1、无底柱分段崩落法采矿切割拉槽方式探讨和应用姓 名：孔德华单 位：鲁中矿业有限公司申报专业：采矿高级工程师1个 人 简 历孔德华，男，1981 年 4 月出生，大学本科学历，测绘工程工学学士，函授矿业工程毕业，2005 年 7 月从山东科技大学地球科学物理学院毕业后，自主择业到鲁中矿业有限公司，被分配到小官庄铁矿质量计量科工作，从事采矿技术工作. 2006 年 5 月，调到小官庄铁矿二工区从事采矿技术管理工作，2012 年 11 月起担任二工区值班区长，2013 年 9 月起担任二工区副区长，从事工区采矿技术管理工作，2015 年 9 月调入小官庄铁矿一工区担任副区长，从采矿安全生产管理工作。2
2、目 录1. 前言32. 工程地质条件及爆破参数现状33. 爆破参数确定43.1 倾斜扇形孔逐排抬高法43.1.1 最小抵抗线53.1.2 孔底距53.1.3 微差爆破53.1.4 微差爆破73.1.5 效果评价73.2 切割井拉槽53.2.1 具体设计方案83.2.2 效果评价93.3 切割巷拉槽104中深孔爆破效果的改善114.1 为中深孔创造有利的条件114.2 优化爆破参数114.3 改善爆破工艺115. 结 语123无底柱分段崩落法采矿切割拉槽方式探讨和应用摘要: 本课题以鲁中矿业有限公司小官庄铁矿北区无底柱分段崩落法切割拉槽为研究对象，注重实际应用，结合理论进行爆破参数的优化，使采准
3、切割拉槽切合实际，即达到拉槽效果，保证安全可靠，又能减少大块产出率、降低巷道消耗，同时节约成本。关键词: 中深孔 切割井 最小抵抗线 中深孔爆破1.前言小官庄铁矿隶属于鲁中矿业有限公司，该矿属于热液接触交代矽卡岩型矿床，矿体赋存条件复杂，具有埋藏深、矿岩松破、倾角缓、地压大等特点，是国内有名的难采矿山。采矿方法主要为无底柱分段崩落法。小官庄铁矿采用的采矿方法为无底柱分段崩落法采矿，中段高度50 米，分段高度和间距主要为 12.5 米。中深孔爆破是无底柱分段崩落法落矿的主要方式之一，中深孔爆破效果的质量直接关系到采矿的回采率、炸药单耗、矿石爆破块度等。采准巷道切割拉槽是采区矿块回采的基础工作，是
4、中深孔爆破落矿第一步。切割拉槽效果的好坏，关系到后续深孔采矿的效率。随着采矿的不断延伸，地质条件复杂、分之符合增多，矿体位移较大，单一的拉槽方式不在适应目前的采矿工作。为了提高深孔落矿的效率，提高矿石回采率，使用符合矿体形4态和有效降低成本的拉槽方式，是采矿生产中必须考虑的问题。2.工程地质条件和深孔参数北区矿体走向为 NNE，倾向 WN 向。矿体形态较为复杂，分枝复合现象较多，多呈层状和似层状产出，少数呈扁豆状、囊状产出。矿体分带较为明显，基本与本矿规律相符，分为上盘、中盘和下盘三部分，其中以上、中盘矿体为大，上盘较为完整，而下盘基本为零星、零散的小矿体，且品位较低，三条矿化带基本以闪长岩、
5、闪长玢岩为界分开。矿体倾角变化不一，上盘较缓，下盘较陡，上盘 10 至20（度）不等，下盘 50 至 80（度）不一，矿体上盘为角岩和红板岩覆盖，下盘为闪长岩、闪长玢岩依托。北区主要构造为 F3断层，走向为北西 30 度，倾向北东，倾角 70 度左右，长达一公里，垂直断距约 5080 米，水平断距为 50 至 100 米，东盘下降南移，为一正断层，断层破碎带宽度 1 米至 10 米不等，形成时期为成矿前，但成矿后，又有活动，破碎带据推测南东部落差小，无明显标志层，破碎带相对较窄，向北破碎带宽，且又有部分矿体被断层所切,对采矿造成影响。矿石类型主要有致密块状、块状、浸染状、蜂窝状等。3.切割拉槽
6、方式无底柱分段崩落法采矿拉槽方式主要有倾斜扇形炮孔逐排抬高法、切割井拉槽法，还有配合以上两种方法的切巷拉槽法。3.1 倾斜扇形炮孔逐排抬高法倾斜扇形炮孔逐排抬高法，就是根据地质资料设计巷道长度，利用已掘巷道做为补偿空间的爆破拉槽法。决定此法爆破效果的主要参5数有，最小抵抗线、孔底距和爆破方式。3.1.1 最小抵抗线最小抵抗线 W 是爆破参数中最重要的参数之一，通常根据钻孔直径、矿岩特性、炸药威力以及对矿岩的破碎程度等要求而定，可按以下公式计算 1：w=d 0.785/()mq式中：d-孔径，m; -装药密度，kg/m 3；-炮孔装药系数；m-孔底密集；q-炸药单耗，kg/m 3。小官庄铁矿北区
