CN110926285A

CN110926285A - 一种降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法

Info

Publication number: CN110926285A
Application number: CN201911256944.4A
Authority: CN
Inventors: 杨仁树; 左进京; 杨国梁; 马鑫民; 赵勇; 骆浩浩; 王渝
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB; University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB; University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-03-27

Abstract

本申请涉及地下采矿技术领域，本申请提供的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，用于铁矿石开采；在装药时，首先将每排炮孔中部的至少一个炮孔划分为第一炮孔组，第一炮孔组内的炮孔分段装药且孔底部分耦合装药，孔口部分不耦合装药，孔底装药量大于孔口装药量；先引爆孔口段炸药，再引爆孔底段炸药，然后顺序引爆其余炮孔；孔口炮孔间距近，孔底炮孔间距离远，孔口爆破所需能量明显小于孔底，因此选择孔底耦合装药、孔口不耦合装药、孔底装药量大于孔底的方式，使炸药分布更合理；同时使孔底爆破效果增强，孔口爆破效果削弱，爆破后孔底、孔口的矿石块度分布更为接近，减少后续工序的处理时间与成本。

Description

一种降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法

技术领域

本申请涉及地下采矿技术领域，尤其涉及一种降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法。

背景技术

矿石块度指的是矿石几何尺寸的大小，常用矿石碎块两端最大距离表示，根据块度范围不同可以将矿石筛分为多级；矿石块度过大或者块度分布范围过大，将会给后续的矿石输送、筛分、粉碎等处理带来很多不便，增加后续工作的劳动量和处理成本。

现有技术中，铁矿爆破开采经常采用单排孔起爆的方式进行，沿着掘进方向逐排向前爆破，爆破过程自由面单一，当遇到矿体完整性较强的情况，往往会形成炮孔孔间贯穿裂隙，不利于矿石破碎，矿石块度过大可能造成矿石无法落入巷道、运输困难等问题。

同时，铁矿石开采时，一般会在巷道顶部开设扇形分布的炮孔，相邻炮孔在孔底处的距离明显大于孔口处的距离，爆破后孔底处距离炮孔较远的矿石块度较大，孔口处相邻炮孔之间相互影响，导致炮孔孔口处的块度相对较小，每次爆破产生的矿石块度分布不够集中。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法。

本申请提供的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，用于铁矿石开采，主要包括以下步骤：

打孔：在巷道顶部的未开采区内钻出至少一排炮孔，同一排炮孔所在的平面与巷道掘进方向的夹角为80°～100°；

装药：将每排炮孔中部的至少一个炮孔划分为第一炮孔组，第一炮孔组内的炮孔间隔装药；其中，炮孔孔底的第一段炸药耦合装药，炮孔孔口的第二段炸药不耦合装药，所述第一段炸药的装药量大于所述第二段炸药的装药量；

引爆：顺序引爆第一炮孔组内的所有第二段炸药、第一段炸药，然后再引爆其余炮孔内的炸药；所述第二段炸药与第一段炸药引爆间隔25～50ms。

在一些实施例中，所述第二段炸药、第一段炸药均从朝向孔底的一端开始引爆。

在一些实施例中，在所述打孔步骤中，炮孔直径50mm～100mm，孔口间距500mm～700mm，炮孔深度15m～30m；炮孔为多排时，排距为1～2.5m。

在一些实施例中，同一排炮孔所在的平面垂直与巷道的掘进方向。

在一些实施例中，在所述打孔步骤之后，还包括扫孔步骤，即用装药管对已经成型的炮孔进行扫孔以避免炮孔堵塞。

在一些实施例中，所述装药步骤中，第一段炸药与第二段炸药的装药量之比为5:3～8:2，两段炸药中间空气间隔600mm，用导爆管雷管和直径32mm的炸药作为炮头。

在一些实施例中，所述引爆步骤中，将边孔与第一炮孔组之间的炮孔划分为第二炮孔组，所述第二炮孔组内的炮孔均引爆后再引爆所述边孔，所述第二炮孔组内的炮孔以及边孔均采用分段装药、延时爆破的方式引爆，引爆间隔25～50ms；对于同一炮孔，先引爆孔口处的炸药。

