1. 概述
黄岗铁矿Ⅰ区的采矿方法为阶段充填法[2][3]，即采用分段凿岩、阶段出矿、嗣后充填法一、二步采矿方法进行回采，对于矿体厚度大于20m的采场按垂直矿体走向布置，采用中深孔凿岩、爆破的方法进行采出矿作业。该矿的中段、分段主巷道均布置到矿体下盘的岩石中，通过探矿穿脉(或凿岩巷)进入矿体内，底部采用装矿巷道配合拉底堑沟的方式进行出矿，采用切割井和切割巷联合的方式进行拉槽爆破，其切割巷和切割井一般都布置在矿体上盘靠近矿岩接触的地带，拉槽爆破采用扇形中深孔扩井和拉槽爆破，拉槽长度为采场宽度。
初步设计[4]对其矿体赋存情况和矿石主要特性做出了大致描述：“黄岗铁矿Ⅰ区是一个大型层控矽卡岩型矿床，矿体主要集中分布在由钾长花岗岩与大石寨组上部安山岩及所夹火山碎屑岩所形成的矽卡岩之内。走向长度1021米，倾斜长度495米，倾角在60-70°，矿体平均厚度25米，最大118米，属于急倾斜厚矿体，矿体形态为不规则的似层状，矿体及上下盘围岩总体属于中等稳固以上，矿石构造具有多种类型，以浸染状、致密块状构造为主，矿石普氏硬度系数10-16，松散系数为 1.5”。
矿山在组织开拓、采准工程施工过程中对矿体的赋存情况又进行了详细的二次圈定，通过二次圈定可以看出该矿体在走向、倾向和倾角方面都发生了较大的变化，54线矿体走向发生较大变化，出现明显分支现象，就单个采场而言矿体上、下盘倾角还是变化比较剧烈的，有的分段矿体倾角达到了40°左右。
2、问题的提出
矿体的上盘倾角变化大，尤其是上盘倾角较缓的采场，其切割巷、切割井的布置位置就比较关键，本文开始研究前矿山一般采用沿矿岩接触带布置或者全部布置在矿体内，上盘三角区域的矿体采用中深孔负排爆破。第一种情况沿接触带布置时，部分拉槽是在上盘围岩中，而且还会有部分三角区域的矿体无法回收，损失、贫化都比较大;第二种情况全部布置在矿体内时，人员装药要通过拉槽空区或通过下分段切割井进入装药地点，存在较大的安全隐患，而且如果负排的排数较多一次爆破无法完成时造成剩余炮孔无法进行装药，增大了矿量损失。具体情况见下面的图1和图2。
上述第一种情况增大了采矿的损失和贫化，采矿经济效果不好，可以采用;第二种情况存在安全隐患，作业效率低，而且还有可能增大矿量损失，建议不能采用。
本文对该矿的中深孔采矿从设计到具体实施过程进行详细的了解后，对中深孔采场安全、高效、经济的回采进行了分析和研究，提出了利用扇形炮孔逐孔起爆技术进行扩井、拉槽与下分段超深炮孔爆破相结合的思路来回收矿体上盘三角区域，做到既能安全的进行装药爆破，又能将上盘三角区域矿体最大限度的回收，同时避免了在上盘废石中的拉槽爆破，提高了矿石了回收率，降低了采矿贫化。
3、采矿方法简介
3.1思路
利用扇形炮孔逐孔起爆技术进行扩井爆破，扩大拉槽范围，将矿体上盘的三角区域大部分进行回收，形成上口扩大的梯形切割立槽;同时将下分段对应区域的炮孔延深，利用超深部分将剩余没有回收的三角区域矿体随下分段一起爆破回收。
3.2 具体方法
具体方法从设计上入手，切割巷、切割井等采切工程和中深孔凿岩、爆破工程按此思路进行设计;
(1)采切设计：切割巷断面规格与之前相同，为4×3m的矩形断面，完全布置在矿体内;切割井断面规格也与之前相同，为2×2m的矩形断面，布置在切割巷的靠下盘侧，沿走向方向矿体较厚的一端，留出2m的平台方便90钻机施工扩井炮孔，切割巷设计位置选定要预先考虑扩井爆破所需的补偿空间进行计算，确保补偿系数[5][6][7]不得低于1.4。具体见图3.采切设计实例。
(2)中深孔凿岩设计：切割巷内的扩井拉槽中深孔设计为扇形中深孔，凿岩设备与之前相同，采用YGZ-90钻机配FJY-25型雪橇式钻架，炮孔孔径不变为55mm，孔底距控制在1.0~1.2m，孔深控制在18m以内，凿岩机心位高为1.2m，扩井孔以凿岩机心为中心，以切割井为自由面向上盘三角矿带区域伸出，孔底距一般为1.0~1.2m，孔底边界到达矿体上盘理论边界，扩井孔数量不超过10个，扩井孔一般为上盘扩的最宽的区域，其余拉槽中深孔以扩井所形成的空间为自由面进行设计。具体见图4.中深孔扩井设计实例
