贫化率、损失率是反映矿山生产管理水平的2项重要技术经济指标，是矿山降低成本、增加效益、优化管理不可忽视的关键环节［1］。近年来，大量学者对降低贫化率、损失率的措施进行了详细研究，取得了一定的成效［2-3］。本研究以袁家村铁矿陡倾斜沉积变质型矿体为研究对象，针对不同爆破块段的特点，分析爆破方式与贫化、损失的关联性，基于高精度延期雷管的应用与爆破软件模拟，分析建立适用于陡倾斜中厚沉积变质铁矿的宽适应性整穿分爆技术。
1工程概况
袁家村铁矿位于山西省岚县，生产能力矿石2200万t/a，岩石6380万t/a。矿区处于华北地块中部山西断块隆起上，是吕梁山早前寒武系变质地质体中较具代表性的典型沉积变质型矿床［4］。计有3个矿带，15个矿体，多呈似层状、透镜状，与围岩呈整合接触，沿倾向较稳定，倾角70°～80°，向S75°～80°E方向倾斜。但因受变辉绿岩的穿插，致使原生层状、透镜体状矿体进一步分叉、肢解，使矿体形态变得较复杂。区内矿体厚度大、储量集中，区内共探明储量12．6亿t，以10#、1#、11#矿体最大，分别占总储量的59．5%、18．1%、10．5%。矿体多出露于山梁上，具有良好的露天开采条件，因而利用地形条件，采用自上而下、由北至南横向、逐水平缓帮分层开采方法，有利于实现区内微—细粒复杂难选红磁混合铁矿多品级矿石的综合利用。矿石采用汽车-半移动破碎-胶带开拓运输系统，初期采用单一汽车开拓运输系统，后期在上、下盘分别布置一套汽车-半移动破碎-胶带系统［5-6］。
对于纵向开采的陡倾斜露天矿山，贫化与损失的关键部位为矿岩界线，一般实行分穿分爆分采来改善贫化、损失指标，由上盘至下盘采剥可充分利用爆破后台阶坡面角，因此布置靠近矿岩体界线的炮孔时应将炮孔底部布置于矿岩界线处，并严格掌握炮孔的后翻，使爆破的松动崩落范围尽可能沿着矿岩界线崩落下，实现矿岩分离。在袁家村铁矿陡倾斜矿体的横向开采中，在前期对矿岩地质体赋存界线认识不足的情况下，穿孔爆破中经常存在爆破块段边部为岩石或矿石，造成该处的贫化和损失。对于矿条带间岩夹层不大于50m的，理论上可分穿分爆分采，但穿孔、铲装效率低、工艺管理难度大，且高频次分穿分爆降低了单一爆破块段的贫化损失量，难以从整体上显著改善矿岩贫化、损失。
2整穿分爆关键技术
2．1爆破块段分类
本研究爆破块段掌子面及地质平面图按矿体倾角70°～80°进行划分，矿(岩)体中的岩(矿)体内夹层按矿(岩)石、矿体沿倾向稳定等原则进行划分，基本涵盖了袁家村铁矿矿(岩)的赋存形态，结果见表1。
表 1 爆破块段分类
2．2合理布孔
首先绘制出爆破块段掌子面素描图，结合矿山三维地质体模型，确定爆破块段范围;然后按照爆破块段内的矿岩界线确定布孔点位，避免炮孔位于矿岩地质体界线上。
2．3严控穿孔
穿孔作业严格按设计孔位进行，并记录穿孔中返渣特点，最终绘制爆破块度各孔间距纵剖面图，与矿体三维地质模型进行对照修正，作为确定爆破设计的依据。
2．4爆破设计
整穿分爆是在原爆破参数的基础上优化爆破方式，是基于爆破块段内各矿岩地质体形态、参数的精细化爆破作业。爆破贫化损失控制的关键在于各非同质地质体爆破抛掷方向及位移存在明显区分，体现在爆破网路设计中，应确保矿岩界线两侧炮孔的延时时间相等或接近，网路等时线应为“V”形，且拐点应位于矿岩界线上。
3实例分析
3．1爆破块段概况
1710-1695-294#爆破块段位于厚大的10#矿体内，属于表1中B2类型，宜采用整穿分爆方式，采用牙轮钻作业，孔径310mm，孔网参数6m×8m(图1)。图1中阴影部分为矿体，无色部分为岩体。
3．2起爆网路设计
