階段礦房采礦法中深孔布置優(yōu)化設(shè)計(jì)

階段礦房采礦法中深孔布置優(yōu)化設(shè)計(jì)

0中深孔階段采場(chǎng)采礦法的地質(zhì)特征隨著中國(guó)采礦業(yè)的發(fā)展，中深孔落礦在金屬礦山區(qū)得到廣泛應(yīng)用，中深孔設(shè)計(jì)對(duì)落礦效果的影響尤為重要。遼寧排山樓黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司(原遼寧省排山樓金礦,下簡(jiǎn)稱排山樓金礦)針對(duì)排山樓金礦床的賦存條件,在深入調(diào)研和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過對(duì)采場(chǎng)生產(chǎn)能力、材料消耗等方面比較論證,認(rèn)為中深孔階段礦房采礦法適合排山樓金礦開采技術(shù)條件與礦山生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng),并應(yīng)用了上向垂直中深孔落礦、孔底起爆的回采方式。該回采方式具有作業(yè)強(qiáng)度小、安全系數(shù)高、采場(chǎng)生產(chǎn)能力大、回采工效高、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。排山樓金礦床為一大型蝕變巖型金礦床。礦體賦存于蝕變的糜棱巖中,地下開采的主要是T4礦體,走向長(zhǎng)度200m左右,礦體平均傾角26°,平均厚度18m左右,總體走向北東,傾向北西。礦體在傾向上表現(xiàn)為上陡下緩,在走向上東陡西緩。礦體直接頂?shù)讎鷰r分別為白云質(zhì)糜棱巖和黑云質(zhì)斜長(zhǎng)糜棱巖。金礦帶內(nèi)表內(nèi)與表外礦、表外礦與圍巖均為漸變過渡關(guān)系。礦巖石致密堅(jiān)硬,抗壓強(qiáng)度較大,礦巖穩(wěn)固性好,硬度系數(shù)f=12～14。一般無需支護(hù),礦石無自然性、無結(jié)塊性。1中深孔設(shè)計(jì)1.1割立槽布置方案(1)深入施工現(xiàn)場(chǎng),熟悉礦塊采準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工情況,并詳細(xì)掌握其實(shí)測(cè)圖,以及地質(zhì)關(guān)系。充分掌握客觀情況的基礎(chǔ)上,再結(jié)合采準(zhǔn)設(shè)計(jì)思路,從總體上考慮中深孔的排位和切割立槽布置方案。(2)在實(shí)測(cè)的資料(測(cè)量與地質(zhì)專業(yè)人員提供),采準(zhǔn)、切割工程的平面圖、剖面圖、縱投影圖上先確定出切割立槽的范圍。(3)按選用的最小抵抗線(排間距),從切割立槽開始往兩側(cè)或一側(cè)布置排位,鄰近鑿巖巷道端壁的1排炮孔應(yīng)距端壁1.2m,才能施工最后1排孔,這是由YGZ-90型鑿巖機(jī)所決定的。(4)在排位布置中,常有剩余一段不足1排間距,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整,或補(bǔ)加一點(diǎn)鑿巖巷。根據(jù)以上4個(gè)方面,則可確定出炮孔排位,并將其編號(hào),繪制到平面圖和縱投影圖上。1.2位置劃分(1)區(qū)分對(duì)象在同一平面上,若不只1條鑿巖巷時(shí),彼此炮孔控制的邊界一般是比較均勻的,若遇到礦體邊界時(shí),通?？刂频降V體邊界。(2)兩側(cè)水平孔的劃分在同一剖面上,圈定上下鑿巖巷道之間的控制范圍,以上層鑿巖巷道兩側(cè)水平孔為界來劃分,在實(shí)際中考慮到鉆孔中的巖泥排出,這兩個(gè)水平炮孔按不同的孔深、不同的傾角設(shè)計(jì)。當(dāng)孔深<5m時(shí),傾角為3°;當(dāng)孔深5～8m時(shí),傾角為5°;當(dāng)孔深>8m時(shí),傾角≥7°。