7、钻孔直径 d0.07m，压风装填粘性粒状铵油炸药的密度 1.01.110 3kg/m3，炮孔装药系数 0.80.85，孔 底密集系数 m=1.21.6，设计炸药单耗 q=0.51.0kg/m 3，故w=1.21.8m。3.1.2 孔底距扇形中深孔孔间距有孔底距和孔口距之分，孔底距是指从较浅炮孔的孔底至相邻较深炮孔的垂直距离，在设计中用来控制同排炮孔密集度。孔口距是指从堵塞较深炮孔装药底面至相邻堵塞较浅的炮孔的垂直距离，它是调节孔口装药密集度的指标，孔底距 a 可采用下式 1：amW，来确定，参照同类矿山经验，结合本矿的岩性特征取密集系数 m=1.21.6，可采用 2.2m2.6m。3.1.3
8、微差爆破小官庄铁矿井下中深孔爆破一般采用的单排孔间微差挤压爆破，微差爆破是指将炮孔分组以毫秒级的时间间隔顺序起爆的爆破方法，6孔间微差爆破是将同排起爆方式改为同排各孔间（或各组）采用不同段别起爆，形成时间差。由于各组炮孔间存在时间差，相互间的高压叠加面积下降，避免了孔间径向裂隙过早拉开，爆破能量过早逸出，提高了爆能利用率。后段爆破的矿岩在爆破能量的作用下，与前段爆破的矿岩相互挤压，碰撞时间加长，有利于减少大块产出率。另外因时间差的原因，使得孔口的一次爆破能量不过于集中，对于保护眉线以及减少对后排炮孔的破坏都有好处，也可减少孔口部位矿岩过于破碎。孔间微差间隔时间是影响爆破效果的关键因素。确定合理
9、的微差间隔时间应以矿岩开始位移的时间为依据，即要求前段炮孔爆破后使矿岩产生的水平方向的位移为后段炮孔爆破提供新的自由面和良好的补偿空间。因此，合理的延迟起爆时间必须大于矿岩开始移动的时间，如果太长，则起不到“挡墙”的作用；如果太短，则由于矿岩水平移动受到限制，得不到良好的破碎效果。根据下面经验公式可计算得出微差间隔时间 3：t=5KW/(c10 5 +2.5)t式中：t合理的孔间间隔时间，ms；K合理的孔间微差间隔时间范围系数，取 100200；W最小抵抗线，m；矿岩密度，取 3.46103g/cm3;c 矿岩纵波速度，取 3500m/s；t时间误差，取 5ms。7通过计算适合小官庄铁矿的孔间
10、微差时间为 1013ms,但向松散体挤压爆破条件下，爆破间隔时间应大于此值，在实际应用中所取微差间隔时间为 2550ms。3.1.4 北区-462 水平 26#进路设计方案北区-462 水平 26#进路断面 10.66m2试，地质资料如上图所示。由于矿体倾角较缓，所以采用倾斜扇形孔逐排抬高的拉槽方法。根据最小抵抗线的要求，设计第一排前倾 40 度，炮孔的边孔角取 50 度，自掌子面后退 8 到 10 米。设计如图 1 所示， 14 排设计如图 2 所示。3.1.5 效果评价北区-462 水平 23#进路倾斜扇形炮孔切割拉槽消耗巷道 19.8 米，8中深孔约 1300 米。不难看出此法消耗巷道较
11、多，设计中深孔量较大，消耗粘性炸药数量较大，而且岩石混入较多，贫化率较高，但优点是适用性较强。对于矿体形态复杂，零星矿体，边缘矿体，矿体倾角较缓，此法比较实用。3.2 切割井拉槽切割井拉槽，就是利用预先掘进切割井形成的自由面，做为补偿空间，进行切割拉槽的一种方法。3.2.1 具体设计方案北区-473 水平 17#地质资料如下图。从资料可以看出，矿体较陡，如果按照倾斜扇形炮孔逐排抬高的方法进行切割拉槽，为了减少矿石损失，必须多掘进巷道，直到掘出矿体外。也可在进路顶端设计一切割井，利用中深孔爆破成井的方法，在端面形成爆破空间，进而拉槽落矿。具体设计如下。A 切割井设计均采用中深孔台车或者 YGZ-
12、90 台架施工中深孔，并装药一次爆破成井。B 施工顺序 根据地质剖面图测量矿体高度 确定切割井位置 点眼布置炮孔 凿岩施工中深 孔装药联线爆破 根据成井9效果设计中深孔切割排。C 根据设计图纸点眼布置炮孔后，中深孔台车或者台架依据分段先后顺序施工空孔和装药孔。中深孔施工孔深见爆破参数表，空孔超深装药孔 1m。D 凿岩爆破 采用 BQF-100B 装药器，反向连续装药结构。起爆采用起爆器，其起爆顺序为：起爆器 传爆管 导爆管 秒差雷管 粘性炸药。掏槽眼、辅助眼、周边眼依次起爆。3.2.2 效果评价无底柱分段崩落法切割拉槽采用的传统逐排抬高的方式，应用于10急倾斜厚大矿体时有一定的弊端，会造成矿石
