摘要：破碎复杂难采矿体是指在成矿期或成矿后经历了多期剧烈地质构造运动或反复地质作用，在矿体和围岩内部形成大量节理、断层等不连续面，使矿体和围岩的整体稳定性遭到破坏，在开采过程中表现出矿岩松软破碎，可暴露面积小，易发生冒顶片帮等特征。对这类矿体，国内外很多矿山采用进路充填采矿法进行开采，这类采矿法一般回采断面较小，采场生产能力较低，如果爆破参数选取不当，不仅循环进尺小，工效低、进路轮廓线不平整，超欠挖严重，造成较大的损失贫化，而且会破坏了进路矿岩的稳定性，造成进路冒顶片帮及充填体大面积垮塌，增加了巷道支护成本，从而直接影响到矿山生产的安全和效益，因此，如何合理优化爆破参数，提高循环进尺和生产工效、保证矿岩及充填体在作业中的稳定性和完整性，在破碎复杂难采矿体采矿生产中具有重大的现实意义。
关键词：破碎复杂难采矿体；上向进路充填采矿法；爆破参数优化；楔形掏槽；光面爆破
引言：破碎复杂难采矿体开采过程中，由于爆破作业对进路周围矿岩或充填体造成强烈的扰动影响，极易诱发冒顶片帮与贫化损失。本研究在对吉尔吉斯奥同克公司左岸金矿矿岩可爆性和稳固性合理分级的基础上，通过进行合理爆破参数优化，保证了进路矿岩及充填体在作业中的稳定性和完整性，提高了采矿作业的本质安全化程度，大幅提高了采矿生产能力和生产效率，取得了良好的经济效益和社会效益，对类似矿山具有一定的借鉴意义。
1.工程背景
某地区矿山矿体赋存于火山环形构造的中央部分，由于受多期构造断裂影响，矿体比较破碎，稳定性很差，极易造成局部垮塌。矿体岩性组合主要包括石英-绢云母交代岩、石英-碳酸盐交代岩、石英-电气石交代岩，矿体脉岩主要包括闪长岩和破碎闪长二长岩，大部分矿岩属不稳固类型，f=3~17，矿体呈缓倾斜管状和层状（细脉状）产出，倾角25°~40°左右，矿体厚度为16m~90m。根据左岸金矿矿体开采技术条件。开采时将每个分段划分为四个水平分层按自下而上分层顺序进行开采，在每个分层内划分盘区和进路，进路规格均为4.0m×4.0m（采用1/４三心拱）。各进路回采完毕后及时用尾砂胶结充填料进行充填。鉴于岩石稳固性较差，分层进路按2步骤采用“隔一采一”的方式回采，一步骤回采矿房，二步骤采矿柱，并交替式回采。一步骤采用高灰砂比充填料充填，以保证充填强度，确保二步骤回采工作的安全。进路开采时采用YT-28凿岩机配置2.5m钻杆施工炮孔，现场使用的是膨化硝铵炸药，炸药密度ρ=900㎏/m3，爆速D=3200m/s，药卷规格为Φ32mm×150g，药卷长度l=200mm，炮孔直径db=42mm，起爆器起爆，分段微差爆破。
（1）由于其中矿岩大部分属破碎不稳固类型，在进路采矿时全部采用短掘短支方式，采用YT-28凿岩机配置2.5m钻杆施工炮孔，由于采用单楔形掏槽方式，孔口间距2.0m、孔底间距约0.2m，炮孔有效深度仅2.3ｍ，造成循环进尺偏小，平均仅有2.0m，导致炮孔利用率仅89%，采场生产能力仅90吨/日，不仅直接影响到矿山整体生产能力和效益，而且因钻工收入偏低而导致施工队伍不稳定。（2）由于矿岩组分复杂多样，爆破参数未能结合不同矿岩的可爆性进行合理调整，导致周边眼进路周边产生超欠挖现象严重、炮眼痕率低、同时造成因爆破对进路周边矿岩或充填体所产生的较大扰动破坏较大而直接影响到作业安全。
2.矿岩可爆、稳定性分级
在进路采矿中，不仅需考虑矿岩的可爆性，还应考虑爆破后进路周边矿岩（包括充填体）的稳定性，以保证后续作业的安全性的尽可能的减少支护成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此在选择进路爆破参数时，除矿岩可爆性外，也应提前考虑如何减少爆破作用对进路周围矿岩或充填体的扰动与破坏，以求最大限度保证后续作业安全，减少支护成本与降低进路采矿过程中的损失与贫化，因此，在破碎复杂矿体上向进路回采时很有必要预先进行矿岩可爆性与稳定性分级，从而为爆破参数确定提供依据。在上向进路充填采矿法二步骤开采时，由于进路待爆矿体左右及下方均受到一步骤开采时的爆破扰动，在矿体中产生大量裂隙，进一步降低了进路矿体的完整性系数，因此其可爆性与稳固性级别均降一级。
