臨沂會(huì)寶嶺鐵礦是一個(gè)日采礦量1.2萬(wàn)t的大型鐵礦。礦體分為南北兩條礦帶，平行展布，相向而傾，表現(xiàn)為不對(duì)稱向斜構(gòu)造特征。礦體呈急傾斜構(gòu)造，礦帶頂?shù)装鍑鷰r為黑云角閃片巖或黑云變粒巖。北礦體分為N1、N2兩條礦體，采用分段空?qǐng)?、嗣后充填法進(jìn)行開采。中段高度70m，劃分為3個(gè)分段。礦房沿礦體走向布置，各分段在礦體下盤開鑿沿脈，沿脈上每隔60m掘進(jìn)一條穿脈進(jìn)入礦體，在礦體中部施工一條鑿巖道。各分段鑿巖道內(nèi)采用Simba H1254型中深孔鑿巖臺(tái)車施工上向扇形中深孔，孔徑76mm。分段爆破，中段底部采用4m3鏟運(yùn)機(jī)出礦。其中-410~-340m水平正在開采，礦體傾角75°~89°，礦體厚度15~30m，大小礦房間隔布置，大礦房長(zhǎng)64m，小礦房長(zhǎng)44m，礦房間保留6m永久性礦柱。礦房開采完畢后，采用廢石或全尾砂充填。具體采礦方法見圖1。
礦山采用粉狀銨油炸藥爆破，利用BQF-100裝藥器進(jìn)行連續(xù)裝藥。
圖1 -410m水平北礦體標(biāo)準(zhǔn)采礦圖
2 大塊造成的影響
各分段中深孔爆破后，集中在中段底部出礦。出礦由4m3鏟運(yùn)機(jī)將礦石從采場(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)至礦石溜井內(nèi)卸載。礦房?jī)?nèi)大塊對(duì)生產(chǎn)造成的影響如下：
(1)鏟運(yùn)機(jī)將采場(chǎng)內(nèi)的大塊鏟運(yùn)至指定大塊堆放地點(diǎn)，或?qū)⒌V石倒往溜井后，將溜井上口的大塊鏟運(yùn)至指定地點(diǎn)。大塊的倒運(yùn)過(guò)程占用了大量出礦能力。
(2)對(duì)大塊進(jìn)行集中爆破破碎，每次破碎必須進(jìn)行爆破警戒、起爆和爆后通風(fēng)。整個(gè)爆破過(guò)程費(fèi)時(shí)至少一個(gè)小時(shí)，在此期間臨近礦房不能進(jìn)行出礦作業(yè)。
(3)二次破碎的火工品消耗巨大，經(jīng)濟(jì)成本較高。
(4)部分大塊塊度過(guò)大，鏟運(yùn)機(jī)無(wú)法倒運(yùn)，只能在出礦口上直接爆破。爆破過(guò)程必須停止該礦房鏟運(yùn)機(jī)出礦。
(5)部分大塊懸于出礦口上口，只能采用竹竿挑裝炸藥進(jìn)行爆破。爆破效率低下，而且危險(xiǎn)性很大。
3 大塊產(chǎn)生的原因
經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、中深孔設(shè)計(jì)和施工、爆破裝藥、現(xiàn)場(chǎng)出礦組織進(jìn)行調(diào)查分析，認(rèn)為產(chǎn)生大塊的原因有以下幾個(gè)方面：
3.1 不良地質(zhì)條件
不良地質(zhì)條件包括節(jié)理和斷層。節(jié)理和斷層構(gòu)成了巖體的不連續(xù)面，破壞了巖體的連續(xù)性。不連續(xù)面導(dǎo)致的大塊分為爆破大塊和垮落大塊。
巖體內(nèi)爆破是爆炸應(yīng)力波和爆生氣體膨脹壓力共同作用進(jìn)行巖體破碎。爆破時(shí)，由于不連續(xù)面的存在，爆炸能沿不連續(xù)面溢出或應(yīng)力波被不連續(xù)面衰減，導(dǎo)致爆破應(yīng)力波不足以破碎巖體，大部分礦巖只能在爆生氣體壓力的作用下，沿巖體自身的不連續(xù)面分離，形成自然塊度，導(dǎo)致爆破大塊的產(chǎn)生[1]。
