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1、某铁矿中深孔爆破工艺优化研究汪 洋1, 潘尔斌1, 郑伯坤2, 李向东2(1.山东盛大矿业有限公司, 山东 莱州市 2 6 1 4 3 9;2.长沙矿山研究院有限责任公司,湖南 长沙 4 1 0 0 1 2)摘 要: 详细阐述了中深孔孔底逐孔起爆技术在某铁矿的试验、 应用情况和取得的技术经济效果。实践经验证明, 对于破碎矿体落矿, 中深孔孔底逐孔起爆技术效果较好, 该技术对类似矿山具有一定推广价值。关键词: 中深孔爆破; 孔底起爆; 逐孔起爆; 控制爆破1 矿山概况某铁矿位于莱州市土山镇和平度灰埠镇的交界处, 为一座采、 选、 冶一体化的矿山, 年处理矿石1 1 0万t。矿山拥有2个矿带,7个
2、矿体, 矿体平均厚度为1 3. 4 9m,T F e平均品位为2 8. 9 7%, 金属矿物主要为磁铁矿, 其次为黄铁矿、 菱铁矿、 赤铁矿和褐铁矿。该矿床整体呈东北西南走向, 平均倾角为1 8 ,矿体顶板为散体结构, 岩石稳定性差; 矿体岩性不均一, 完整性和矿体稳定性差, 易受风水侵蚀, 矿石自身有碎涨性。矿山目前采用无底柱分段崩落采矿法。中深孔爆破采用普通孔口分段起爆方式, 由于矿岩破碎, 造成眉线破坏严重, 后排炮孔塌孔、 变形、 错孔等现象较多。炮孔只能部分装药, 造成装药不到位, 势必会形成悬顶而无法采下全部矿石, 不但上阶段留下的矿石无法回收, 本阶段矿石由于悬顶也无法全部回收,
3、 并提前导致废石的混入, 造成矿石损失贫化加大, 矿石回采率仅为7 5%, 贫矿率达到了3 0%。2 中深孔爆破方案矿山目前中深孔采场宽度为2 0m, 分段高度1 0m, 中深孔孔深为1 01 5m。采用Y G Z-9 0型钻 机, 钻头直径6 0mm。排距为3. 2m, 孔底距4m。鉴于孔底起爆技术在国内外矿山的广泛应用且取得良好效果, 针对某铁矿的开采技术条件及开采现状,矿山开展了中深孔爆破工艺优化试验, 提出采用中深孔孔底逐孔起爆控制爆破技术。(1)装药起爆位置由原来的孔口改为孔底, 装 药结构见图1。传爆方向也由原来的从孔口至孔底变为从孔底到孔口。孔底起爆增加爆炸产生的冲击波的作用时间
4、, 通常孔口起爆为确保可靠传爆, 采用全孔布置导爆索, 在起爆瞬间由于导爆索传爆速度远高于炸药, 故全孔炸药几乎同时起爆, 爆轰作用于岩体的时间较短。孔底起爆冲击波传向自由面, 在起爆后产生的冲击波受到较长距离的孔壁和后方装药的约束, 其爆炸能量更多地作用于岩体, 随后方炸药的起爆, 形成一高压区使爆破能量传向岩体, 孔底起爆避免了孔口起爆的冲击波孔口逸散现象, 减少了对眉线的破坏。在爆破冲击波不断作用岩体的过程中, 叠加的应力波传向岩体自由面, 利于岩石的破碎。图1 单孔装药结构示意(2)采用同排逐孔起爆技术, 单排炮孔分段如 图2所示。在同排炮孔分别采用不同延期时间, 但通常位于一排或一列
5、中的炮孔具有相同的延期时间间隔。从起爆点开始, 二维平面内每个炮孔的起爆时间按孔、 排间延期时间累加实现, 相对于周围炮孔各自独立起爆。这样, 爆破过程在时空发展上按某I S S N1 6 7 1-2 9 0 0 C N4 3-1 3 4 7/T D 采矿技术 第1 2卷 第5期 M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l . 1 2,N o . 5 2 0 1 2年9月 S e p . 2 0 1 2一起爆走时线向前推进, 直至爆破过程完毕。图2 单排炮孔分段示意3 爆破试验及分析3. 1 爆破试验 在相同的矿岩地质条件下, 采用相同的爆破孔网参数、 炸药类型、
