中小型石灰石矿山的高台段开采.pdf

中小型石灰石矿山的高台段开采 第六图书馆 石灰石 矿山 微差爆破 开采水泥周红跃不详1990第六图书馆 第六图书馆 中小型石灰石矿山的高 台段开采 合肥 水 泥 斫 蓖 设 计 院 周 红 跃 提要] 高 台段 深孔孔 内微 差爆 破技 术在我 国的首次 应 用， 为中小型石灰石 矿 山高 台段开 采提供 了切实可行 的方法 。本文主 要介绍 高台段开 采和 深孔孔 内微差螺破枝 采的 试 验 研 究 琏 其 社 会 经 济 效益 。 S u m ma r y3 M i l l i s e c o n d d e l a y t e c h n o l o g y o y h i g h s t e p a n d d e e p h o l e i s t h e fi r s t a p p l i c a t i o n i n Ch i n a ． I t o f f e r s a r e a l i s t i c me t h o d／ o r h i g h s t e p e z p l o i t a t i o n o y mi d d l e a n d s ma l l s c a l e l i me s t o n e mi n e ．Th e a u t h e r ma i n l y i n t r o du c e s e a c pe r i me n t a n d r e a r c h o n mi l l i s e c o n d d e l a y t e c h n o l o g y 0 ， h i g h s t e p a n d d e e p h o l e a n d i t s s o c i a l e c o n o mi c b e n e f i t ． 一 、引言 1 9 8 4 年 以来，我们对安徽 、江苏 、湖北、 福建和 广西 等省 区十多个地 区水泥 厂的石灰 石原料矿 山进行 了调研 。它们 的生产规模 多在 1 O ～2 0 万 吨／年 左右，矿 山开采有共 同之处 地表平 台至坡顶 的高度一般 为2 0 4 0 米，采矿 不分 台阶，按 山坡 自然地形高度用手风钻 自上 而下 不分 层次 钻孔，浅眼爆破，也有的用 药壶 爆破 ，爆破后 的矿石用 人工装车，板车运输 ， 基本是 重体力 劳动 的人 工生产方式 。 人工 开采方式 存在 的突出问题是，受开 采 技术条件约束 ，生产能力受 到极大限制，一般 只适用 1 0 万吨／年 以下 的矿 山开采 工人的工 作环境恶 劣，劳 动强度大 ，安全性 差，每天放 炮数次 ，飞石 时常发生 ，经常 造成人身伤 r 事 故和砸坏周围房屋设 备现象J受季 节 性 影 响 大，遇雨天，矿 山无 法正 常生产， 致使矿石 供 应危机 。近年 来，随着 水泥生产 线 的 改 造 扩 建 ，对原料需求不 断增 加，矿 山原 有生产 能力 无法满 足生产 用料 ，直 接影响 了垒厂正常 生产 和经济效益 。 为了寻求适合于 中小 型石灰石矿 山技术 改 究工作 ，又分 别在 安 徽滁县地区水泥厂矿 山、 宿 县地 区水泥 厂矿 山进行 项 目研究 ，并于 1 9 8 9 年 1 0 月 通过省级鉴定 。 本文 将对 高台段开采的研究 和深孔孔 内微 差爆 破技术 的试 验作 一介绍 。 ’-- - 一 二、 高台段开采 在中小型石灰石矿 山资金不足的情况下， 就产生丁如何运用有限的资金选择有效的开采 方法对矿 山进行 技术改造的 问题 。 中小型 石灰 石矿 山都采用 高台段 浅眼小爆 破 的开采 方法， 我们针对 高台段 ， 采用 了高 台段 开采方法。高台段开采就是使用深孔钻机，按 山坡 自然段 高钻 凿深孔，进 行深孔爆破 一次落 矿至 现有开采平 台。高台段开采段 高与 目前开 采高度相 一致，避免 了开拓 采准工程，节 省 了 基建费用 ，从 而解决 了矿 山资金不 足的难题 。 