阶段矿房采矿法中深孔布置优化设计

阶段矿房采矿法中深孔布置优化设计

0中深孔阶段采场采矿法的地质特征随着中国采矿业的发展，中深孔落矿在金属矿山区得到广泛应用，中深孔设计对落矿效果的影响尤为重要。辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司(原辽宁省排山楼金矿,下简称排山楼金矿)针对排山楼金矿床的赋存条件,在深入调研和试验的基础上,通过对采场生产能力、材料消耗等方面比较论证,认为中深孔阶段矿房采矿法适合排山楼金矿开采技术条件与矿山生产规模相适应,并应用了上向垂直中深孔落矿、孔底起爆的回采方式。该回采方式具有作业强度小、安全系数高、采场生产能力大、回采工效高、经济效益显著等优点。排山楼金矿床为一大型蚀变岩型金矿床。矿体赋存于蚀变的糜棱岩中,地下开采的主要是T4矿体,走向长度200m左右,矿体平均倾角26°,平均厚度18m左右,总体走向北东,倾向北西。矿体在倾向上表现为上陡下缓,在走向上东陡西缓。矿体直接顶底围岩分别为白云质糜棱岩和黑云质斜长糜棱岩。金矿带内表内与表外矿、表外矿与围岩均为渐变过渡关系。矿岩石致密坚硬,抗压强度较大,矿岩稳固性好,硬度系数f=12～14。一般无需支护,矿石无自然性、无结块性。1中深孔设计1.1割立槽布置方案(1)深入施工现场,熟悉矿块采准设计施工情况,并详细掌握其实测图,以及地质关系。充分掌握客观情况的基础上,再结合采准设计思路,从总体上考虑中深孔的排位和切割立槽布置方案。(2)在实测的资料(测量与地质专业人员提供),采准、切割工程的平面图、剖面图、纵投影图上先确定出切割立槽的范围。(3)按选用的最小抵抗线(排间距),从切割立槽开始往两侧或一侧布置排位,邻近凿岩巷道端壁的1排炮孔应距端壁1.2m,才能施工最后1排孔,这是由YGZ-90型凿岩机所决定的。(4)在排位布置中,常有剩余一段不足1排间距,应根据实际情况进行统一调整,或补加一点凿岩巷。根据以上4个方面,则可确定出炮孔排位,并将其编号,绘制到平面图和纵投影图上。1.2位置划分(1)区分对象在同一平面上,若不只1条凿岩巷时,彼此炮孔控制的边界一般是比较均匀的,若遇到矿体边界时,通常控制到矿体边界。(2)两侧水平孔的划分在同一剖面上,圈定上下凿岩巷道之间的控制范围,以上层凿岩巷道两侧水平孔为界来划分,在实际中考虑到钻孔中的岩泥排出,这两个水平炮孔按不同的孔深、不同的倾角设计。当孔深<5m时,倾角为3°;当孔深5～8m时,倾角为5°;当孔深>8m时,倾角≥7°。1.3中深孔型构建(1)按平面图上的排位线,绘制各排的剖面图,在图上准确地反映所剖切的工程(0.7m以内)、矿体边界、较大的构造,以及确定的炮孔控制范围。(2)按剖面图上的切割立槽所控制的范围,它应满足靠切槽的第一排自由面,第一排应满足第二排自由面,以此类推。(3)确定架点高度。根据使用的中深孔YGZ-90型凿岩机,以及凿岩巷道(宽×高为2.7m×2.7m),中深孔架点高度确定为1.2m。(4)以架点高度1.2m为起点,在控制范围内作放射状布孔,先布边角孔(1#、4#、8#、11#),再按选用的孔底距添布其余炮孔,最后全面调整,使其均匀布置,见图1。(5)同排同段爆破的两条同层凿岩巷道相向部分的炮孔衔接,采用孔底交错布置,使它们都有0.5m的超深,但交错布置时,孔底与另一排炮孔保证有1.0m间距,防止钻进炮孔超深时,把另一排炮孔凿透。使炮孔分布趋于均匀,以减少大块,降低二次炸药消耗,见图2。(6)同排不同段或不同排也不同段的两条凿岩巷道上下、左右的衔接,在各自炮孔控制的边界间留1.0m的间隔。(7)炮孔的孔底距采空区、巷道或其他工程留0.8～2.0m间隔(这些工程都不能利用了)。(8)炮孔的孔底距耙道、各种井、运输巷道、联络道,以及需要保护的其他工程,应留大于4.0m的间隔。1.4爆破范围的测定(1)根据各排炮孔的剖面,再返到各平面图上,用线连接起来,成为一个闭合曲线,此曲线为各个平面图的爆破范围。(2)再根据各排炮孔的剖面图,返到纵投影图上,用线连接起来,可以一目了然的看清炮孔爆破范围。2爆炸参数的确定2.1小抵抗线爆破在应用中深孔落矿时,由于垂直扇形布孔,炸药分布不均,爆破后容易产生大块。为了降低大块产出率,在保持孔网面积S=aw(孔底距×最小抵抗线)和单位炸药消耗量(q)基本不变的情况下,减小最小抵抗线(w),增大孔底距(a),使炮孔的密集系数(m=a/w)为1.5～3.0。小抵抗线爆破,反射波增强,增加了自由面的矿岩片裂作用,也加强了径向裂隙的延伸,为后排炮孔爆破创造了良好的破碎条件。