地表雷管设计的孔间、排间起爆时间分别为3～8ms/m、9～15ms/m。孔间、排间分别采用澳瑞凯Exel系列25，65，孔内400ms。应用澳瑞凯shotplus5软件进行起爆网路设计(图2)。由图2可知:该起爆网路由3个子网路组成，11#、19#、1#孔为起爆点，11#孔处25ms的起爆延时可确保各子网路相邻头排孔延时一致，但第2排的相邻孔延时差为25ms，第3排为50ms，第n排为25(n－1)ms，在排数较少时能够满足矿岩界线两侧炮孔延时时间接近的要求。将图2中部子网路两侧排间延时修改为90ms，受固有段别延时限制，可采用25ms与65ms2组延时等效，从而实现各子网路相邻孔延时一致。
对优化后的网路设计进行爆破模拟，其等时线、爆破位移方向分别见图3、图4。由图3、图4可知:等时线分布均匀，呈“V”形，且在矿岩界线上出现拐点，各网路爆破位移方向与设计一致。
3．3爆破效果
爆破效果如图5所示。由图5可知:爆破后矿岩分离效果明显，成效显著。
4讨论
(1)矿岩界线与自由面的夹角反映了采矿条件，是选择爆破方案的依据。若夹角小于90°，则分穿分爆受制约，宜采用整穿分爆;反之，宜采用分穿分爆。
(2)爆破排数增多不改变子网路相邻孔的延时相等性，理论上爆破排数可不受限制，而事实上，随着排数的增多，后排抛掷空间不足，位移过小，形成挤压、后翻，矿岩界线的拉沟分离趋于减弱，弱化了设计的抛掷分离性，同时，随着排数的增加，爆破块段隆高明显，不利于后续铲装作业的贫化、损失控制，经现场试验，极限排数为8排，以6排为最佳。
(3)数码电子雷管采用电子延期体取代传统化学药剂延期体，可有效解决化学延期体的延期精度不稳定、精度差等技术难题。基于矿岩界线两侧炮孔延时相等或接近的原则，采用数码电子雷管矿岩可直接创造最佳网路延时，分离效果更佳。
(4)整穿分爆是建立在对采剥带内赋存状态矿岩地质体具有一定研究程度的基础上的布孔、穿孔、爆破设计，随着袁家村铁矿三维地质模型的构建，结合穿孔过程的矿岩条件修正，爆破块段内矿岩地质体模型将得到准确构建，对于爆破块段的确定以及爆破块段内矿岩地质构造、矿石质量、矿体地质界线、矿体内夹层的控制具有积极意义。
(5)整穿分爆技术对于改善陡倾斜中厚沉积变质型露天开采的贫化、损失指标效果显著，袁家村铁矿从2014年下半年实行整穿分爆以来，在损失率持平的情况下，贫化指标由上半年的4．07%下降至下半年的3．45%，2015年1—8月，损失率由2014年全年的3．80%下降至3．40%，贫化率由2014年全年的3．76%降至3．62%。
(6)整穿分爆技术是高产能与低贫化损失条件下的选择，若采场条件允许，应优先分穿分爆分采。
参考文献
［1］赵双平，王爱民．改进露天矿产量统计方法的探讨［J］．金属矿山，1993(11):17-19．
［2］陈林．白云铁矿矿石生产过程中的质量管理与控制［J］．包钢科技，2010，26(3):16-18．
［3］石连松，唐志新，扈忠义，等．哈密红石梅岭露天矿采剥过程中爆破方法探究［C］∥中国采选技术十年回顾与展望论文集．北京:冶金工业出版社，2012:392-394．
［4］何宏．对山西省岚县袁家村沉积变质铁矿床形成条件的探讨［J］．华北国土资源，2013，54(3):89-94．
［5］刘宏伟．浅析袁家村铁矿开拓系统设计［J］．矿业工程，2011(6):16-17．
［6］潘涛，陈辉峻，赵明生，等．数码电子雷管精度误差影响因素及改进措施研究［J］．爆破，2014，31(2):135-138．
文章作者：白 俊，王彦飞；太钢集团岚县矿业有限公司；
文章来源：《现代矿业》；2016.8；
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