿石品位较低的特点，为确保该矿安全高效回采，通过合理选择中深孔凿岩设备，优化调整中深孔爆破参数，对中深孔凿岩爆破方案进行设计和应用。

1 工程概况

七角井钒铁矿分3期建设，2 280 m水平以上属于1期工程，目前已回采完毕，2 280～2 020 m水平属于2期工程，已于2014年10月1日建成投产，进入试生产阶段，目前2 230 m水平以上已回采完毕，2 020 m 水平以下属于3期工程。2 280 m中段及以上存在大量的采空区，体积约280万m3；2 215 m中段已形成的采空区体积约110万m3。其中，2 280 m 水平往下留有1水平矿柱，厚约7 m，2 280 m 中段以上3个中段之间留有不规则水平矿柱。在2 215 m中段大部分开采时间内，该中段以上采空区稳定性较好，未出现大规模的地压活动，直至2016年6月2日，2 215 m水平S125矿房采空区至地表发生了大规模塌陷，由此导致2 215 m中段以上采空区稳定性发生改变，并且矿柱所受的应力状态进行了重新分布，故需对2 215 m水平以下中段矿体的采矿方法进行变更。

2 中深孔凿岩爆破方案

(1)中深孔凿岩设备。2017年7月，引进了Simba 1254中深孔凿岩台车施工部分矿房中深孔，台车长6 825 mm，宽1 950 mm，高2 810 mm(行走时)；电机功率55 kW，柴油机功率55 kW，最大爬坡度25%，最大行驶速度10 km/h，钻杆长度1.5 m，推进梁可旋转360°，钻孔直径50～102 mm；供电系统为三相电力系统，380 V，50 Hz。本研究设计采用钻孔直径76 mm。各分段回采矿房的中深孔凿岩施工除了采用Simba 1254中深孔凿岩台车外，其余矿房中深孔仍采用YGZ-90钻机施工，该型钻机钻头为直径55 mm的八齿牙轮钻头，钻孔直径56 mm，钻杆长度均为1.1 m。

(2)中深孔爆破设备。装药设备采用BQF-100装药器，将粉状铵油炸药装入装药器，装药器一侧接高压风，一侧接装药管(防静电专用装药管)，人工持装药管插入炮孔内，接通高压风后，人力摇动装药器的搅拌器，通过高压风将装药器中的炸药吹入炮孔内。本研究采用粉状铵油炸药为主爆药，起爆药包采用直径32 mm的药卷与非电导爆管加工而成，爆破时采用复式微差起爆方式，各炮孔采用非电导爆管孔内起爆方式，排内齐发，排间微差。

(3)中深孔凿岩设计参数。本研究采用Simba 1254凿岩台车施工中深孔(图1)，包括形成切割槽的中深孔和采矿爆破的扇形中深孔[2-5]。凿岩巷道及出矿进路内施工正排中深孔，切割巷内施工切割槽中深孔和扩井中深孔。每条天井设计施工2排扩井孔，直径76 mm，每排扩井孔为3个平行孔，孔间距0.9 m；拉槽爆破中深孔直径76 mm，采用双机心施工上向垂直扇形孔，排距1.2 m，最大孔底距2.0 m，每排6个炮孔；正常排爆破中深孔直径76 mm，采用单机心施工上向垂直扇形孔，排距1.6 m，孔底距2.3～2.5 m，边孔角为上盘15°、下盘165°。

图1 台车施工中深孔示意

YGZ90钻机中深孔凿岩施工在各分段矿房凿岩巷、切割巷及出矿进路进行(图2)，其中凿岩及出矿进路施工正排中深孔，切割巷内施工切割槽中深孔和扩井中深孔，孔径55 mm，孔长2～25 m。正排中深孔采用单机心施工上向垂直扇形孔，排距1.0～1.2 m，孔底距2.0～2.2 m；切割槽中深孔采用三机心施工上向垂直扇形孔，排距1.1 m，相邻机心间距0.4～0.7 m；每条切割井设2排扩井孔，每排扩井孔为3个平行孔，间距0.7～0.9 m，第1排扩井孔距切割井0.5～0.7 m。

图2 钻机中深孔示意

(4)中深孔爆破设计参数。①扩井爆破，切割槽爆破前，首先进行扩井作业，要求在切割槽爆破前将扩井的矿石全部出完，以便为切割槽爆破提供足够的补偿空间，切割天井扩井时，每个炮孔装药至距孔口1.0 m时停止装药，爆破时采用微差起爆，共分2段，靠近天井边的孔先起爆[6]；②切割槽爆破，切割槽爆破时每孔装药至孔口1.0 m时停止装药，爆破时采用微差爆破，一般每次爆破2～3排，直至爆破至切割槽全长；③正排爆破，落矿爆破按设计施工，每次爆破2～3排，根据中深孔布置情况合理安排各孔装药量，尽可能让炸药在矿体内均匀分布，正排爆破采用导爆管雷管起爆，所有炮孔内的炸药装药密度约为1.0 g/cm3，炮孔装药深度误差为0.5 m。