分段空?qǐng)龇ú傻V，在礦房充填前，礦體上下盤和頂板均暴露在采空區(qū)內(nèi)。由于不連續(xù)面的存在，導(dǎo)致臨空面圍巖不穩(wěn)，受自重和爆破擾動(dòng)的影響，往往按自然塊度垮落下來(lái)。此部分大塊塊度往往較大，而且以廢石為主。
3.2 中深孔設(shè)計(jì)參數(shù)不盡合理
原設(shè)計(jì)參數(shù)中深孔排距1.8~2m，孔底距2m，炮孔密集系數(shù)1~1.1，偏低，是導(dǎo)致大塊率偏高的一個(gè)因素。
3.3 中深孔施工偏離設(shè)計(jì)
中深孔施工與設(shè)計(jì)不符，是導(dǎo)致大塊產(chǎn)生的重要原因。中深孔施工偏離設(shè)計(jì)主要有兩方面的原因：
(1)中深孔臺(tái)車操作人員的失誤。施工過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)排線未對(duì)正、角度、深度、仰俯角不符合設(shè)計(jì)。
(2)炮眼偏斜率難以控制。受巖石軟硬不均和層理發(fā)育的影響，中深孔在鉆進(jìn)過(guò)程中往往向巖石較軟的方向偏移，偏離了設(shè)計(jì)直線。尤其會(huì)寶嶺鐵礦分段高度18~25m，部分中深孔長(zhǎng)度超過(guò)30m，中深孔施工至孔底時(shí)，往往偏差很大，甚至出現(xiàn)第二排中深孔偏斜到第一排中深孔排面的情況。
3.4 中深孔爆破設(shè)計(jì)和裝藥質(zhì)量不佳
中深孔爆破設(shè)計(jì)和裝藥質(zhì)量不佳，均會(huì)導(dǎo)致炸藥在礦巖內(nèi)不能均勻分布。局部地區(qū)裝藥過(guò)少，導(dǎo)致爆破能不足，容易產(chǎn)生大塊。
3.5 中深孔被破壞
施工完畢的中深孔，在爆破時(shí)往往發(fā)現(xiàn)炮孔被破壞。破壞的情況有如下幾種：
(1)中深孔施工在破碎帶中的，往往發(fā)生碎石堵孔。在裝藥時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有碎石堵在炮孔中部。
(2)中深孔爆破后，爆破臺(tái)階上部容易發(fā)生滑塌，滑塌時(shí)下一排的中深孔孔底遭到破壞。
(3)由于中深孔偏斜率較大，個(gè)別時(shí)候兩排中深孔出現(xiàn)交錯(cuò)在一起的情況。發(fā)生這種情況時(shí)，爆破第一排中深孔時(shí)往往破壞第二排中深孔。
(4)爆破時(shí)孔口裝藥量過(guò)大，導(dǎo)致眉線被破壞，下一班爆破的孔口受到破壞。
3.6 第一排爆破前臨空
爆破時(shí)，第一排炮孔因?yàn)槊媾R臨空面，前部無(wú)阻擋，爆破后的巖塊向前運(yùn)動(dòng)，失去了擠壓和碰撞作用。爆炸能用于推動(dòng)巖塊向前運(yùn)動(dòng)，而未用于破碎巖石[2]。
3.7 出礦組織不合理
礦房底部共6個(gè)出礦口——鑿巖道兩端及4條進(jìn)路。出礦過(guò)程中，應(yīng)做到各口均勻出礦。但在生產(chǎn)實(shí)際中，經(jīng)常出現(xiàn)某一出礦口被大塊堵死后，不及時(shí)進(jìn)行清理，導(dǎo)致該出礦口長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行出礦作業(yè)。礦房?jī)?nèi)散體礦石經(jīng)擠壓、震動(dòng)后，形成更多大塊。
4 降低礦房大塊率的措施
針對(duì)以上問(wèn)題，為降低會(huì)寶嶺鐵礦-410m水平北礦體礦房大塊率，結(jié)合礦山現(xiàn)有技術(shù)力量、設(shè)備力量和人力，確立了以下措施降低礦房大塊率。
4.1 優(yōu)化炮孔參數(shù)
采用小排距、大孔底距爆破，以改善爆破效果，是現(xiàn)在比較通用的降低爆破大塊率的方法[3]。