采用深孔孔内微差爆破 ，提 高了爆 破质量，装 运环节可以不做改动，有利于矿山逐步实现机 械化开采 。对 于年产 2 O 万吨 以内矿石的矿 山， 采用高台段方法开采，躯确保产量的需求。 高台段开采必须 首先 解决深孔 钻 机 的 问 题。 由于钻机作业场 地多是在不平 整的坡面地 造 的开采方案，我们从 1 9 8 5 年起开展 了这 项研 带，所 以，应选 用 自重小 ，移 动 灵 活 ， 水泥1 9 9 0． No ． 1 1 ． ． 低 钻 7 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 架 ，多接杆 的轻 型钻 机 。由于高台段 ，钻机的 钻孔深度瘟 在4 O 米左右，钻机价格 也要为这类 矿 山所 能承受 。 为适应 中小型石灰石矿 山生产 装备较小 的 特 点，高台段开采 中，炮孔 直径一般选择9 0 ～ 1 2 0 毫米，同时选取较小 的孔网参 数 ，使炸 药 能 量在岩体 中均 匀分布 ， 以获得较小 的均 匀块 度 。 在钻孔技术 上，钻 凿过程 中的方 向偏 差一 般 应≤ 3 ，否 则，由于段高大 ，钻孔底 部 偏 差将过 大，影 响爆破 效果 。因此，应制 定严 格 豹操作规程和培养熟练的技术工人。 由于 段高大，易造 成爆堆过 高，影响铲装 工作的安 全。 所 以， 应 采用相应 的爆破 措施来降 低 爆堆 的高度 。试验 中，采用 孔内、孔问和排 间 微差爆破 ，有效 地 降低 了爆 堆高度 。 高台段开 采对爆 破质量要求较 高，如 块度 均 匀，降 低大块率 ，避免或 减少 底根，爆堆整 齐，需要采用相应 的爆破技术 。我们在这两 个 矿 山应用 了深孔 孔内微差爆破技术 ，经 大量 试 验 ，确定 了台理 的爆破参数 ，爆破 质量 达到预 期 效果 。 三、深孔孔 内微 差爆破 高台段开采的技术关键是 深孔爆破技术 ， 如 仍采用常规爆 破方法 ，势 必 底 根大块产 出 多 ，爆堆偏高，爆破震动大 ，爆破质量差 。高 台段深孔孔内微差爆破 ，主 要针对 高台段 、台 段 高度 的变化和爆破体构成 要素的变动 ，研究 试验 装药结构，深孔孔 内微 差的段数 ，孔 内、 孔 间及排间微差 的结 合 起爆 顺序 ，确定台 理 豹 爆破 参数 ， 以达 到最佳爆破效果 。 1 ． 孔 网参数孔 网参数 是很重要 的参数 ， 它控制了爆孔间相互应力效应以及对 自由面作 用 范围和 能力。孔径d 小 ，对 孔网参数 的 选 取 也 应适 当减小 。 最小抵 抗线w在试验 中选取3 ～4 米 。宿县 地 区水泥厂矿 山用ws 7 5 型钻机只 能打 垂 直 孔 ， 段 高越高底 盘抵 抗线越大 ， 有时达 8米 多， 使 得底部爆破条 件恶 劣 。为避 免底根和减少大 块 ，爆破前应在 底部扩孔 形成药壶， 以增 加底 部 装药量J爆破前 尽量清理 底根，有时甩手风 钻补 底眼 ，与 深孔 同时起爆 ’把钻机两 履板前 端垫 高，使钻 孔 可形成8 3 ～8 5 。 的倾 角 ，减 小 底盘抵抗线距离 。滁县地 区水 泥厂 矿 山 使 朋 H6 0 型钻 机 ，可打7 5 。 斜孔 ，上下抵 抗 线 基 本 一 致 。 孔距a 按 a 1 ～1 ． 5 W选取 。 排距b 按b 0 ． 8 ～1 W选 取 。 孔深L随地襄平 台至坡顶相对 高差的变 化 而 不 同，试 验中，段高H在2 5 3 3 米 。 2 ． 超深L 超深 的作用 是 降低装药 中心的 位置 ，以克服 台 阶底盘 阻力 。一般 计 算 公 式 为 Ll O． 1 ～ O． 2 H 或 L ． O ． 1 5 ～O ． 3 5 W 但深孔爆破 不可生搬硬套 ，试 验中L ． 选 取 1 ． 5 米左右 o 3 ． 孔 口堵塞长度L 孔 口堵塞 长度 的选取 比较 重要 ，过 长则 大块 增多 ，过短会造成 冲天 炮 ，不 仅浪费炸药，而 且降低 爆破效果 。一般 计算 公式为 L z ≥ O． 7 ～ 0． 7 5 W 或 L z 1 6 3 2 d 但 孔 口堵塞不仅要 考虑 长度 ，更要 重视堵 塞料 的质量和 操作措施。 