孔口預留間隔裝藥在司家營鐵礦的應用

劉汝勇 葉會師 王 寧

(河北鋼鐵集團礦業公司灤縣司家營鐵礦有限公司)

裝藥結構是調整炸藥能量分布和控制爆破效果的重要手段［1］。為提高爆破效果，很多學者通過理論分析、數值模擬及現場試驗，采用空氣間隔裝藥可降低爆破生產成本、改善爆破效果、降低爆破振動效應［2］。鑒于此，灤縣司家營鐵礦在地下采場中深孔爆破中，進行了孔口預留間隔裝藥試驗，探討了在不同地質結構、礦石硬度情況下的孔口預留間隔裝藥爆破技術的可行性。

1 簡介

灤縣司家營鐵礦有限公司隸屬于河北鋼鐵集團，是大型礦山采選聯合企業，礦區鐵礦石產于前震旦系變粒巖中屬鞍山式沉積變質鐵礦床。以勘探線劃分為北區和南區，其中北區位于S6～N34勘探線，全長為4 km。一期工程主要開發北區的Ⅱ、Ⅲ采場。Ⅱ采場設計采用露天開采，Ⅲ采場設計采用地下開采，位于S6～N4勘探線。采用豎井與斜坡道聯合開拓方式，設計開采能力200萬t/a，已開拓至－180 m水平。采用無底柱分段崩落采礦法開采，中段高度 60 m，分段高度 12 m，進路間距12.5 m，2 m3電動鏟運機出礦。采場爆破采用BCJ4型混裝乳化炸藥車進行現場裝藥及爆破作業。

2 采礦爆破現狀

2.1 中深孔爆破

原中深孔落礦工藝采用YGZ-90型鑿巖機配TJ25臺架，在分段巷道中穿鑿直徑60 mm垂直上向扇形中深孔，BQF-100型裝藥器現場裝藥，中深孔爆參數見表1，中深孔爆破設計見圖1。由于裝藥人員操作水平參差不齊和返粉率高影響，為保證裝藥密度，預留孔口長度達不到1.5 m，用半秒延期導爆管起爆網絡，落礦過程中經常出現眉線破壞、覆蓋層過早下降、火工品消耗高、下排孔裝藥困難等現象。特別是眉線破壞后，下排炮孔處頂板抬升且破碎，穩固性變差，給安全生產帶來隱患。

表1 中深孔爆破參數

圖1 中深孔爆破設計(單位:m)

2.2 原因分析

裝藥過程中孔口預留填塞長度不合理，造成爆破時對眉線沖擊較大，使眉線破壞嚴重;不掌握現場巖石地質結構，裝藥時未考慮裂隙、節理、斷層及加泥層對沖擊波的影響。

3 孔口預留間隔裝藥

針對以上井采中深孔爆破存在的問題，除邊孔及中心孔裝藥較滿外，其余各孔間距控制在1/2孔底距之內［3］;為避免眉線破壞導致的一系列問題，采用現場混裝乳化炸藥車在地面站將炸藥半成品裝滿后，開至地下爆破現場進行炸藥混制，每孔定量裝藥，實現孔口空孔間隔預留裝藥。該炸藥為黏稠膏狀，能有效掛在上向孔壁上，實現耦合裝藥，裝藥過程中無掉落炸藥現象，提高了線裝藥密度，改善了爆破效果，降低了采場大塊率，改善了礦石回采率經濟技術指標［4］。

3.1 孔口預留間隔裝藥參數優化設計

結合現場情況，通過在采場進行大量試驗，收集每排爆破位置的每排裝藥量、每孔裝藥量、孔口預留裝藥長度、爆破材料消耗量、采場大塊數量等相關數據，經過分析，優化調整中深孔爆破方案，在孔口間隔預留不同的裝藥長度，空孔長度取值為2.5～5 m，孔口孔間裝藥距離控制在1/2的孔底距范圍之內，下排炮孔眉線得到有效保護，在保證爆破后滿足鏟裝要求礦石塊度的前提下，炸藥單耗明顯降低，回采率、貧化率指標得到改善提高。優化后中深孔爆破參數見表2。

3.2 建立中深孔爆破參數數據庫

通過對不同礦石類型、不同礦巖硬度系數、地質結構中深孔鉆鑿驗收數據的收集及爆破前透孔實際數據進行分組試驗爆破，將收集到的大量試驗數據，如原生礦、氧化礦、斷層、破碎帶、炮孔完好、炮孔破壞等不同情況進行分析總結，建立中深孔爆破參數數據庫，為該礦及同類型中深孔爆破提供數據支撐。

表2 優化后孔口預留間隔裝藥中深孔爆破參數

4 結語

孔口預留間隔裝藥技術經過司家營鐵礦的應用及改進，使井采車間爆破中存在的眉線破壞問題得到基本解決，經濟參數得到明顯改善:炸藥單耗由原來的0.81 kg/t下降到0.62 kg/t，回采率提高了7.8個百分點。從試驗結果看，仍有改善的可能，但要注意中間孔預留長度的控制，避免“搭橋”爆破事故的發生。同時爆破參數的選取除了和地質條件有關外，還受其他條件的影響，要具體問題具體分析，不能照抄照搬。

［1］ 朱紅兵.空氣間隔裝藥爆破機理及理論研究［D］.武漢:武漢大學，2006.

［2］ 張潔升.底部空氣柱緩沖裝藥結構在底板找平爆破中的應用研究［J］.爆破，2011，28(3):46-49.

［3］ 解世俊.金屬礦床地下開采［M］北京:冶金工業出版社，1992.

［4］ 劉犀斌，王勝利.現場混裝乳化炸藥技術在司家營地下鐵礦的應用［J］.現代礦業，2011(10):80-81.