二步采场中深孔爆破在黄岗铁矿的应用

余冬生

(金诚信矿业管理股份有限公司)

二步采场中深孔爆破在黄岗铁矿的应用

余冬生

(金诚信矿业管理股份有限公司)

为了提高黄岗铁矿生产能力，针对矿体赋存地质特征，采用分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿方法，对二步采场中深孔爆破的采准工程、切割工程及中深孔落矿等进行设计，并按设计在1 350 m中段CZ50-2#采场进行试验，爆破效果良好，块度控制较好，极大地提高了采场的生产能力，降低采矿成本，增加了矿山的经济效益。

二步采场 中深孔爆破 复式起爆网路 分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿方法

随着采矿装备及技术的进步，充填采矿法被广泛应用于各种金属矿山[1]。由于充填法生产环节多，工艺流程复杂，我国一些矿山采用上向分层或下向进路充填法存在的主要问题是采矿工效低、生产成本高，而一些采用崩落法的矿山则贫化损失大、经济效益差[2]。高分段充填法可提高采矿工效，通过规模效应降低采矿成本，具有回采率高、贫化率低、有效地控制地压、阻止和减缓岩层移动、保护地表不沉陷等优点，为一种高效率、低成本的采矿方法。高分段充填法将矿体划分为若干分段，凿岩、爆破、出矿、充填作业在分段巷道内进行，因而作业条件安全、可靠。分段高度比分层高度大得多，采用中深孔崩矿，每次崩矿量比分层充填法多，不仅落矿效率高，而且也提高了铲运机出矿效率和掌子面工效[3-5]。

内蒙古黄岗铁矿是大兴安岭南段成矿带内的一个大型多金属矿山，主要金属矿物为磁铁矿和铁锡矿，此外，还有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、白钨矿、辉钼矿等。矿体多呈不规则似层状或透镜状，倾斜—急倾斜。随着矿山的不断发展，结合矿体地质情况采用高分段充填采矿法，中深孔爆破采矿，以提高矿山生产能力，降低采矿成本。

1 现采矿方法简介

黄岗铁矿根据矿床开采技术条件，通过与科研单位合作，设计采用分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿方法，见图1。矿块垂直矿体走向布置，一步采和二步采的矿块尺寸相同，矿块高50 m(中段高度)，宽15 m，长约39 m(矿体厚度)，采用中深孔爆破回采。出矿采用TORO400E型电动铲运机和TORO007型柴油铲运机，斗容为4.6 m3，柴油铲运机除了出矿外，还负责电动铲运机的转场。每台铲运机负担2个矿块出矿。铲运机效率为45万t/(台·a)，矿山共需4.6 m3铲运机4台，其中一台为柴油铲运机。采区溜井下部采用XZGZ1843振动给矿机放矿。采场出矿完毕即进行采场充填，充填前在出矿进路施工充填脱水挡墙，在充填采场两侧的4条进路悬挂4根脱水管，采用尾砂胶结充填，充填材料为全尾砂、分级尾砂、水泥、井下采出废石。本次设计暂按一步采矿块采用全尾砂胶结充填，平均灰砂比为1∶5，料浆浓度为73%；二步采矿块充填采用分级尾砂充填，或低配比的全尾砂胶结充填。

2 二步采场中深孔爆破

2.1 采场地质概况

黄岗铁矿Ⅰ区矿体主要集中分布在由钾长花岗岩与大石寨组上部安山岩及所夹火山碎屑岩所形成的矽卡岩带内。矿体多呈不规则的似层状或透镜状，产状、形态完全受岩体顶面制约。靠近岩体界面矿体厚，连续性好，铁品位高；远离界面矿体则小而零乱，铁品位欠佳。尤以岩体凹部46～62线的矿体最厚，延伸长，向东西两侧变薄乃至尖灭。Ⅰ区矿床为孔隙充水矿床，水文地质条件复杂。矿床埋藏深，覆盖层厚，矿体位于侵蚀基准面和地下水水位以下，区域补给条件好。第四系孔隙潜水通过部分矿头的裂隙、构造破碎带直接补给坑道；通过围岩构造破碎带、空洞间接流入坑道。在较大的静水压力下，湖水也可能沿上述通道补给矿坑，使矿床水文地质条件较为复杂。

CZ50-2#采场位于1 300～1 350 m中段，开采77～84线的IFeSnI矿体。其最大水平厚45.1 m,平均厚35.64 m，地质品位为33.86%，走向北东西南，倾向南西，倾角中等至直立，矿体形态较简单，主要赋存于矽卡岩中，与围岩接触界限较清晰。