在一些实施例中，所述第二炮孔组内的炮孔顺序引爆，引爆顺序为：靠近所述第一炮进组爆破区域的小组优先引爆，靠近所述边孔的炮孔最后引爆。

在一些实施例中，同时对与巷道自由面相邻的至少两排炮孔执行所述引爆操作。

本申请实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请提供的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，用于铁矿石开采，在装药时，首先将每排炮孔中部的至少一个炮孔划分为第一炮孔组，第一炮孔组内的炮孔分段装药且孔底部分耦合装药，孔口部分不耦合装药，孔底装药量大于孔口装药量；孔口、孔底的炸药段顺序、延时引爆，然后顺序引爆其余炮孔；孔口炮孔距离近，孔底炮孔间距离元，孔口爆破所需能量明显小于孔底，因此选择孔底耦合装药、孔口不耦合装药、孔底装药量大于孔底的方式，使炸药分布更合理，减少单耗；同时使孔底爆破效果增强，孔口爆破效果削弱，爆破后孔底、孔口的矿石块度分布更为接近，减少后续工序的处理时间与成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所述多排炮孔的孔口位置分布示意图；

图2为本申请实施例所述同一排炮孔的分布示意图；

图3为本申请实施例所述第一炮孔组内的分段装药示意图。

其中，1、巷道；2、巷道自由面；31、第一炮孔组；32、边孔；33、第二炮孔组；34、第一段炸药；35、第二段炸药；36、导爆管雷管。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图3所示，本申请提供的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，用于铁矿石开采，主要包括以下步骤：

打孔：在巷道1顶部的未开采区内钻出至少一排炮孔，同一排炮孔所在的平面与巷道1掘进方向的夹角为80°～100°；

装药：将每排炮孔中部的至少一个炮孔划分为第一炮孔组31，第一炮孔组31内的炮孔间隔装药；其中，炮孔孔底的第一段炸药34耦合装药，炮孔孔口的第二段炸药35不耦合装药，第一段炸药34的装药量大于第二段炸药35的装药量；

引爆：顺序引爆第一炮孔组31内的所有第二段炸药35、第一段炸药34，然后再引爆其余炮孔内的炸药；第二段炸药35与第一段炸药34引爆间隔25～50ms。

具体来说，巷道1上方的未开采区域的矿石分布均已探明，每次爆破的区域均是确定的范围，根据上述已知的信息可以确定炮孔数量与各炮孔的位置、开孔方向、钻孔深度等；根据上述结果在巷道1顶部打孔，炮孔呈辐射状分布构成扇形爆破区域。

然后向各炮孔内装药准备爆破，本申请的首先在同一排炮孔的中部选定至少一个炮孔作为第一炮孔组31，一般选择最中间的一至三个炮孔即可，然后向这些属于第一炮孔组31的炮孔中分别装入第一段炸药34和第二段炸药35，第一段炸药34位于炮孔的孔底处，炮孔之间距离较远，为保证爆破效果，选用与炮孔内经相匹配的炸药作为第一段炸药34，从而实现第一段炸药34与炮孔之间的耦合装药；在装药的同时，引爆用的导爆管雷管36、炮头炸药等也一并进行埋设。第二段炸药35位于靠近炮孔孔口的位置，炮孔孔口之间距离较近，使用与孔底相当的药量将会导致孔口处矿石块度过小，造成炸药浪费，因此选用外径相对较小的炸药实现不耦合装药，增大孔口处矿石的块度；同时第一段炸药34的装药量大于第二段炸药35的装药量，进一步保证炮孔中部、孔底处的爆破效果，实现炸药的合理分布，进一步缩减爆破后矿石的块度分布范围，使矿石块度分布更均匀，减少后续工序的处理时间与成本。

引爆时，首先将所有第一炮孔组31内的第二段炸药35同时引爆，从而利用少量炸药先在巷道1拱顶中央处先爆破出一个相对较小的空间，在巷道1拱顶处形成新的自由面，实现对矿石爆破区域的松动，可有效减少后续爆破产生的震动；同时可以避免同排炮孔之间同时爆破导致裂缝相互连通形成完整爆破面的现象，可以使巷道自由面2与炮孔爆破面之间的矿料充分爆破，降低矿石爆破的大块率。第二段炸药35引爆后，等待25～50ms再引爆所有的第一段炸药34，延时爆破可以让前次爆破的能量得到充分释放，减缓炮孔间裂缝相互连通形成完整自由面的几率，降低大块率；另外第一段炸药34的爆破还能进一步扩大自由面，为后续爆破的能量释放提供足够的空间，提升爆破效率。

