北洺河铁矿凿岩爆破参数优化试验研究_翁胜军

Serial No．517May．2012

现代矿业

MORDEN MINING

总第517期2012年5月第5期

翁胜军（1979—），男，副主任，工程师，

056300河北省武安市。北氵名河铁矿凿岩爆破参数优化试验研究

翁胜军

1

何荣兴

2

郁奇

1

（1．五矿邯邢矿业有限公司北洺河铁矿；2．东北大学资源与土木工程学院）

摘

要

北洺河铁矿采用大结构参数的无底柱分段崩落法开采，生产中一直存在爆破效果差

的问题，主要表现为大块率高，推墙、悬顶事故率高，单排矿石回收率偏低。研究发现，边孔角小，炮

孔密集，出矿口宽度窄是存在上述问题的主要原因。提出了采用57ʎ边孔角的双凿岩中心试验方案，并进行了工业试验，在改善爆破效果、提高矿石回收率方面取得了较好的效果。

关键词

无底柱分段崩落法

回收率

边孔角

出矿口

Experimental Study on Rock Drilling Blast Parameter Optimization of Beiminghe Iron Ore

Weng Shengjun 1

He Rongxing 2

Yu Qi 1

（1．Beiminghe Iron Ore ，Minmetals Hanxing Mining Co．，Ltd ；2．College of Resources and Civil Engineering ，Northeastern University ）

Abstract

Macrostructure parameter pillarless sublevel caving has been adopted in mining of Beim-inghe iron ore ，while problem of bad blast effects always exist in production ，main present as high boul-der yield ，high accident rate of pushing-wall and hanging arch ，and low recovery rate of single-row ore．After the study ，little furnace hole angle ，dense blasthole ，narrow ore drawing port are the main reason to the above problems．Double rock drilling center experiment plan with 57ʎfurnace hole angle was proposed and industrial experimental was done ，better effects was obtained on blast effects improving and enhance ore recovery rate．

Keywords

Pillarless sublevel caving ，Recovery rate ，Furnace hole angle ，Ore drawing port

北洺河铁矿属于接触交代矽卡岩型磁铁矿床，

2002年4月正式投产。近年来，年产矿石达220万t ，是一座大型的地下开采铁矿山。采用无底柱分段崩落法开采，分段高度为15m ，进路间距为18

m 。采用Atlas 生产的Simba-H1354型中深孔凿岩台车凿岩，斗容为4.0m 3

电动铲运机出矿，这种大结构参数及大型机械化的高效采矿方法使得北洺河铁矿近年来一直保持在年产200万t 以上矿石的生

产能力。与此同时，

高效率的采矿方法和出矿设备对爆破效果提出了更高的要求。北洺河铁矿目前的

爆破效果较差，

如何改善爆破效果，适应矿山高强度开采的要求，成为亟待解决的问题。

1凿岩参数优化

2005年4月以前，北洺河铁矿的中深孔施工采用的是矿山与宣化机械厂合作研发的、专门用于北洺河矿的QZG-80中高风压潜孔钻机，凿岩中心高

度为1.2m ，

配套的凿岩参数：巷道断面为4.2m ˑ3.8m （1/3三心拱），排距为1.7m ，孔底距为2.2 2.8m ，边孔角为57ʎ，每排炮孔为10 11个，出矿

口宽度为2.87m 。由于设备升级，

2005年4月开始使用由瑞典Atlas 生产的Simba-H1354型中深孔凿岩台车，在提高作业效率、施工精度，降低劳动强度，改善作业环境等诸多方面都有很好的效果，但其设

备凿岩中心高度为1.82m ，比原有设备的凿岩中心高度增加了0.62m 。在巷道断面不变的条件下，凿岩中心的提高会使出矿口宽度变窄，因此为保证出矿口的宽度，矿山将边孔角减小到50ʎ。为保证孔底距不变，每排炮孔增加到12个。即便如此，出矿口宽度还是比原来减小了0.12m 。见图1。炮孔边孔角是无底柱分段崩落法炮孔布置中的重要参数之一，边孔角过大，下分段进路中部炮孔深度大，同时爆破形成的“V ”形槽过窄，不利于散体流动；边孔角过小，边部炮孔进入散体流动中形成的挤压带范围，即处于有效流动带以外，随着放矿的进行

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图1设备升级前后凿岩参数（单位：m）

没有得到有效松动，无碎胀空间可供挤压爆破，从而爆破时容易“打枪”，不能有效地崩落矿岩。此外，试验研究得出，过小的边孔角不仅边孔在分段爆破时不能实现有效爆破，而且使下分段的回采炮孔无法布置到位，容易在“脊部”三角区内形成较大的块度，或造成“悬顶”现象［1］。如图2所示，边孔角处于松动边界外形成了D区域，长期得不到有效爆破，而且爆破条件逐排恶化，最后形成了一块实体区域，而下一分段还是按照原有参数设计，便会在D 区域形成悬顶。

图2边孔角过小时脊部爆破条件

北洺河铁矿原来的边孔角为57ʎ，是以使边孔处于有效移动范围内为原则，在北洺河铁矿分段高度为15m，进路间距为18m的结构参数下，合理确定边孔角，并在长期生产中得到了较好的应用，见图3。所以，57ʎ边孔角对于北洺河铁矿是科学合理的。

图3边孔角确定方法示意而矿山目前采用的50ʎ边孔角过小，为了不增加孔底距而增加了炮孔数，炮孔变得密集，爆破后，炮孔间有先行击穿的趋势，剩余的爆破能量不足以破碎前推矿体时而造成推墙［2-3］，由此可见由于边孔角的不合理是造成目前爆破事故率高的原因之一。

根据随机介质放矿理论的方程研究，指出对于相同的放出高度而言，放出量随出矿口宽度的增加而增加［4-5］；根据实验室放矿模拟实验后回归方式，指出放出椭球体与进路宽度呈指数关系，出矿口宽度加大，放出体宽度变宽，回收率增加［6］。由此可见，北洺河铁矿放矿口宽度变窄，是造成矿石回收率低的主要原因。

在凿岩设备不变及凿岩中心高度固定的条件下，增加边孔角，出矿口宽度变小；如果要加宽出矿口，势必要减小边孔角。所以，北洺河铁矿凿岩爆破参数优化的本质就是如何解决出矿口宽度与边孔角这对矛盾的问题。

凿岩机的凿岩中心高度是固定的，但凿岩中心可以左右移动，因此，可采用双凿岩中心布孔方式，即两个凿岩中心的位置为在巷道中线位置上向左右各偏移400mm，边孔角改回到57ʎ，这样可使出矿口宽度达到2.87m（见图4），双凿岩中心也可提高炮孔的利用率

。

图4双凿岩中心凿岩参数方案（单位：m）

2工业试验及效果

北洺河铁矿能否适应这种双凿岩参数，以及这种参数给北洺河铁矿带来什么样的变化，矿山对这一凿岩参数进行了现场的工业试验。试验结果见表1。

从2011年上半年的双凿岩中心参数的施工速度和施工质量来看，炮孔的合格率也未受到凿岩参数改变的影响，凿岩工能很快适应这种凿岩参数。为了详细对比凿岩参数改变前后的爆破效果，对爆破事故、大块率、矿石回收率等基础数据进行统计发

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翁胜军何荣兴等：北洺河铁矿凿岩爆破参数优化试验研究2012年5月第5期