简介
由北京科技大学采矿系方祖烈、丁钦贡等人研究设计的一种地下采矿新方法—垂直束状炮孔崩落法,最近在邯邢矿山局西石门铁矿全面推广应用。该项成果为冶金部“七五”科技攻关项目,曾获得1991年度冶金部重大科技成果奖。有关专家认为,此种采矿方法属国内首创,并达到国际先进水平,为我国大量缓倾斜、中厚以上低价矿体的开采,提供了一条低成本、高效的开采途径,经济效益和社会效益显著,推广应用前景十分广阔1。
垂直束状炮孔崩落法1986年以来,方教授及其科研组针对我国冶金地下矿山普遍存在矿体结构复杂、围岩不稳定、采准量大、矿石损失率高等难题,首次提出采用“垂直束状炮孔崩落”这一新采矿方法。该法是将凿岩水平和出矿水平合二为一,自斗穿向上凿出平行密集束状孔、成井孔及扩漏孔,并在一次爆破中顺序起爆完成落矿、成井和扩漏,形成了掘井、劈漏、落矿三位一体的新型切割工艺,与此同时,还采用了双立柱井字型钻架控制凿岩精度、大直径垂直向上炮孔装药系统、垂直平行密集束状孔等综合爆破技术工艺2。
束状炮孔采矿的优点其优点首先是增加了每米炮孔的崩矿量, 并相应地减少了由炮孔装药不足引起的单位凿岩量。束状炮孔炸药装满系数平均为0.93, 而扇形炮孔平均为0.8。由于束状炮孔开眼时间损失较少和炮孔长度不变, 故凿岩劳动生产率比扇形炮孔高3-5%。因为采用束状炮孔加大了最小抵抗线和各排装药孔之间的距离, 从而减少了炮孔自然塌落和断裂的损失。在马格涅季托夫矿阶段高80米和没有中间凿岩水平的条件下, 采用束状炮孔与扇形炮孔崩矿相比, 前者矿石破碎质量较好深度较大的束状炮孔与设计方向的偏差对爆破效果的影响, 比扇形炮孔小得多。由于采区内矿石破碎质量较好, 使放矿能力提高5-15%3。
束状炮孔采矿的缺点采用束状炮孔的主要缺点是, 增加了单位切割(凿岩)巷道量(如有中间凿岩水平时), 这可能大大降低上述优点的作用。此外, 由于束状炮孔中各炮孔经常发生交叉,实际的凿岩量有所增加。在束状炮孔中确定了能减小各炮孔贯穿可能性的各炮孔间的最小距离。当炮孔直径为105毫米、炮孔束直径为0.7米时, 炮孔最小间距为0.2-0.25米,这样安装潜孔钻机, 就能打7-9个炮孔1。
应用几年来,该法经在西石门铁矿试应用,已经取得明显经济效益。与原采矿方法比较:千吨采准工作量平均降低38%;减少了切割巷道,不仅减轻了工人劳动强度,也避免了因巷道垮塌而带来的作业不安全和炮孔报废等问题;在较低回采贫化率的情况下,大幅度提高矿石回收率达30%以上;提高了爆破效果,大块产出率降低58%,二次炸药消耗量降低35%,从而保证了出矿强度并利于耙道稳定。上述指标是在平均矿厚为10m时得出的,当矿厚增大时,将更能显示该采矿法的优越性。该矿过去一段已被放弃的难采矿体得以起死回生,全矿平均年产量还递增了20万t3。
总结据悉,该采矿方法不仅适用于冶金矿山的地下开采,对化工、有色、核工业等矿山的地下采矿均适用。目前,河北省矾山磷矿已经开始应用该法进行地下采矿1。