黄泥土有 惰 性 和 塑 性 ，-堵塞 的效 果 比岩 粉好 ，在堵塞 时，捣实 比 松散效果好。试验中，堵塞高度为3 米左 右 ， 没 发生 过冲天炮 。 4 ． 装药量Q的计算药量计 算公式 广泛 采 用 体积法，爆落岩石体积 同装 药量成 正 比 对垂直孔Qq a WH 对倾斜 孔Qq a WH／ s i n a 2 q 为单位炸 药消耗量 。试验 中，当钻 孔 工 作完成 后，我 们测 绘出孔网平面 图和 每孔的剖 面图，计算每孔实 际爆 破体积 ，调整 每孔装药 量 ．以求合理装药量 。 Ce me n t No ． 1 1． 1 9 9 0． 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 5 ． 装药结 构采用分段 间隔装药，这也是 孔内微差爆破 的必要 手段 。试验 中，根据 孔深 不 同，可分两段 或三段装药。 为 了克服底部 阻 力，药柱下 长上 短。 并有 一定构 比例。 6 ． 药 柱间隔长度L 根 据孔径不 同，I 。 按 0 ． 5 ～2 米选取 。间隔物用岩 粉 或 黄 泥 土。相 邻 各孔间隔物 的位置应错 开， 以减少大块 。 7 ． 孔内微差段数 的确定试验矿 山的段 高 在 2 5 3 1 米，孔 内分两 段和三段 微差 ，并与排 间微差结合起 来，采用毫秒微 差雷 管 进 行 微 差，孔底一段用两个起爆药包加强起爆作用， 上段放一个起爆 药包。起爆顺 序是 孔内先下 段后 上段，排 间先 前排上段 ，再后 排下段， 然 后后排上 段。 经过 上述几个步骤 的精心设计 ，反复 试验 调整参数，在这两个矿山基本确定了合理的爆 破参数 ，见 图。 爆破 后 ，上沿坡顶整齐，下盘 平台平整 ，爆 堆集 中， 平均滑落 高度 为l ／3 H， 较大块多 浮在 爆堆表面 ，往 往是 端孔和节理发 育处带 下来的 ，爆堆 内矿石 比较 破碎。深孔 孔 内微差爆破 技术 达 到了项 目预期爆破指标。 滁 县地 区水泥厂矿 山2 号爆破 试验 孔 同平 面图 厦I 1 孔剖 面 图 米 四、技术经济效果 I ． 矿 山生产能力 成倍 提高 高台段开采与 浅眼小 爆破开采相 比，生产 能力提高 了1 ～ 2 倍 ，满 足了矿石 产量的需求 ， 见 表 I 。 矿石产量提崔对厢裹裹1 矿 名i 吨 ／ 晕 I ， _ ． ， 一 e 高 台段开 杀 每月 钻8 个孔 满足全 月产 量 1 5 天 钻1 0 千孔 满足全 月产量 2 ． 开采 成本 明显 下降 高台段开采较 人工 开采，穿爆劳动生产 率 提高 了2 ～4 倍 ，开采 电耗可降低1 ／3 ，炸药单 耗下 降5 ～l O ％，装运 效率也 随之提高， 因此， 采矿成本明显下降。表2 是宿县地区水泥 厂 矿 山采用 高台段开采前后 的主要 技术经济指 标统 计对 比。 裹2 药 壶最 高 台段 升降 率 指 标 舶 砬 开采 开采 2 5 碎石 产 量 万 吨 1 0 0 定员 人 一l 0 0 全员实物劳动生产卑 吨／ 人 3 9 9 ． 5 炸药单耗 千克／吨 O ． 2 6 0 ． 2 1 1 9 ． 2 4 i 油铲古 鞋效 率 吨／ 台鞋 l 5 5 工材料 元／ 吨 碎石总成本 元／吨 3 ． 社会 效益显著 过 去用手风钻打 眼，振动大，在半 山腰打 眼放炮，劳动条件恶劣，工人劳动强度大。现 在工 人操作钻机进 行钻 孔，改善 了劳动条件 ， 减轻 了工人劳 动强度。 高台段开采 由于不需要 在悬 崖上进行 凿岩 爆破作业 ， 因而 消除了高空作业的 不 安 全 因 素。而深孔爆破不用每天小爆破落矿，太大降 低 了爆破 频率 ，从而减 轻了爆破 伤亡事故 的隐 患。 因此 ，高 台段 开采提 高 了生产安 全性。 编辑李琳 水范I 9 9 0．No．1 I ． 9 一 州 二 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