13、损失等严重的资源浪费，即便是脉外施工切割孔或者是应用于薄矿体时，也均会造成材料、机具浪费、矿石贫化等现象。节能降耗、科技将本是近年来矿山面对当前严峻市场形势，降低生产成本、提高市场竞争力而采取的重要措施。必须从生产的各个环节着手，安全的前提下采取一切可行的措施，提高效率。北区-462 水平 17#进路切割井切割拉槽消耗巷道约 5 米，中深孔约 800 米，另一条切割井 710 米。通过计算，每条进路节约 7000 多元。根据实践可以得出，脉内拉槽比脉外拉槽少掘 4 米巷道，少凿300 米中深孔，所以，在地质资料符合的情况下，改由脉内拉槽将十分有益。但是，切割井开始设计开凿空间较小，后期还要进行
14、进一步的扩帮施工，以满足切割拉槽的需要。3.3 切巷拉槽法切巷拉槽法是根据地质资料矿体的形态，在上盘设计一条沿矿体走向的横巷，利用切割巷回采爆破形成的自由补偿空间，进行矿块的回采。如图所示，北区-462 水平 72 矿块，上盘矿体沿走向比较平缓，采准巷道设计长度基本一致，所以在上盘设计一条横巷进行回采。11切巷拉槽法并不是单一的拉槽采矿方法，而是几种方法的结合，他可配合倾斜扇形孔逐排抬高法，也可结合切井拉槽法进行。优点是少掘采准巷道，节省材料、人工，降低了劳动强度，减少了贫化。4、中深孔爆破效果的改善中深孔爆破是无底柱分段崩落法采矿的关键因素，其爆破效果的好坏直接决定着回采落矿工作的效率。在切
15、割拉槽期间，无论什么施工方式，倾斜扇形孔、切割天井等，都要进行中深孔的爆破，所以回采阶段的每个环节都要加强深孔爆破的管理。4.1 为中深孔爆破创造有利的条件良好的爆破条件与爆破质量的改善有着密切的关系：必须保证第一排深孔落矿的补偿空间系数控制在 1520。垂直切割自由边界必须大于深孔的孔底端边界。以保证深孔落矿时有完整的、足够的自由面，减少夹制性。每个深孔既要用雷管主爆，又要用导爆索作辅助起爆。以确保起爆和传爆的可靠性。对全部深孔要清洗干净，严格验收。对不合格深孔，发现后要处理确保每个炮孔都能装好药，深孔合格率要达 95以上。4.2 优化爆破参数12爆破参数的优化主要是指单位炸药消耗量、最小抵
16、抗线、微差爆破时间间隔、炮孔密集系数的合理确定。这在上文已经计算，不在详述。4.3 改进爆破工艺提高炮孔装药密度。采取提高孔底装药密度和炸药消耗量。减小孔口不必要的炸药消耗；加强深孔堵塞。加强堵塞可使岩石中爆炸气体的作用发挥得更好，在其它条件相同的情况下，与不堵塞相比，堵塞能提高爆破效果 10以上，降低炸药消耗量 10以上。尽管在深孔爆破效果上取得一些进步，但还存在着一些不足，如：中深孔的工程量偏大，这在以后的设计及生产实践中要进一步优化。因爆破理论的不完善，采用纯理论公式可能与实际相差过大。采用纯经验公式又有一定的局限性。在目前情况下，依据一定的理论指导，从实践中探索出半经验半理论的公式更接
17、近实际。这要求深入开展更加扎实的工作才可。5.结语在矿山地下开采中，无底柱分段崩落法切割拉槽方法形式不一而足，可根据具体的情况进行专门的设计。倾斜扇形孔逐排法切割拉槽设计比较简便，安全性较高，施工方便，但是成本较高；切割井拉槽法设计相对复杂，但是针对性较强，适合矿体较陡的巷道，特别是能够降低贫化，节约成本；切巷拉槽法主要针对矿块而言，适合多进路联合拉槽。总之，小官庄铁矿随着回采的深入，矿体形态变得复杂，分之符合增多，只有找到合适的拉槽方法，才能在保证安全的情况下，13提高生产率和降低品化率，降低成本。参考文献：1：采矿手册.编委会采矿手册（第 2 卷）M.北京工业出版社.1992.2：钮强岩石爆破机理M.沈阳：东北工学院出版社，1990.3：冯明武非电多段微差起爆网路在地下矿挤压爆破中的应用J.工程爆破,2002(12)：22-24.4：周源中深孔爆破在生产中效果的改善J.凿岩机械气动工具,2009(1)：60-62.
