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      礦巖分穿分爆在國外大型露天礦山的試驗(yàn)研究

      2018-12-05 08:48:24陳興海裴浩宇
      采礦技術(shù) 2018年6期
      關(guān)鍵詞:礦巖界線采場

      陳興海,裴浩宇

      (華剛礦業(yè)股份有限公司, 北京 100039)

      SICOM INES銅鈷礦是中國企業(yè)集團(tuán)和剛果(金)政府共同成立的合資公司進(jìn)行開發(fā)的礦山資源項(xiàng)目。礦區(qū)位于剛果(金)盧阿拉巴省會科盧韋齊(Kolwezi)市西南。經(jīng)地質(zhì)勘探,該礦區(qū)可利用的資源/儲量銅金屬1000萬t,銅平均品位3.47%,為世界級的特大型銅鈷礦床[1]。

      該礦床成因類型為沉積?改造型層狀銅鈷礦床,礦體層狀特征明顯,主礦體隨地層產(chǎn)狀變化而變化,在構(gòu)造發(fā)育、巖石破碎強(qiáng)烈部位,存在大量表生富集的小銅、鈷礦體,產(chǎn)狀較陡。由于地質(zhì)條件復(fù)雜,礦體規(guī)模大,礦石類型多,品位變化大,礦體內(nèi)夾石也較多,因此穿爆混巖率的控制對礦石貧化損失、礦產(chǎn)品質(zhì)量有著直接影響。

      1 穿爆工作現(xiàn)狀

      礦區(qū)地層垂直方向上變化明顯,上部圍巖風(fēng)化較強(qiáng),下部礦體部位巖石較硬,并且存在軟弱互層的現(xiàn)象(見圖1)。礦體受地層控制明顯,主要含礦層為上下兩層,中間為夾石層,夾石厚度變化不均勻。圍巖主要為白云質(zhì)頁巖、白云質(zhì)粉砂巖為主,普氏硬度系數(shù)一般在4~6;礦石部位以硅化白云巖為主,普氏硬度系數(shù)一般為 8~10,礦巖可爆性都較好。

      礦山自 2014年生產(chǎn)以來,一直采用按計(jì)劃線推進(jìn),不考慮礦巖界線以及品種品級的穿爆方式,生產(chǎn)組織相對簡單,空間上未考慮對礦巖進(jìn)行分穿分爆,在爆破后靠采場地質(zhì)管理進(jìn)行分采分運(yùn),這給現(xiàn)場原礦質(zhì)量管理工作帶來很大困難,巖石混礦

      時有發(fā)生[2],礦石損失貧化率也一直較高。為降低礦石的損失貧化,保證輸出礦石質(zhì)量,在該礦區(qū)采場開展礦巖分穿分爆工作十分必要。

      圖1 SICOM INES銅鈷礦區(qū)地層及巖性柱狀圖

      2 分穿分爆工作步驟及方法

      SICOM INES銅鈷礦區(qū)的礦巖界線明顯,礦石組成以孔雀石、硅孔雀石、輝銅礦和赤銅礦等礦物為主,圍巖含礦性差,通過外觀顏色和地層巖性就可確定礦巖界線,而且主礦體產(chǎn)狀整體相對平緩,因此也利于礦巖分穿分爆工作的開展[3]。

      2.1 采場穿孔

      (1)爆破部位設(shè)計(jì)。以生產(chǎn)采剝計(jì)劃為基礎(chǔ),依據(jù)地測提供的圖件資料和采場現(xiàn)狀進(jìn)行爆破設(shè)計(jì),根據(jù)礦巖、地層界線、巖石類別確定計(jì)劃穿爆的巖、礦塊位置,結(jié)合礦體分布情況設(shè)計(jì)爆區(qū)規(guī)模,選定合理的炸藥單耗、抵抗線及孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式及延遲時間[4]。設(shè)計(jì)必須提供的圖紙及資料包括:爆區(qū)平面圖(1:500)、穿孔設(shè)計(jì)平面圖、爆破設(shè)計(jì)說明書、爆破設(shè)計(jì)施工指令書、剖面圖(1:200)及單體設(shè)計(jì)、藥量計(jì)算表、起爆網(wǎng)路聯(lián)線及起爆順序圖和爆破效果分析等。

      (2)現(xiàn)場布孔??拙W(wǎng)參數(shù)針對不同的礦巖應(yīng)科學(xué)地確定,并隨著巖性的變化不斷調(diào)整,直至最佳?,F(xiàn)場布孔應(yīng)采用測量工具準(zhǔn)確定位,孔位標(biāo)識必須明顯及易于識別。地質(zhì)人員配合現(xiàn)場觀察實(shí)際的地層、礦巖界線、礦巖類型,如果采場未出露明顯的地質(zhì)界線,測量人員則根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo),對礦巖界線進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定[2]。

      (3)現(xiàn)場穿孔。穿孔作業(yè)必須按照地面標(biāo)識和設(shè)計(jì)圖進(jìn)行,誤差控制在規(guī)定范圍之內(nèi),要求孔位誤差±0.3 m,孔深誤差±0.5 m;設(shè)計(jì)孔位及誤差范圍內(nèi)鉆孔有困難時,經(jīng)技術(shù)人員允許后方可移位補(bǔ)孔。已完成的炮孔要做好保護(hù)工作,在涌水量大且不易成孔的部位穿孔時,宜采用擋渣桶;雨季要采用“蟻穴扒渣法”維護(hù)炮孔,同時穿孔作業(yè)人員須認(rèn)真填寫穿孔記錄,注明鉆孔日期及作業(yè)班組以備抽查。

