白象山铁矿小分段空场嗣后充填开采中深孔爆破工艺的应用

陈五九

(安徽马钢张庄矿业公司)

白象山铁矿是马钢姑山矿区内的一个大型矿床，总储量达到1.5亿t，主矿体赋存于闪长岩与砂页岩的接触带部位，其形态主要受矿区背斜构造控制，呈平缓拱形[1-2]。矿体走向长1 780 m，总体以13°左右呈波状向北倾伏，矿体赋存标高为-200～-600 m，平均厚34.41 m，最大厚度可达 121.72 m[3-6]。矿区水文地质条件复杂，属于典型的大(富)水矿山，因此主要采用上向进路充填法开采[7]。为提高生产效率，对于稳固性较好、涌水量较小的地段试验采用小分段空场嗣后充填法生产，对爆破质量提出了较高要求。

1　小分段空场嗣后充填法原理

采用小分段空场嗣后充填法开采[8-10]时，矿房宽6 m，高12 m，可以分2个步骤开采。首先对凿岩巷道首采矿房上部高度为3.5 m的预控顶进行锚喷支护，形成顶部空间，为进一步向下开采形成安全可靠的顶部结构和作业空间，也可以为矿房爆破提供自由面；然后在该空间内打下向中深孔，开采高度为8.5 m，宽度为6 m的矿房，铲运机在底部出矿巷道出矿，开采完毕后对该矿房整体进行充填，而后继续开采下一个矿房。

2　切割槽爆破工艺

在井下小分段空场嗣后充填开采爆破作业中最为重要的是切割槽的形成，一般在采场端部开凿切割槽，切割槽厚度为2.5 m，高度为8 m，宽度为 6 m。若采用以切割天井为自由面的一次中深孔拉槽工艺，将增加采切工程，故本研究设计一种类似于巷道掘进爆破的拉槽方法，经过多次试验总结出的爆破参数见表1。

表1　切割槽爆破参数

注：导爆索97 m、φ32 mm，药卷38.2 kg，铵油炸药123.5 kg，炸药单耗0.72 kg/t。

使用凿岩台车在预控顶空间内打下向炮孔，炮孔布置方式如图1所示。孔径均为70 mm，共31个炮孔，其中14个光爆孔a，5个掏槽孔b、c，4个空孔d，4个辅助孔e，4个主爆孔f，光爆孔口距边帮0.3 m，且在同一平面内，外倾87°。爆破装药结构如图2所示，光爆孔装药总长4.5 m，每米装2只φ32 mm药卷，全孔装药9只，使用导爆索将每只药卷串联。其他炮孔(空孔除外)孔深4 m，分别在距孔口2，3 m 处安放1只由导爆管雷管与药卷组成的起爆药包，在孔底安放3只药卷，其余空间填满铵油炸药，孔口堵塞长度为1 m。采用毫秒微差起爆，起爆顺序为掏槽孔b(一段)、掏槽孔c(三段)、辅助孔e(五段)、主爆孔f(七段)、光爆孔a(九段)，1段雷管2发，起爆网络如图3所示。

图1　切割槽炮孔布置示意(单位：m)

3　采场中深孔爆破参数设计

由于小分段空场采场规格限制，孔距方向仅有6 m宽，凿岩台车钻凿的炮孔直径为70 mm时，每排布置3个炮孔较为适宜，同时为确保两帮矿体的完整性，并为二步回采提供良好的爆破条件，在靠近两帮位置各布置1排预裂孔(外倾88°，前倾87°)，预裂孔距采场边界0.3 m，距主爆孔0.7 m，预裂孔间距为0.8 m，故主爆孔的孔距为2 m(前倾87°)，排距取1.8 m(图4、表2)。

图2　切割槽炮孔装药结构示意

图3　切割槽炮孔起爆网络

图4　采场中深孔布孔方式(单位：m)

预裂孔装药总长8.5 m，每米装2只φ32 mm药卷，孔底1 m装4只φ32 mm药卷，全孔装药19只，

表2　采场爆破参数

注：导爆索190 m、φ32 mm，药卷80.4 kg，铵油炸药282 kg，炸药单耗0.297 kg/t。

使用导爆索将每只药卷进行串联。主爆孔孔深8.5 m，分别在距孔口3，7.5 m处安放1只由导爆管雷管与药卷组成的起爆药包，在孔底安放3只药卷，其余空间填满铵油炸药，孔口堵塞长度为1.5 m(图5)。

图5　中深孔装药结构

由于采场规格较小，预裂孔与主爆孔间距也较小，为避免预裂爆破破坏主爆孔，整体采用一次点火毫秒微差起爆方式起爆预裂孔和主爆孔，起爆顺序为预裂孔g(一段)、主爆孔h(三段)、主爆孔i(五段)、主爆孔j(七段)、主爆孔k(九段)(图6)。

图6　矿房中深孔起爆网络

4　结　语

白象山铁矿采用小分段空场嗣后充填法进行生产，为确保巷道两帮岩石的完整性，为二步回采创造安全环境，通过进行中深孔爆破试验，设计出了一种适合于小分段空场法开采的中深孔爆破工艺，并对相应的爆破技术参数进行了取值，对于确保该矿山安全开采有一定的参考意义。

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