图1 分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法示意

2.2 采场参数及采切工程布置

二步采场垂直矿体走向布置，采场宽15 m，长34.7 m左右，高50 m，采用分段凿岩阶段出矿嗣后胶结充填采矿法回采。设计4个分段凿岩爆破，分段高12.5 m，各分段首先施工切割横巷，再施工切割天井。中深孔爆破扩井，然后拉槽，拉槽宽4 m，最后整排逐次爆破，为下次爆破提供足够的补偿空间。爆破时，上分段超前下分段2～3排炮孔。CZ50-2#采场在1 300 m水平布置装矿巷和拉底巷形成底部结构，受矿巷道为堑沟式，并且分别在1 312.5，1 325.0，1 337.5 m 水平布置凿岩巷、切割巷、切割天井，采下的矿石经铲运机装入卡车，运至中段溜井。凿岩巷道、拉底巷道和装矿巷道的规格为3.3 m×3.3 m，切割平巷的规格为4 m×3 m(宽×高)，切割天井的规格为2 m×2 m。采切工程布置见图2。

2.3 中深孔爆破落矿设计

中深孔爆破在分段凿岩巷道中进行，设计选用YGZ90型导轨式凿岩机配CTC14型凿岩台车钻凿上向扇形孔，见图3。炮孔直径为65 mm，排距为1.5～2.0 m，孔底距为2～3 m。钻机效率为30 m/(台·班)，一次钻3～5排孔，随崩矿边退边钻。炮孔延米爆破量为8 t/m，炮孔利用率按95%计算，年穿孔199 238 m。根据采场矿体边界规划，第一分段布置31排炮孔，第二分段布置22排，第三分段布置22排，第四分段布置30排，具体布置见图4。

图2 采场采切工程布置

图3 排面扇形中深孔布置

图4 中深孔爆破总体设计

爆破使用改性粒状铵油炸药，BQF-100型装药器装药，计算各排炮孔的装药量，按量装药。表1为第一排炮孔参数及装药量。计算得出线装药密度为2.4 kg/m，炸药单耗为0.6 kg/t。

表1 第一排炮孔参数及装药量

采用非电毫秒导爆管复式起爆系统起爆，孔内全长铺设导爆索，所有炮孔孔口堵塞炮泥长度为0.6 m。孔口放置自制起爆药包一个，起爆药包由2节2#岩石乳化炸药组成，通过胶布捆绑在一起，然后在中间插入导爆管雷管。掏槽孔放置2个起爆药包，即实现2发导爆管雷管同时起爆。现场起爆网络见图5。

图5 起爆网络

2.4 爆破效果

对CZ50-2#采场工业试验数据统计分析，采矿平均贫化率为4.21%，平均损失率为4.63%，平均炸药单耗为0.52 kg/t，采场平均生产能力为413.5 t/d，极大地降低了矿石的贫化损失率，采场生产能力得到了很大提高，同时，采用中深孔爆破，极大地降低了采矿成本，增加了矿山的经济效益。

3 结 论

(1)采用切割天井进行拉槽，扇形上向炮孔侧向崩矿，爆破工艺简单，易于掌握。

(2)炮孔采用不耦合装药，有效地控制矿石块度，同时，降低了爆破炸药的单耗。

(3)爆破采用复式起爆网络，保证每一炮孔都能有效起爆，降低了盲炮的概率，有效保证了爆破作业安全。

(4)采用中深孔爆破技术极大地提高了采场生产能力，降低了贫化损失率，减少了充填成本。同时该方法的应用提高了设备利用率，降低了工人的劳动强度，为类似矿山工程提供了重要的技术参考。

[1] 古德生,李夕兵.现代金属矿床开采科学技术[M].北京:冶金工业出版社,2006.

[2] 于润沧.采矿工程师手册：下册[M].北京:冶金工业出版社,2009.

[3] 阳国盛，胡训华.分段凿岩阶段空场嗣后干式充填采矿法在黄沙坪矿的应用[J]．湖南有色金属，2010，24(6):1-5．

[4] 刘党权.分段凿岩阶段矿房采矿法在陕西太白金矿的应用[J]．黄金，2005，26(2):28-31．

[5] 赵国彦,郭子源,李启月,等.破碎矿体分段凿岩阶段嗣后充填采矿法实践[J].广西大学学报：自然科学版,2012(2):382-386.

2014-10-14)

余冬生(1987—)，男，助理工程师，100089 北京市海淀区长春桥路5号。