但是，如果排距過(guò)小，導(dǎo)致爆破時(shí)中深孔距離采空區(qū)過(guò)近。礦房?jī)?nèi)的礦堆流淌下來(lái)，很容易掩埋部分中深孔。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)礦堆形狀和中深孔高度進(jìn)行分析，確定排距調(diào)整為1.6m，降低了排距，但不容易發(fā)生埋孔。
根據(jù)保持孔網(wǎng)面積S=a×w(孔底距×最小抵抗線)不變的原則，計(jì)算新的孔底距應(yīng)為1.8×2/1.6≈2.2m[4]。為改善爆破效果，決定采用交錯(cuò)布孔[2]，孔底距確定為1.9m和2.3m間隔布置。兩排同時(shí)爆破時(shí)，孔底距2.3m的中深孔布置在臨近空區(qū)的前一排，孔底距1.9m的中深孔布置在后一排。
4.2 減少單排爆破
每班爆破均可能對(duì)下一排中深孔造成程度不一的破壞。而且每班爆破第一排因?yàn)榕R空，爆破時(shí)容易產(chǎn)生大塊。
因此為降低這種影響，必須減少爆破的班次，即每班爆破多排中深孔。因此盡量避免單排爆破，每次爆破2~3排。
此外，為加強(qiáng)爆破破巖效果，在總裝藥量不超過(guò)允許值的情況下，盡可能安排空區(qū)兩側(cè)中深孔同時(shí)爆破，每側(cè)爆破2~3排。爆破礦巖在空中互相碰撞，加強(qiáng)了破碎效果。
4.3 加強(qiáng)中深孔質(zhì)量管理
中深孔臺(tái)車操作人員的施工水平是影響中深孔質(zhì)量的重要因素。為改善中深孔施工質(zhì)量，出臺(tái)相應(yīng)的質(zhì)量管理辦法并貫徹實(shí)施，對(duì)中深孔質(zhì)量進(jìn)行跟蹤管控。
施工前，為中深孔臺(tái)車在巷道兩幫和頂板標(biāo)定排面，通過(guò)三點(diǎn)定向，確定中深孔排面準(zhǔn)確。開鉆前，必須測(cè)量中深孔角度和仰俯角，角度合格方可施工。施工時(shí)，必須嚴(yán)格控制鉆進(jìn)深度。定期對(duì)中深孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，根據(jù)不同的合格率對(duì)中深孔臺(tái)車司機(jī)進(jìn)行階梯式考核。
通過(guò)推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，及時(shí)跟蹤考核，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的努力，現(xiàn)將中深孔質(zhì)量合格率控制在90%以上。
此外，中深孔臺(tái)車施工過(guò)程中發(fā)生有透孔、遇破碎帶無(wú)法施工等異常情況，由臺(tái)車司機(jī)記錄在操作記錄單上。每周技術(shù)室指定專人對(duì)臺(tái)車施工中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行匯總并報(bào)至中深孔設(shè)計(jì)人處。中深孔設(shè)計(jì)人根據(jù)收到的異常情況表分析原因和影響，必要時(shí)調(diào)整中深孔設(shè)計(jì)或者在特殊部位進(jìn)行補(bǔ)孔。
4.4 優(yōu)化爆破裝藥設(shè)計(jì)
為了優(yōu)化爆破裝藥設(shè)計(jì)，每排中深孔爆破前，均由爆破設(shè)計(jì)人員在中深孔圖紙上詳細(xì)繪制出每孔裝藥情況(裝藥部分中深孔加粗顯示)。裝藥系數(shù)控制在65%左右，要求裝藥長(zhǎng)短搭配，炸藥在排面內(nèi)盡可能均勻分布。
爆破設(shè)計(jì)完畢后，將繪有裝藥長(zhǎng)度的中深孔圖紙附在爆破設(shè)計(jì)單后一并交給中深孔爆破班組，由爆破班組實(shí)施爆破。