6、 装药设备、 施工技术等, 将孔口起爆分段爆破与孔底逐孔起爆控制爆破的爆破效果进行统计对比。本次试验采用爆破孔网参数为: 最小抵抗线3. 2m, 孔底距4. 0m。中深孔孔深为1 01 5m, 采用Y G Z-9 0型钻机, 钻头直径6 5mm, 采 用颗粒状乳化炸药, 使用装药器在扇形中深孔中完全耦合装药, 孔口堵3m炮泥, 雷管采用X E L TM高精度非电导爆管雷管。本次试验对2 0次孔口起爆分段爆破和2 0次孔底逐孔起爆控制爆破的试验结果进行统计, 结果见表1。观察爆破后眉线保护情况, 孔底逐孔起爆控制爆破后眉线保护较好, 而孔口起爆分段爆破的眉线破坏较严重, 造成部分边孔无法装药或孔
7、口破坏。经现场统计, 爆破前的后排炮孔完好率为9 2%, 孔口起爆分段爆破后的后排炮孔完好率为7 8%, 而孔底逐孔起爆控制爆破的完好率为9 0%。根据爆破震动波监测, 孔底逐孔起爆控制爆破比孔口起爆分段爆破降低了3 0%5 0%。表1 爆破试验结果统计起爆方式大块率 粉矿率炸药单耗 / (k g/t)每米炮孔落矿量 / (t/m)孔口起爆分段爆破8%1 5%0. 1 9 82 5. 9 8孔底逐孔起爆控制爆破4%8%0. 1 3 73 1. 6 63. 2 爆破试验结果分析 由上述试验结果表明, 孔底逐孔起爆控制爆破的大块率和粉 矿率都比 孔口起 爆 分 段 爆 破 少 近5 0%, 显然孔
8、底逐孔起爆控制爆破落矿更均匀。由 于落矿质量的改善, 二次爆破的炸药单耗大大减少,因而孔底逐孔起爆控制爆破的炸药单耗较孔口起爆分段爆破低了3 0%, 且由于眉线保护较好和爆破对后排炮孔的破坏减少, 后排炮孔完好率大大提高, 所以孔底逐孔起爆控制爆破的每米落矿量也高出孔口起爆分段爆破约2 5%。采用孔底逐孔起爆控制爆破后, 相同情况下震动波能量大幅降低, 有利于降低巷道支护成本。4 孔底逐孔起爆控制爆破技术推广及成效孔底逐孔起爆控制爆破技术在某铁矿推广应用后取得了显著成效, 给企业创造了巨大经济效益, 为企业降低成本1 6 6万元, 增加销售收入4 0 0 0万元,同时孔底逐孔起爆控制爆破技术也
9、促进了企业的安全生产。具体数据统计如下:(1)据矿山统计, 年平均采矿回收率提高1 0%, 增加销售收入约4 0 0 0万元;(2)因大块率降低, 二次爆破费用减少, 炸药单 耗降低。平均每吨矿炸药成本降低约0. 3元, 那么每年可节约炸药费用3 3万元;(3)爆破飞石距离减小。爆破作业时, 只要保证装药质量符合设计要求, 就能有效控制飞石距离。经过多次爆破试验, 均未发生飞石事故;(4)巷道支护成本下降。该矿山每年采掘巷道1 2 0 0 0m, 支护总米数为1 0 0 0 0m。因爆破震动量降 低巷道支护等级可适当降低, 由此可节省支护材料费用1 0 0万元;(5)因爆破震动量的降低, 中深
10、孔错孔率由原来的3 0%降为8%, 每年深孔作业总米数约1 5万m, 每米费用按1 0元计算, 由此可节省补孔费用约3 3万元。5 结 论中深孔孔底逐孔起爆控制爆破技术在某铁矿的成功应用充分证明, 相对于传统孔口起爆分段爆破技术, 该技术在破碎矿体的中深孔爆破应用中具有明显的优势。实践表明, 孔底逐孔起爆控制爆破技术爆破震动波较小、 爆破能量利用率高、 一次爆破大块率较少、 眉线保护较好, 经济效益可观。参考文献:1 周志强, 易建政, 王 波, 等.控制爆破技术研究现状及发展建议J.矿业研究与开发,2 0 1 0,3 0(3) :1 0 3 - 1 0 8.77汪 洋, 等: 某铁矿中深孔爆
11、破工艺优化研究2 袁节平, 宋嘉栋, 欧任泽.地下中深孔大规模爆破的研究与实践J.矿业研究与开发,2 0 0 8,2 8(2) :7 6 - 8 0.3 姚志伟.孔底起爆的推广应用及存在问题探讨J.有色金属,2 0 0 2(6) :3 6 - 4 1.4 赵有国, 许全胜, 龙晓玲, 等.逐孔爆破技术在太和铁矿的应用J.矿业研究与开发,2 0 0 8,2 8(4) :8 0 - 8 25 唐泽勋.非电逐孔爆破技术在拉拉铜矿的应用J.采矿技术,2 0 0 8,8(1) :1 1 - 1 2.6 伍 颖, 杨庆雨, 柯昌阳.鸡笼山金矿采场中深孔控制爆破研究J.矿业研究与开发,2 0 1 0,3 0
