提高露天采场矿石块矿率爆破方法的探讨

提高 露天采场矿石块矿率爆破方法的探讨

肖洋 1 ，李坚 2

1 酒泉 钢铁（集团）有限责任公司发展规划部； 2. 甘肃酒钢集团宏兴股份钢铁股份有限公司炼轧厂，

甘肃 嘉峪关735100

摘 要：结合酒钢镜铁山矿黑沟矿区现场爆破实践，总结分析露天采场矿石爆破过程中块矿率低的原因，探索提高露天采场矿石块矿率的技术措施和途径，为提高露天采场矿石块矿率提供参考。

关键词：露天矿；块矿率；原因；技术措施；途径

引言

近年来，随着酒钢高炉优化升级改造项目逐步实施，其钢铁产能得到有效释放，铁矿石需求量大幅增加，但目前酒钢自有内部矿山生产能力下降，资源短缺与生产的矛盾日益突出。特别是受镜铁山矿矿石性质及块矿竖炉焙烧磁选工艺的限制，造成粉矿产量相对过剩，块矿产量相对不足，金属回收率低，严重影响企业经济效益。这里就如何有效的提高露天采场块矿率的爆破方法进行探讨。

1 影响矿石成块率的因素

1.1地质因素

与爆破有关的矿石物理性质主要包括容重、硬度、孔隙度、碎胀性、耐风化侵蚀等等，与组成矿石的各种矿物成份的性质及其结构、构造和风化程度等方面有关。矿石性质及其结构也就是矿石力学性质，是指矿石抵抗外力作用的性能。

1.2矿石的地质状况

黑沟矿区矿石呈微细粒变晶结构。矿物粒度很细，金属矿物和脉石矿物粒度基本一致，多在0.02～0.2mm之间，其中0.05mm以下者占80～90%。矿石主要呈条带状构造，其次为块状构造。

按氧化程度而言，本区矿石除原生矿以外，在地表和深部均有氧化矿石存在，但原生矿石和氧化矿石呈相互交叉穿插在矿体中，无一定的分布规律。

按矿物组成而分，全区矿石以镜铁矿、菱铁矿、褐铁矿组成的混合矿为主，其它如镜铁矿、菱铁矿、铁质千枚岩、铁白云石矿石等类型极少。黑沟矿石属中贫、高硫、颗粒细、硬度强需入选矿石。

2 爆破过程中过粉碎矿石产生的部位和原因

2.1粉矿产生的部位

大量矿山生产实践及统计资料表明，深孔爆破过程中过粉碎矿石产生主要部位是：台阶中下部；同一爆区地质构造复杂地段，如节理过于发育的矿体及受风化、氧化严重的区域；爆区的中部；孔网面积偏小的中间部位；装药堵塞以下部位。

2.2过粉碎矿石产生的原因

（1）为了克服底盘抵抗线的阻乃，装药重心偏低，主要置于炮孔的中、底部，炮孔填塞长度偏大，炸药沿炮孔轴线方向爆炸能量分布不均。孔底部分能量聚集，以致孔底部分矿石过于破碎，形成过度粉碎矿石。

（2）台阶前郎，即邻近台阶坡面的一定范围内．矿石受到前次爆破的破坏，原生弱面张裂，爆破时这部分若面受到二次破碎，形成过度粉碎矿石。

（3）矿石的破碎在同一爆区如节理过于发育的矿体及受风化、氧化严重的区域，爆炸应力波远远超过矿石的极限强度同时爆炸气体对矿石做功，使矿石过度破碎，从而导致过度粉碎矿石的产生。

3 提高爆破块矿率的技术措施

3.1详细调查矿岩地质情况

在进行爆破设计施工之前，认真并详细地调查清楚爆破区的地质情况是非常必要的。熟悉矿石的主要物理力学性质：矿石抗拉强度、抗压强度、矿石密度、硬度、波阻抗及地质构造等。地质构造方面，要特别注意查清断层的走向、倾向、倾角、破碎带宽度，还有裂隙分布和裂隙的发育状况等。根据这些收齐的资料数据，以便于能选择最佳的炸药品种、类型，确定最恰当的孔网参数、炸药单耗、装药结构、起爆顺序、延期时间、起爆药包的位置等各种参数。矿石的波阻抗与炸药爆炸后传给矿石的总能量及这一能量传给矿石的效率有直接的关系。