4.5 加強(qiáng)中深孔爆破管理
中深孔爆破前，要求爆破班組對(duì)擬爆破的中深孔進(jìn)行驗(yàn)孔。驗(yàn)孔發(fā)現(xiàn)有堵孔時(shí)，必須開高壓風(fēng)進(jìn)行通孔。對(duì)于存在炮孔無(wú)法通開，或者炮孔被破壞等情況，必須停止裝藥，匯報(bào)至技術(shù)室。由技術(shù)室根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)照中深孔圖紙，決定是繼續(xù)爆破還是暫停爆破，對(duì)炮孔進(jìn)行處理。
技術(shù)人員不定期對(duì)中深孔爆破裝藥、連線、起爆過(guò)程進(jìn)行檢查，確保按照技術(shù)室的設(shè)計(jì)進(jìn)行裝藥爆破。
4.6 加強(qiáng)出礦組織管理
(1)為避免松散礦石在礦房?jī)?nèi)經(jīng)震動(dòng)、擠壓再次形成大塊，規(guī)定生產(chǎn)工區(qū)必須隨時(shí)對(duì)封堵各出礦口的大塊進(jìn)行清理，確保各出礦口均勻出礦，保持各出礦口礦石的流動(dòng)性。技術(shù)人員隨時(shí)巡查現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有大塊封堵出礦口的情況及時(shí)下達(dá)整改單，責(zé)令進(jìn)行清理。
(2)礦房回采后期，由于采空區(qū)暴露時(shí)間較長(zhǎng)，往往發(fā)生大量圍巖垮塌，不僅大塊率上升，而且還增加了礦房的排矸量。因此，為減少圍巖垮塌，必須加快礦房回收進(jìn)度。通過(guò)控制同時(shí)開采的礦房數(shù)不超過(guò)3個(gè)，將出礦能力集中，加快單個(gè)礦房的回收速度。將礦房的平均回收時(shí)間由7~8個(gè)月減少至4~5個(gè)月。
4.7 對(duì)大塊進(jìn)行打眼爆破
為生產(chǎn)便利，礦房?jī)?nèi)的大塊往往集中在臨近礦房巷道內(nèi)進(jìn)行堆放。由此導(dǎo)致二次爆破會(huì)對(duì)礦房產(chǎn)生擾動(dòng)。對(duì)大塊進(jìn)行打眼爆破，減少裝藥量，不僅降低了火工品消耗，而且減少了爆破擾動(dòng)，減少因二次爆破導(dǎo)致的礦房圍巖垮塌。
5 應(yīng)用效果
出礦過(guò)程中，鏟運(yùn)機(jī)將礦房?jī)?nèi)礦石倒入溜井后，塊度大于格篩網(wǎng)格的礦巖無(wú)法溜下而存留在溜井上口。溜井上口的大塊積攢到一定量時(shí)，再由鏟運(yùn)機(jī)集中鏟運(yùn)至指定區(qū)域。將每月大塊鏟回的斗數(shù)與總出礦斗數(shù)的比值稱為大塊鏟回率。
因?yàn)榈V房?jī)?nèi)實(shí)際大塊率測(cè)量較為困難，而隨著礦房大塊率的上升，從溜井上口鏟回的大塊比率也上升。因此可以采用單月大塊鏟回率的升降體現(xiàn)大塊率的變化。
自采取上述措施后，效果慢慢顯現(xiàn)，單月大塊鏟回率逐步下降，由2014年初20%以上降低到11%~13%，如圖2所示。表明大塊率得到了顯著的下降。
圖2 單月大塊鏟回率直方圖
6 結(jié)語(yǔ)
生產(chǎn)的實(shí)踐表明，文中提出的降低礦房大塊率的措施是行之有效的，符合礦山實(shí)際，取得了良好的效果。但是對(duì)于進(jìn)一步降低礦房大塊率，還有進(jìn)一步研究的需要。從技術(shù)和施工兩個(gè)方面，系統(tǒng)的分析和總結(jié)，以將礦房大塊率降到最低，提高礦房出礦效率。
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