3.爆破参数优化
3.1钻杆长度优化
在进路采矿时，长钻杆较短钻杆进行炮孔施工可以大幅增加进路钻爆作业循环进尺，降低单位药量、工序循环次数、人力及管理成本、缩减各工序轮换、安排机械进场等耗时，但同时一方面又会因顶板暴露面积增加和爆破扰动量加大而降低进路的安全性，另一方面大进尺产生的超挖欠挖、大块的处理以及支护等成为影响成本的主要因素。钻杆长度的选取取决于爆破所需炮眼深度，合理炮眼深度的方面需爆破后的空顶距是否满足安全需要，同时又要保证凿岩时有较高的凿岩效率。同等的岩石和施工条件，普通气腿式凿岩机采用同一根钻杆钻孔时每增加1m钻孔长度钻速下降4%~10%。尤其孔深超3m时，由于摩擦阻力增大，拔钎、排粉困难，人工凿岩效率大为降低。炸药单耗攸关进路工程成型、围岩损伤及材料消耗等，一般采用经验公式计算确定炸药单耗，再通过试验进行修正或工程类比确定[1]。
3.2掏槽孔参数
掏槽爆破是进路爆破工作的关键，掏槽孔爆破是否成功及效果如何与所爆进路矿岩地质条件、掏槽孔深、形式、炸药种类、装药量及起爆顺序有关。根据左岩金矿进路爆破现场试验，在采用3.0m时掏槽孔如果还采用原有的单式楔形掏槽，由于掏槽孔倾角加大（由67°增加至71°）和底部矿岩的夹制作用增大，掏槽孔底部呈明显的驼峰形，不能为后续辅助眼及周边眼的爆破提供较好的第二自由面，导致炮孔利用率由87%下降至70%，单循环进尺平均2.05m。由于复式楔形掏槽多了两排更深、会产生更好爆破效果的二级掏槽眼，较单式楔形掏槽更有利于克服槽腔底部矿岩的夹制作用，因此，在采用3m钻杆时更适合选用复式楔形掏槽形式。
4.应用效果评价
（1）优化参数后，采用3m钻杆后，每循环进尺提高了0.7m；每循环炮眼利用率提高了9%；每循环炸药和导爆管单耗减少了约9.68%和11.1%；不仅掘进凿岩成本、火工品成本下降，而且由于掘进效率提高，综合人力成本、铲装设备运行成本均有所下降。（2）增加进尺使得相同长度进路的单位药量降低、工序循环次数减少缩减了各工序轮换、安排机械进场等耗时。单工作面爆破矿量增大，减少了铲运机更换工作。（3）爆破后工作面的岩石充分破碎，大块率低，爆岩块度均匀，大量的岩石抛掷在距断面10m~14m的距离内，利于后续的清渣工作；掘进巷道的设备和机械器具基本没有受到影响[2]。
结论：
简而言之，针对左岸金矿破碎复杂难采矿体开采过程中爆破扰动诱发充填体和进路周边矿岩破坏严重、循环进尺少、损失贫化大、安全风险高等问题，通过采用矿岩分级控制爆破技术进行爆破参数优化，保证了进路采场矿岩及充填体在作业中的稳定性和完整性，提高了采矿作业的本质安全化程度，大幅提高了采矿生产能力和生产效率，取得了良好的经济效益和社会效益，对类似矿山具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]沙胜军．歪头山铁矿矿岩可爆性研究［D］．北京：北京科技大学2019．
[2]刘文进，王剑，周乃松．程潮铁矿采场可爆性模糊综合评价［J］．爆破2018，25（4）：32-35．
论文作者:李鹏飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：进路论文; 矿体论文; 进尺论文; 钻杆论文; 作业论文; 楔形论文; 参数论文; 《基层建设》2019年第21期论文;