3.2确定合理的爆破参数

（1）前排钻孔的底盘抵抗线W。底盘抵抗线是指从第一排钻孔中心到台阶坡底线的水平距离，这是一个重要的爆破参数。底盘抵抗线过大会出现根底，过小会产生飞石造成安全事故。可按如下公式进

行计算选取：

①根据钻孔作业的安全条件

W≤H cotα+ B

式中：W——底盘抵抗线,m；

α——台阶坡面角。一般为60°～75°；

H——台阶高度，m；

B——从钻孔中心至坡顶线的安全距离，对大型钻机，B≥2.5～3m。

②按单孔装药条件

W=d(7．85Δγ/qm)^1/2

式中：d炮孔直径，cm：

Δ——装药密度，g／m：

γ——装药系数，γ=0．7～0．8；

q——单位炸药消耗量，kg／m³；

m——炮孔密集系数，一般m=1．2～1．5。

③参照类似矿山施工经验公式选取

W=(0．24 HK+3．6)d／150

式中：W——底盘抵抗线，m；

H——台阶高度，m；

K——与岩石硬度系数厂有关的系数，K与ƒ的关系如表l。

表1 K与岩石硬度系数ƒ的关系

（2）适当增大孔网参数，孔距a和排距b。孔距a是指同一排深孔中相邻两钻孔中心线间的距离。孔距按下式计算：

a=m W

式中：m——为炮孔密集系数。

m值通常大于l。近年来露天矿山深孔爆破推广使用宽孔距、小抵抗线爆破技术。就是在合理的钻孔负担面积不变的情况下，适当加大孔距，缩小抵抗线。以取得较好的爆破效果。通过多年来对该项技术的研究和试验表明：在宽孔距小抵抗线爆破中，炮孔密集系数m取3～4或更大，但在第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，应取较小的密集系数，以克服底盘的阻力。

（3）用相邻孔微差爆破，增加自由面。矿石的特性是抗拉强度远远小于抗压强度。拉应力是造成矿石破碎的主要因素。炸药在炮孔中爆炸后，爆炸应力波向四周传播，压缩应力波到达自由面经过反射产生拉伸应力，拉伸应力与其它应力合成应力场，在和爆炸气体共同作用时，完成矿石的破碎和位移。自由面的增大，有利于拉伸应力的均匀形成，从而促使矿石均匀破碎。相邻孔微差爆破技术如图所示，起爆顺序如下。

①、1、3、5、7孔采用5段雷管；②、2、4、6孔采用6段雷管；③、8、10、12、14孔采用7段雷管；④、9、11、13孔采用8段雷管：⑤，15、16、17、18孔采用9段雷管：⑥，19、20、21孔采用9段雷管。后排15、16、17、18和19、20，2l孔采用同一段起爆，是为了爆破后冲规整及减少爆破地震效应，避免对后面爆破的影响。

3.3调整炮孔装药结构

耦合是指药包与炮孔壁面完全接触；药包与炮孔壁面不完全接触则叫不耦合。使用间隔器和小于炮孔直径的条形药包都属于不耦合装药。其原理为调节爆破作用过程即降低爆破初始压力和延长爆破作用时间，提高爆破能量利用率，从而破岩均匀、扩大破岩范围，并能降低远区爆破震动强度。

3.4清渣爆破

由于爆区前有压渣的存在，增大了爆破的夹制作用，从而增太了炸药的消耗，还增大了对爆区矿岩的挤压从而引起矿石爆破后的过度破碎，从而降低了爆破的块矿率，故而在有条件的前提下，尽可能创造条件采用清渣爆破，这样不但能减少炸药消耗，还能提高爆破块矿率。

参考文献

[1]陈寿如。陈能革，邢东升．坚硬矿岩台阶深孔爆破降低大块率的综合措施[J].有色金属(矿山部分)，2002．(2)：34—36．

[2]谭卓英，张建国．露天深孔爆破大块率与爆破参数之问的关系研究[J].爆破，1999，(4)：15—20．

[3]李永强，许利生．浅析露天爆破大块和根底产生的原因及对策[J].矿业快报，2006．(9)．

第一作者简介：肖洋（1989—），男，汉族，辽宁鞍山人，工程师，2009年毕业于辽宁科技大学土木工程学院矿物资源工程专业，主要从事矿山采掘计划及其他专项计划管理工作。

第二作者简介：李坚（1989—），女，汉族，辽宁本溪人，工程师，毕业于辽宁科技大材料与冶金学院热能与动力工程专业，主要从事质量体系管理工作。