在一些实施例中，第二段炸药35、第一段炸药34均从朝向孔底的一端开始引爆。

具体来说，就是在引爆时，先从炸药段朝向孔底的一端开始引爆。采用孔底起爆，起爆点前方的装药起到了堵塞作用，高能爆轰产物不能立即向孔外逸散，作用于岩石的能量较多，使得孔底起爆在爆轰作用的初始强度上，无论是爆轰应力波的冲击力还是爆轰气体的静态膨胀力都比较高。较孔中起爆，孔底起爆的爆轰气体在从孔底传爆到孔口这样较长时间内处于密闭的介质空间中膨胀，对介质的膨胀压力较大且作用时间较长。在相同条件下，孔底起爆较孔口起爆在介质中产生的冲击波的强度更大。孔底起爆时，高应力区虽指向孔口，但由于应力波在孔口部分作用时间短，因此不会造成孔口部分介质的过分破碎。因此，采用孔底爆破可有效延长爆炸初期应力对岩石的作用时间，炸药段全部引爆后一次性释放较大的能量，提升爆破效果。

在一些实施例中，在打孔步骤中，炮孔直径50mm～100mm，孔口间距500mm～700mm，炮孔深度15mm～30m；炮孔为多排时，排距为1～2.5m。

具体来说，炮孔直径一般优选为75mm，当然也可以根据实际的岩石硬度、炮孔距离、装填炸药的类型等进行灵活调整。孔口间距指的是在巷道1拱顶的钻孔位置，是炮孔之间距离最小的位置，孔口间距过小炮孔爆破过程中容易形成连通，不利于矿石破碎；孔口间距过大则不利于孔底处的爆破，导致孔底爆破效果较差，因此一般优选为500mm～700mm。炮孔深度则需要根据当前的爆破范围以及不同位置的矿料分布范围确定炮孔深度，对于无需爆破的区域可以适当减少炮孔深度以节省炸药用量。多排炮孔沿着巷道1掘进方向间隔设置，相邻两排炮孔间距过小爆破效果好，但又会导致炸药浪费；炮孔排距过大则无法保证破碎效果，会出现大体积的矿石，无法满足开采需求；因此一般要根据岩石硬度、单排炮孔间距、装药量等进行调整，一般优选为1.5m。

在一些实施例中，同一排炮孔所在的平面垂直与巷道1的掘进方向。这样两排炮孔之间各处距离是相等的，各炮孔统一装药即可，无需根据相邻两排之间的炮孔距离调整某个炮孔的装药量，提升装药效率；同时无需频繁调整钻杆位置，打孔速度快，有利于提升整体爆破效率。

在一些实施例中，在打孔步骤之后，还包括扫孔步骤，即用装药管对已经成型的炮孔进行扫孔以避免炮孔堵塞。扫孔是指钻孔出现孔壁坍塌、钻粉过多，或因孔壁不规则造成炮孔堵塞时，用工具清除孔内淤塞物的作业，为后续的炸药装填操作做好准备。

在一些实施例中，装药步骤中，第一段炸药34与第二段炸药35的装药量之比为5:3～8:2，两段炸药中间空气间隔600mm，用导爆管雷管和直径32mm的炸药作为炮头。

具体来说，炮孔呈扇形分布，实质上是呈扇骨状分布，同一排炮孔之间在孔口距离较近、孔底距离远；炮孔之间在孔底处的岩石厚度大，需要的爆炸能量较多；炮孔之间在孔口处的岩石厚度相对更薄，需要的爆破能量相对较少；因此在装填炸药的时候，将更多的炸药装填在孔底位置，孔口处炸药装填量更少，爆破后矿石块度分布更均匀，炸药得到充分利用，减少了孔口处的炸药浪费，降低单耗；第一段炸药34与第二段炸药35的装药比例优选为7:3。

第一段炸药34与第二段炸药35之间没有填充封堵，直接设置了600mm的空气间隔；第二段炸药35爆炸时，冲击波可以有缓冲的空间，而不是直接作用于岩石，减少了孔口处破碎岩石的力，减缓孔口处的爆破效果，可有效避免孔口处矿石块度过小，爆破后矿石块度体积更均匀，矿石块度分布范围更集中，缩减了后续工艺处理的操作时间与成本。

炮头采用直径32mm的炸药可以很好地满足引爆要求，属于使用率较高的结构。

在一些实施例中，引爆步骤中，将边孔32与第一炮孔组31之间的炮孔划分为第二炮孔组33，第二炮孔组33内的炮孔均引爆后再引爆边孔32，第二炮孔组33内的炮孔以及边孔32均采用分段装药、延时爆破的方式引爆，引爆间隔25～50ms；对于同一炮孔，先引爆孔口处的炸药。

