[科普中國]-束狀炮孔

簡介

由北京科技大學(xué)采礦系方祖烈、丁欽貢等人研究設(shè)計的一種地下采礦新方法—垂直束狀炮孔崩落法，最近在邯邢礦山局西石門鐵礦全面推廣應(yīng)用。該項成果為冶金部“七五”科技攻關(guān)項目，曾獲得1991年度冶金部重大科技成果獎。有關(guān)專家認(rèn)為，此種采礦方法屬國內(nèi)首創(chuàng)，并達(dá)到國際先進(jìn)水平，為我國大量緩傾斜、中厚以上低價礦體的開采，提供了一條低成本、高效的開采途徑，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著，推廣應(yīng)用前景十分廣闊1。

垂直束狀炮孔崩落法1986年以來，方教授及其科研組針對我國冶金地下礦山普遍存在礦體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、圍巖不穩(wěn)定、采準(zhǔn)量大、礦石損失率高等難題，首次提出采用“垂直束狀炮孔崩落”這一新采礦方法。該法是將鑿巖水平和出礦水平合二為一，自斗穿向上鑿出平行密集束狀孔、成井孔及擴(kuò)漏孔，并在一次爆破中順序起爆完成落礦、成井和擴(kuò)漏，形成了掘井、劈漏、落礦三位一體的新型切割工藝，與此同時，還采用了雙立柱井字型鉆架控制鑿巖精度、大直徑垂直向上炮孔裝藥系統(tǒng)、垂直平行密集束狀孔等綜合爆破技術(shù)工藝2。

束狀炮孔采礦的優(yōu)點(diǎn)其優(yōu)點(diǎn)首先是增加了每米炮孔的崩礦量, 并相應(yīng)地減少了由炮孔裝藥不足引起的單位鑿巖量。束狀炮孔炸藥裝滿系數(shù)平均為0.93, 而扇形炮孔平均為0.8。由于束狀炮孔開眼時間損失較少和炮孔長度不變, 故鑿巖勞動生產(chǎn)率比扇形炮孔高3-5%。因為采用束狀炮孔加大了最小抵抗線和各排裝藥孔之間的距離, 從而減少了炮孔自然塌落和斷裂的損失。在馬格涅季托夫礦階段高80米和沒有中間鑿巖水平的條件下, 采用束狀炮孔與扇形炮孔崩礦相比, 前者礦石破碎質(zhì)量較好深度較大的束狀炮孔與設(shè)計方向的偏差對爆破效果的影響, 比扇形炮孔小得多。由于采區(qū)內(nèi)礦石破碎質(zhì)量較好, 使放礦能力提高5-15%3。

束狀炮孔采礦的缺點(diǎn)采用束狀炮孔的主要缺點(diǎn)是, 增加了單位切割（鑿巖）巷道量（如有中間鑿巖水平時）, 這可能大大降低上述優(yōu)點(diǎn)的作用。此外, 由于束狀炮孔中各炮孔經(jīng)常發(fā)生交叉,實際的鑿巖量有所增加。在束狀炮孔中確定了能減小各炮孔貫穿可能性的各炮孔間的最小距離。當(dāng)炮孔直徑為105毫米、炮孔束直徑為0.7米時, 炮孔最小間距為0.2-0.25米,這樣安裝潛孔鉆機(jī), 就能打7-9個炮孔1。

應(yīng)用幾年來，該法經(jīng)在西石門鐵礦試應(yīng)用，已經(jīng)取得明顯經(jīng)濟(jì)效益。與原采礦方法比較:千噸采準(zhǔn)工作量平均降低38%;減少了切割巷道，不僅減輕了工人勞動強(qiáng)度，也避免了因巷道垮塌而帶來的作業(yè)不安全和炮孔報廢等問題;在較低回采貧化率的情況下，大幅度提高礦石回收率達(dá)30%以上;提高了爆破效果，大塊產(chǎn)出率降低58%，二次炸藥消耗量降低35%，從而保證了出礦強(qiáng)度并利于耙道穩(wěn)定。上述指標(biāo)是在平均礦厚為10m時得出的，當(dāng)?shù)V厚增大時，將更能顯示該采礦法的優(yōu)越性。該礦過去一段已被放棄的難采礦體得以起死回生，全礦平均年產(chǎn)量還遞增了20萬t3。

總結(jié)據(jù)悉，該采礦方法不僅適用于冶金礦山的地下開采，對化工、有色、核工業(yè)等礦山的地下采礦均適用。目前，河北省礬山磷礦已經(jīng)開始應(yīng)用該法進(jìn)行地下采礦1。