12、(1) :1 0 4 - 1 0 6.( 收稿日期:2 0 1 2 - 0 7 - 1 0)作者简介: 汪 洋(1 9 7 4-) , 男, 甘肃天水人, 工程师, 主要从事采矿技术科研及管理工作。( 上接第6 2页)MP a, 产生在直管与横管倒角处, 安全系数为2. 7 0, 最大位移为2. 4 0mm。与原设计方案比较, 该等效应力值降低、 安全系数变大, 结构比原设计方案的吐出弯管相对较好, 且由于筋板数量减少, 焊接工作量降低。但是其最大位移值2. 4 0mm与原设计方案的2. 4 7mm相比相差不大, 可进一步优化结构。变形最大位置在直管与横管相贯处附近, 则进一步优化方案C: 将
13、3个加强筋用横筋联接加固。仿真得到计算结果( 见图5(b) ) , 吐出弯管的最大等效应力为1 2 5MP a, 产生在直管与横管倒角处, 安全系数为2. 7 4, 最大位移为1. 9 8mm。其最大位移值降低明显, 提高了吐出弯管的结构刚度, 因此该方案是较优的方案。图5 2种优化方案最大位移仿真计算3. 2 合理减重 合理减薄壁厚与减少零件的重量是降低大型产品成本的关键问题之一。假设取消全部筋板, 设壁厚t为变量, 分别取t= 1 0,1 5,2 0mm。仿真结果见表1。表1 不同壁厚仿真结果对比壁厚t/mm最大位移/mm最大等效应力/MP a安全系数2 03. 2 91 3 62. 5
14、21 54. 1 41 7 81. 91 06. 0 82 5 81. 3降低壁厚能满足减重的要求。但是需考虑腐蚀 情况, 一般地, 腐蚀余量C=25mm。腐蚀余量的大小与泵过流表面的防腐处理及泵使用的流体介质的酸碱度和杂质含量有很大关系, 需实验验证。壁厚降低到合理数值可做进一步研究。合理布置筋板也能有效降低重量。仅在最大变形部位对称的两处布置3个加强筋并用横筋联接加固方案与原设计方案进行比较, 采用相同壁厚t=2 0mm时, 前者重量为8 2 8 5k g, 原设计方案重量为8 9 5 6k g。前者节约的材料达6 7 1k g, 重量降低了7. 4%, 而且安全裕度大于原设计模型。4 结
15、 论(1)对某型号立式斜流泵的吐出弯管进行校 核, 结构满足设计的要求。(2)经仿真计算验证, 仅在最大变形部位对称 布置3个加强筋, 且用横筋加固是最优设计方案, 不仅安全裕度大于原设计模型, 且减少了筋板数量, 降低了焊接的工作量, 同时使得零件重量降低, 有效节省了材料。(3)吐出弯管可通过减薄壁厚来降低重量。壁 厚合理减薄, 并结合腐蚀余量的确定, 可做进一步研究。当大型斜流泵的流体介质是海水时, 过流部件的材料用双相不锈钢时5, 节约的材料成本将更为可观。参考文献:1 盛 轶.浅 谈 我 国 大 型 立 式 斜 流 泵 发 展 现 状 及 存 在 问 题C / /2 0 0 9海峡两
16、岸机械科技论坛论文集.北京: 北京机械工程学会,2 0 0 9.2 谢 莉, 许第洪.斜流泵结构强度及振动特性分析J. C A D/C AM与制造业信息化,2 0 1 0(7) :5 7 - 6 1.3 关醒凡.现代 泵 理 论 与 设 计 M.北 京: 中 国 宇 航 出 版 社,2 0 1 1.4E J 3 9 1-8 9.三十万千瓦压水堆核电厂安全三级离心泵技术条件S.5 朱德勇, 等.华能海门电厂循环水泵材料的选用J.广东电力,2 0 0 8(1 2) :7 3 - 7 6.( 收稿日期:2 0 1 2 - 0 6 - 0 8)作者简介: 李文倩(1 9 7 5-) , 女, 贵州丹寨县人, 工程硕士, 主要从事大型水泵结构及工艺设计的研究,E m a i l:c s l c l w q1 6 3. c o m。87采矿技术 2