1.3中深孔型構(gòu)建(1)按平面圖上的排位線,繪制各排的剖面圖,在圖上準(zhǔn)確地反映所剖切的工程(0.7m以內(nèi))、礦體邊界、較大的構(gòu)造,以及確定的炮孔控制范圍。(2)按剖面圖上的切割立槽所控制的范圍,它應(yīng)滿足靠切槽的第一排自由面,第一排應(yīng)滿足第二排自由面,以此類推。(3)確定架點(diǎn)高度。根據(jù)使用的中深孔YGZ-90型鑿巖機(jī),以及鑿巖巷道(寬×高為2.7m×2.7m),中深孔架點(diǎn)高度確定為1.2m。(4)以架點(diǎn)高度1.2m為起點(diǎn),在控制范圍內(nèi)作放射狀布孔,先布邊角孔(1#、4#、8#、11#),再按選用的孔底距添布其余炮孔,最后全面調(diào)整,使其均勻布置,見圖1。(5)同排同段爆破的兩條同層鑿巖巷道相向部分的炮孔銜接,采用孔底交錯(cuò)布置,使它們都有0.5m的超深,但交錯(cuò)布置時(shí),孔底與另一排炮孔保證有1.0m間距,防止鉆進(jìn)炮孔超深時(shí),把另一排炮孔鑿?fù)?。使炮孔分布趨于均?以減少大塊,降低二次炸藥消耗,見圖2。(6)同排不同段或不同排也不同段的兩條鑿巖巷道上下、左右的銜接,在各自炮孔控制的邊界間留1.0m的間隔。(7)炮孔的孔底距采空區(qū)、巷道或其他工程留0.8～2.0m間隔(這些工程都不能利用了)。(8)炮孔的孔底距耙道、各種井、運(yùn)輸巷道、聯(lián)絡(luò)道,以及需要保護(hù)的其他工程,應(yīng)留大于4.0m的間隔。1.4爆破范圍的測(cè)定(1)根據(jù)各排炮孔的剖面,再返到各平面圖上,用線連接起來,成為一個(gè)閉合曲線,此曲線為各個(gè)平面圖的爆破范圍。(2)再根據(jù)各排炮孔的剖面圖,返到縱投影圖上,用線連接起來,可以一目了然的看清炮孔爆破范圍。2爆炸參數(shù)的確定2.1小抵抗線爆破在應(yīng)用中深孔落礦時(shí),由于垂直扇形布孔,炸藥分布不均,爆破后容易產(chǎn)生大塊。為了降低大塊產(chǎn)出率,在保持孔網(wǎng)面積S=aw(孔底距×最小抵抗線)和單位炸藥消耗量(q)基本不變的情況下,減小最小抵抗線(w),增大孔底距(a),使炮孔的密集系數(shù)(m=a/w)為1.5～3.0。小抵抗線爆破,反射波增強(qiáng),增加了自由面的礦巖片裂作用,也加強(qiáng)了徑向裂隙的延伸,為后排炮孔爆破創(chuàng)造了良好的破碎條件。但是減小抵抗線,也存在一個(gè)合理界限,抵抗線過小,不能保證有較大的破碎體積,甚至炮孔之間可能殘留脊部礦石。中國(guó)試驗(yàn)研究表明,最佳的抵抗線應(yīng)為一般爆破法抵抗線的二分之一左右。這種爆破技術(shù),可使爆破能均勻分布,爆破作用時(shí)間延長(zhǎng),改善了爆破效果,能顯著地減小大塊產(chǎn)出率,從而提高出礦效率,降低采礦成本。2.2爆炸參數(shù)選擇(1)w=2.261.65m按炮孔直徑確定最小抵抗線:對(duì)于堅(jiān)硬巖石:w=(23～30)d(1)式中:w為最小抵抗線(m);d為炮孔直徑,取55mm。將數(shù)值代入(1)式得,w=1.26～1.65m。按爆破一個(gè)孔需要的炸藥量確定最小抵抗線:w=d7.85Δτmq?????√w=d7.85Δτmq(2)式中:d為孔徑(mm);Δ為裝藥密度,粒狀硝銨炸藥,取3.84kg/m;τ為裝藥系數(shù),側(cè)向崩礦、連續(xù)裝藥,取0.8;m為炮孔密集系數(shù),對(duì)于扇形中深孔,取1.3(孔底);q為單位炸藥消耗量,取0.65kg/t。將數(shù)值代入(2)式得,w=1.1m。根據(jù)以上計(jì)算,并參考國(guó)內(nèi)類似礦山實(shí)際資料初選最小抵抗線為1.4m。(2)最小抵抗線確定中深孔礦塊250mT4-10采,走向長(zhǎng)40m,X勘探線布置淺孔切割立槽,采用淺孔留礦采礦法先形成切割立槽,然后以切割立槽為自由面,從切割立槽兩側(cè)逐排爆破中深孔。因此,炮孔排距即為最小抵抗線值?？椎拙嗯c最小抵抗線有以下關(guān)系:a=mw(3)式中:a為孔底距(m);m為炮孔密集系數(shù),取1.5。計(jì)算得:a=2.1m。