(3)中深孔爆破设计：扩井拉槽爆破采用逐孔爆破技术，使扩井炮孔距切割井由近到远逐孔进行爆破，形成初次的切割槽空间，炸药使用直径为50mm的乳化药卷，单长为0.5m左右，单重约1kg，雷管使用毫秒导爆管雷管(段位1~10段)，雷管一般装于孔底位置起爆进行微差控制爆破，网络连接要求与正常爆破没有差别，装药系数控制在70%~73%。
(4)最后施工中严格现场管理和按设计施工，确保炮孔施工的精度满足爆破要求和雷管段位严格按设计执行，做到逐孔起爆，基本达到设计的要求。
4. 试验验证
在实际的生产试验中，我们选择1200m中段的CZ12-1一步采场进行试验，(见图5 )切割巷、切割井，中深孔凿岩和爆破均按照上述方案进行设计和施工，具体设计见图5，经过计算其中CZ12-1采场的1237.5m分段扩井拉槽爆破的补偿系数为1.45，1225m分段扩井拉槽爆破的补偿系数为1.69，1212.5m分段分段扩井拉槽爆破的补偿系数为1.71，满足爆破对补偿空间的要求，截止到2015年7月份为止这两个采场均已完成了这三个分段的扩井拉槽爆破施工，施工人员全部在切割巷内进行装药、连线，不用通过空区进入到负排位置进行作业，安全上有了根本性的保障，爆破效果基本达到了设计要求，降低了采场矿石的损失和贫化，提高了采矿经济效益。
通过上述试验证明，采用逐孔起爆技术进行扩井拉槽能够实现对上盘三角区域矿体的安全回采，人员不必再进入负排装药爆破，同时还实现了低损失、贫化开采，提高了采矿的经济效益，可以进行推广，接下来我们将对所有上盘三角区域采用此方法进行回采。
5、结语
采用逐孔起爆的爆破技术能够实现上盘三角区域矿体安全、高效的回采，提高了采矿的经济效益，可以在类似矿山进行推广使用，在实际应用时要综合考虑各方面因素，做到损失、贫化最为合理，综合成本最优化。另外还特需要注意以下几点：
(1)采用此方法必须在采切工程设计阶段就预先根据补偿空间要求和所能一次爆破的最多孔数，选择好切割井和切割巷的位置，补偿系数一般不能小于1.4，扩井炮孔数不能多于10个。
(2)孔径越大对扩井拉槽爆破的效果越好，直径为55mm的扩井扇形孔的孔底距不宜过大，不能超过1.2m，孔底距误差过大可能会出现孔底爆破衰减或孔底拒爆，出现悬顶现象。
(3)切割巷和切割井的施工规格必须符合设计要求，切割井断面不宜过小，一般为2m×2m或2.5m×2.5m。
(4)采用扇形孔扩井拉槽会造成中深孔数量增大，延米崩矿量有所下降，在爆破设计中要控制好孔口装药量，确保装药系数在70%~73%，否则不是会增大炸药单耗就是会造成大块率提高。
(5)采用此方法能回收大部分三角矿体，但仍然还有小部分矿体永久损失。
(6)采用此方法为矿山的采切工程切割巷和切割井设计提供了依据和标准。
参考文献：
[1] 施建俊、王旭光、魏华、高克林 逐孔起爆技术及其应用[J]，黄金，2006年04期
[2] 李元辉、解世俊 阶段充填采矿方法[J]，金属矿山，2006年第6期：13-15
[3] 朱靖、王永春 任宏伟 阶段充填采矿方法在宝山铁矿的应用[J]，采矿技术，第7卷第3期，2007年9月：8-9,14
[4] 中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司 地质，采矿[M]，黄岗铁矿Ⅰ区采选工程初步设计第一卷说明书，第2-3章，2006年6月：2-75
[5] 宁恩浙 采掘机械[M]. 北京：冶金工业出版社1991
[6] 朱嘉安 采掘机械和运输[M]. 北京：冶金工业出版社1992
[7] 于亚伦 工程爆破理论与技术[M]. 北京：冶金工业出版社2008
声明：
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编辑：中冶有色技术网
来源：金诚信矿业管理股份有限公司、内蒙古黄岗矿业有限责任公司
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