但是减小抵抗线,也存在一个合理界限,抵抗线过小,不能保证有较大的破碎体积,甚至炮孔之间可能残留脊部矿石。中国试验研究表明,最佳的抵抗线应为一般爆破法抵抗线的二分之一左右。这种爆破技术,可使爆破能均匀分布,爆破作用时间延长,改善了爆破效果,能显著地减小大块产出率,从而提高出矿效率,降低采矿成本。2.2爆炸参数选择(1)w=2.261.65m按炮孔直径确定最小抵抗线:对于坚硬岩石:w=(23～30)d(1)式中:w为最小抵抗线(m);d为炮孔直径,取55mm。将数值代入(1)式得,w=1.26～1.65m。按爆破一个孔需要的炸药量确定最小抵抗线:w=d7.85Δτmq−−−−−√w=d7.85Δτmq(2)式中:d为孔径(mm);Δ为装药密度,粒状硝铵炸药,取3.84kg/m;τ为装药系数,侧向崩矿、连续装药,取0.8;m为炮孔密集系数,对于扇形中深孔,取1.3(孔底);q为单位炸药消耗量,取0.65kg/t。将数值代入(2)式得,w=1.1m。根据以上计算,并参考国内类似矿山实际资料初选最小抵抗线为1.4m。(2)最小抵抗线确定中深孔矿块250mT4-10采,走向长40m,X勘探线布置浅孔切割立槽,采用浅孔留矿采矿法先形成切割立槽,然后以切割立槽为自由面,从切割立槽两侧逐排爆破中深孔。因此,炮孔排距即为最小抵抗线值。孔底距与最小抵抗线有以下关系:a=mw(3)式中:a为孔底距(m);m为炮孔密集系数,取1.5。计算得:a=2.1m。2.3最佳参数确定的对比试验在矿山生产实践中,对中深孔直径和最小抵抗线进行了优化。选取中深孔65mm、60mm、55mm3种直径。方案Ⅰ:最小抵抗线w=1.25m、孔底距a=2.1m;方案Ⅱ:最小抵抗线w=1.4m、孔底距a=1.8m。对方案Ⅰ、Ⅱ最小抵抗线进行对比试验。根据凿岩爆破成本、炸药单耗、大块率、出矿效率等指标综合评价,推荐炮孔直径60mm、最小抵抗线1.25m、孔底距2.1m为最佳参数。以矿房为崩矿相比较,小抵抗线、大孔底距爆破参数的矿房出矿二次破碎材料消耗比大抵抗线、小孔底距爆破参数的矿房出矿降低20%～35%,见表1。小抵抗线、大孔底距比大抵抗线、小孔底距的爆破崩矿块度更好,大块率低,出矿二次破碎节省费用0.352元/t,见表2。随着二次破碎工作量减少,相应地提高了生产效率和安全生产条件,并节约了生产成本。小抵抗线、大孔底距出矿台班效率提高了25%。2.4采购场的应用(1)爆破切割槽槽型落矿量14万t,在XIV勘探线布置浅孔切割立槽,用浅孔留矿采矿法先形成切割立槽,以切割立槽为自由面,逐排爆破切割立槽两侧中深孔。用YGT-90型凿岩机凿岩。凿岩效率25～35m/台班,一次爆破炸药单耗0.64kg/t,每米炮孔崩矿量4.5t/m,补偿空间系数14%。孔底起爆,限制空间挤压爆破,见图3。(2)爆破切割立槽落矿量3.7万t,在VII勘探线布置浅孔切割立槽,用浅孔留矿采矿法先形成切割立槽,以切割立槽为自由面,逐排爆破切割立槽两侧中深孔。用YGT-90凿岩机凿岩。凿岩效率25～35m/台班,一次爆破炸药单耗0.62kg/t,每米炮孔崩矿量4.4t/m,补偿空间系数15.5%。孔底起爆,限制空间挤压爆破。见图4。(3)孔底起爆、电子激光器爆破①中深孔布置参数:最小抵抗线1.25m;孔底距2.1m;炮孔直径60mm。②装填结构及起爆网络:孔内使用装药器装填粒状硝铵炸药,并用一个直径55mm药卷封堵粒状硝铵炸药,孔口采用间隔填塞(1.5～2.5m),孔底起爆,起爆药包为2#岩石炸药。起爆网络为非电导爆雷管孔内分段、孔外双非电导爆管传爆,电子激光器引爆。③爆破效果:采场采用30kW电耙出矿,出矿效率110～125t/台班,二次破碎单耗仅为0.058kg/t,采用振动放矿机,从溜矿井往1.6m3侧卸式矿车装矿,耙道通风由本生产中段进入新风,污风从耙道的回风井排入上中段。通过应用实践表明:最佳的最小抵抗线(排间距)1.25m、孔底距2.1m爆破参数,能显著地减小大块产出率,从而提高了出矿效率,降低了采矿成本。3炮孔的质量管理不到位。在执法排山楼金矿中深孔小抵抗浅、大孔距爆破参数经过多个采场的应用,到现在为止,共计落矿456800t。大块率及二次破碎单耗的降低,提高了出矿效率,保证了1800t/d的生产能力。井下中深孔布置结构在生产施工中还存在着两个问题:(1)YGT-90型凿岩机操作工人的责任心、业务水平有待提高。以孔深15.0m为例,倾角若偏差1°,孔底距就偏差262mm,这样的偏差将直接影响爆破质量。必须保证炮孔方位、倾角、孔深,按设