      (4)穿孔檢查與驗(yàn)收。要求技術(shù)人員對穿孔作業(yè)進(jìn)行經(jīng)常檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時糾正,并采取有效的補(bǔ)救措施。炮孔成區(qū)后進(jìn)行檢查驗(yàn)收,當(dāng)孔位和孔深等經(jīng)測量驗(yàn)收合格后鉆機(jī)方可轉(zhuǎn)移。爆區(qū)平面圖上涉及的礦巖及不同地層界線應(yīng)清晰并著色,地質(zhì)素描要注明巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、容重、硬度系數(shù)等與爆破設(shè)計(jì)有關(guān)的參數(shù)。

      2.2 采場爆破

      爆破前地質(zhì)人員到現(xiàn)場根據(jù)圖紙與實(shí)際情況進(jìn)行核實(shí),對混爆孔是否取舍現(xiàn)場確認(rèn),并對確實(shí)無法分爆的爆破孔,改變局部爆破參數(shù),以便爆破后的巖礦塊呈有規(guī)律的松散整合接觸,不出現(xiàn)后翻、拋坑等現(xiàn)象[2]。

      (1)裝藥。以設(shè)計(jì)藥量為依據(jù),由爆破技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況再次核定每孔裝藥量,并填寫作業(yè)卡片,裝藥人員嚴(yán)格按作業(yè)卡片給定的裝藥量和注明的要求進(jìn)行裝藥作業(yè);負(fù)責(zé)爆破的工程技術(shù)人員必須始終在爆破現(xiàn)場跟蹤作業(yè),負(fù)責(zé)監(jiān)督、指導(dǎo)及檢查。

      (2)填塞。填塞長度一般不得小于25倍的炮孔直徑,以不產(chǎn)生“沖天炮”為原則;炮孔填塞前必須采取防止填塞物與炸藥混合的措施,避免接觸部位的炸藥損失;填塞物采用粒徑小于3 cm的礫石進(jìn)行填塞。

      (3)起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。起爆網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接必須由專人負(fù)責(zé),且嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)執(zhí)行??變?nèi)管與地表傳爆管的聯(lián)結(jié)部位距孔內(nèi)管末端20 cm以外,且應(yīng)有防止雷管的聚能作用沖斷網(wǎng)絡(luò)的措施,網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接完畢后,由技術(shù)人員檢查確認(rèn)。

      (4)起爆。原則上采用定點(diǎn)起爆,在確認(rèn)警戒工作完成后,現(xiàn)場指揮方可下達(dá)起爆指令。警報(bào)分預(yù)報(bào)、起爆和警報(bào)解除3種。爆破后15 min,爆破人員準(zhǔn)許進(jìn)入爆破現(xiàn)場進(jìn)行檢查,一切正常后,解除警戒,其他人員方可入內(nèi)。

      3 分穿分爆實(shí)施效果

      自礦山開展分穿分爆試驗(yàn)研究以來,與生產(chǎn)相結(jié)合,圍繞穿孔成本、開展爆破鑒定,優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)、提高爆破質(zhì)量,同時嚴(yán)格控制礦巖混爆、保證礦石質(zhì)量,在礦巖混爆不可避免時,通過采用定向爆破技術(shù)進(jìn)行左右分爆,或采用壓渣爆破,使爆堆基本無位移;礦體復(fù)雜地段,采用微差擠壓爆破技術(shù),使清渣爆破變?yōu)閿D壓爆破,控制前后排炸藥單耗,減少爆堆的前撲,以防止造成礦巖混合,既使分爆質(zhì)量得到技術(shù)上的保證,又減少了生產(chǎn)的矛盾[5-6]。

      此外,為保證采場礦巖分穿分爆方案的順利實(shí)施,并取得可靠的效果,現(xiàn)場對穿爆方案進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。通過礦體二次圈定進(jìn)一步提高礦體圈定的精度,對揭露的礦體形態(tài)和產(chǎn)狀、礦巖界線做到更精確的測定和劃分,在礦石部位以及礦巖交界區(qū)域穿爆時,將原設(shè)計(jì)15 m段高,分為上段8 m、下段7 m,采用分段穿孔分段爆破,并且實(shí)施分段采掘的方案,而巖石區(qū)域仍按照15 m段高整段穿孔爆破和整段采掘。這既保證了分穿分爆的可操作性,同時也對實(shí)施效果做到更準(zhǔn)確的測定和統(tǒng)計(jì)分析(見表1)。

      通過礦巖分穿分爆的實(shí)施,與原穿爆方式相比,盡管礦山實(shí)施爆破的頻率有所增加,但取得了顯著效果。

      表1 爆破試驗(yàn)參數(shù)及效果

      (1)通過分穿分爆的實(shí)施,有效控制了礦巖混爆,礦巖混爆率從15%降到8%,圍巖混入率從5%~6%降低至 3.5%~4%,同時減少了礦石的損失。按礦山每年處理455萬t原礦計(jì)算,提高出礦品位0.03個百分點(diǎn),增加可回收的銅金屬量1365 t,可獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1000萬元以上。

      (2)針對不同地層及巖性區(qū)域的穿爆,通過優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)、加強(qiáng)管理,炸藥單耗基本控制在0.45 kg/m3以下,比設(shè)計(jì)降低了13%。

      (3)由于爆破控制實(shí)施到位,爆破根底也大大減少,大塊率也控制在1%及以下。

      (4)通過分穿分爆的實(shí)踐,強(qiáng)化過程管理,建立工序質(zhì)量管理點(diǎn),從而促進(jìn)技術(shù)、質(zhì)量和生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合[7],逐步實(shí)現(xiàn)以場地準(zhǔn)備、布孔、穿孔、分爆設(shè)計(jì)到爆后檢查的全過程作業(yè)的規(guī)范化和制度化。

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