2.3最佳參數(shù)確定的對(duì)比試驗(yàn)在礦山生產(chǎn)實(shí)踐中,對(duì)中深孔直徑和最小抵抗線進(jìn)行了優(yōu)化。選取中深孔65mm、60mm、55mm3種直徑。方案Ⅰ:最小抵抗線w=1.25m、孔底距a=2.1m;方案Ⅱ:最小抵抗線w=1.4m、孔底距a=1.8m。對(duì)方案Ⅰ、Ⅱ最小抵抗線進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。根據(jù)鑿巖爆破成本、炸藥單耗、大塊率、出礦效率等指標(biāo)綜合評(píng)價(jià),推薦炮孔直徑60mm、最小抵抗線1.25m、孔底距2.1m為最佳參數(shù)。以礦房為崩礦相比較,小抵抗線、大孔底距爆破參數(shù)的礦房出礦二次破碎材料消耗比大抵抗線、小孔底距爆破參數(shù)的礦房出礦降低20%～35%,見表1。小抵抗線、大孔底距比大抵抗線、小孔底距的爆破崩礦塊度更好,大塊率低,出礦二次破碎節(jié)省費(fèi)用0.352元/t,見表2。隨著二次破碎工作量減少,相應(yīng)地提高了生產(chǎn)效率和安全生產(chǎn)條件,并節(jié)約了生產(chǎn)成本。小抵抗線、大孔底距出礦臺(tái)班效率提高了25%。2.4采購(gòu)場(chǎng)的應(yīng)用(1)爆破切割槽槽型落礦量14萬t,在XIV勘探線布置淺孔切割立槽,用淺孔留礦采礦法先形成切割立槽,以切割立槽為自由面,逐排爆破切割立槽兩側(cè)中深孔。用YGT-90型鑿巖機(jī)鑿巖。鑿巖效率25～35m/臺(tái)班,一次爆破炸藥單耗0.64kg/t,每米炮孔崩礦量4.5t/m,補(bǔ)償空間系數(shù)14%。孔底起爆,限制空間擠壓爆破,見圖3。(2)爆破切割立槽落礦量3.7萬t,在VII勘探線布置淺孔切割立槽,用淺孔留礦采礦法先形成切割立槽,以切割立槽為自由面,逐排爆破切割立槽兩側(cè)中深孔。用YGT-90鑿巖機(jī)鑿巖。鑿巖效率25～35m/臺(tái)班,一次爆破炸藥單耗0.62kg/t,每米炮孔崩礦量4.4t/m,補(bǔ)償空間系數(shù)15.5%。孔底起爆,限制空間擠壓爆破。見圖4。(3)孔底起爆、電子激光器爆破①中深孔布置參數(shù):最小抵抗線1.25m;孔底距2.1m;炮孔直徑60mm。②裝填結(jié)構(gòu)及起爆網(wǎng)絡(luò):孔內(nèi)使用裝藥器裝填粒狀硝銨炸藥,并用一個(gè)直徑55mm藥卷封堵粒狀硝銨炸藥,孔口采用間隔填塞(1.5～2.5m),孔底起爆,起爆藥包為2#巖石炸藥。起爆網(wǎng)絡(luò)為非電導(dǎo)爆雷管孔內(nèi)分段、孔外雙非電導(dǎo)爆管傳爆,電子激光器引爆。③爆破效果:采場(chǎng)采用30kW電耙出礦,出礦效率110～125t/臺(tái)班,二次破碎單耗僅為0.058kg/t,采用振動(dòng)放礦機(jī),從溜礦井往1.6m3側(cè)卸式礦車裝礦,耙道通風(fēng)由本生產(chǎn)中段進(jìn)入新風(fēng),污風(fēng)從耙道的回風(fēng)井排入上中段。通過應(yīng)用實(shí)踐表明:最佳的最小抵抗線(排間距)1.25m、孔底距2.1m爆破參數(shù),能顯著地減小大塊產(chǎn)出率,從而提高了出礦效率,降低了采礦成本。3炮孔的質(zhì)量管理不到位。在執(zhí)法排山樓金礦中深孔小抵抗淺、大孔距爆破參數(shù)經(jīng)過多個(gè)采場(chǎng)的應(yīng)用,到現(xiàn)在為止,共計(jì)落礦456800t。大塊率及二次破碎單耗的降低,提高了出礦效率,保證了1800t/d的生產(chǎn)能力。井下中深孔布置結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)施工中還存在著兩個(gè)問題:(1)YGT-90型鑿巖機(jī)操作工人的責(zé)任心、業(yè)務(wù)水平有待提高。以孔深15.0m為例,傾角若偏差1°,孔底距就偏差262mm,這樣的偏差將直接影響爆破質(zhì)量。必須保證炮孔方位、傾角、孔深,按設(shè)