具体来说，如图1和图2所示，边孔32指的是同一排炮孔中位于爆破区域边缘的两个炮孔；第二炮孔组33内的炮孔仍然采用分段装药的方式装填炸药，可以采用与第一炮孔组31完全相同的装药方式与爆破顺序，即第一段炸药34耦合装药，第二段炸药35不耦合装药，第一段炸药34的装药量大于第二段炸药35的装药量，第二段炸药35先引爆，25～50ms后再引爆第一段炸药34；第二炮孔组33爆破结束后25～50ms引爆边孔32，爆破结束。

此处总体的爆破思路是：从中间开始爆破形成自由面，然后沿着不断向外扩展的自由面逐渐向外引爆炮孔，直至边孔32爆破结束。前期的自由面可以起到松动岩石的作用，为后续的爆破提供充足的空间；后续随着自由面的逐渐外移，自由免除的岩石分区域逐一爆破，充分释放每次爆破的能量，提升爆破效率。

在一些实施例中，第二炮孔组33内的炮孔顺序引爆，引爆顺序为：靠近第一炮进组爆破区域的小组优先引爆，靠近边孔32的炮孔最后引爆。

具体来说，就是对于炮孔数量分布较多的情况，第二炮孔组33内的炮孔数量相对较较多，同时爆破破碎效果差或者震动过大，此时可以进一步将第二炮孔组33内的炮孔继续分成多个小组，同一小组内的炮孔爆破动作同时进行，同样按照从内向外的顺序依次引爆各小组内的炮孔，使自由面逐渐向外移动；引爆的间隔依然优选为25～50ms，每次引爆依然采用孔底起爆的方式引爆以获得最佳的爆破效果。

在一些实施例中，同时对与巷道自由面2相邻的至少两排炮孔执行引爆操作。

具体来说，如图1所示，下面以两排炮孔为例进行阐述，即对于同一排炮孔来说，引爆顺序保持不变，却将紧邻巷道自由面2的两排炮孔同步进行上述引爆操作；即同时对紧邻巷道自由面2的两排炮孔的、第一炮孔组31中的所有炮孔的第二段炸药35同时引爆；间隔25～50ms后，同时引爆两排排炮孔中所有第一排孔组中的第一段炸药34；间隔25～50ms后，继续引爆后续的炸药。这样可以同时对两排炮孔进行爆破，最开始形成的爆破空间更大，形成的自由面更大，可有效降低但排炮孔形成完整爆破面的现象发生，降低大块率；同时可以有效提升放矿效率。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，用于铁矿石开采，其特征在于，主要包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，其特征在于，所述第二段炸药、第一段炸药均从朝向孔底的一端开始引爆。

3.根据权利要求2所述的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，其特征在于，在所述打孔步骤中，炮孔直径50mm～100mm，孔口间距500mm～700mm，炮孔深度15mm～30m；炮孔为多排时，排距为1～2.5m。

4.根据权利要求1所述的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，其特征在于，同一排炮孔所在的平面垂直与巷道的掘进方向。

5.根据权利要求1所述的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，其特征在于，在所述打孔步骤之后，还包括扫孔步骤，即用装药管对已经成型的炮孔进行扫孔以避免炮孔堵塞。

6.根据权利要求1所述的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，其特征在于，所述装药步骤中，第一段炸药与第二段炸药的装药量之比为5:3～8:2，两段炸药中间空气间隔600mm，用导爆管雷管和直径32mm的炸药作为炮头。

7.根据权利要求1-6任一项所述的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，其特征在于，所述引爆步骤中，将边孔与第一炮孔组之间的炮孔划分为第二炮孔组，所述第二炮孔组内的炮孔均引爆后再引爆所述边孔，所述第二炮孔组内的炮孔以及边孔均采用分段装药、延时爆破的方式引爆，引爆间隔25～50ms；对于同一炮孔，先引爆孔口处的炸药。

8.根据权利要求7所述的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，其特征在于，所述第二炮孔组内的炮孔顺序引爆，引爆顺序为：靠近所述第一炮进组爆破区域的小组优先引爆，靠近所述边孔的炮孔最后引爆。

9.根据权利要求1-6任一项所述的降低无底柱分段崩落采矿矿石块度的方法，其特征在于，同时对与巷道自由面相邻的至少两排炮孔执行所述引爆操作。