中小型石灰石矿山的高台段开采

1  引言

　　1984年以来，我们对安徽、江苏、湖北、福建和广西等省、区十多个地区水泥厂的石灰石原料矿山进行了调研。它们的生产规模多在10～20万吨/年左右，矿山开采有共同之处：地表平台至坡顶的高度一般为20～40米，采矿不分台阶，按山坡自然地形高度用手风钻自上而下不分层次钻孔，浅眼爆破，也有的用药壶爆破，爆破后的矿石用人工装车，板车运输，基本是重体力劳动的人工生产方式。

　　人工开采方式存在的突出问题是，受开采技术条件约束，生产能力受到极大限制，一般只适用10万吨/年以下的矿山开采；工人的工作环境恶劣，劳动强度大，安全性差，每天放炮数次，飞石时常发生，经常造成人身伤亡事故和砸坏周围房屋设备现象；受季节性影响大，遇雨天，矿山无法正常生产，致使矿石供应危机。近年来，随着水泥生产线的改造扩建，对原料需求不断增加，矿山原有生产能力无法满足生产用料，直接影响了全厂正常生产和经济效益。

　　为了寻求适合于中小型石灰石矿山技术改造的开采方案，我们从1985年起开展了这项研究工作，又分别在安徽滁县地区水泥厂矿山、宿县地区水泥厂矿山进行项目研究，并于1989年10月通过省级鉴定。

　　本文将对高台段开采的研究和深孔孔内微差爆破技术的试验作一介绍。

2  高台段开采

　　在中小型石灰石矿山资金不足的情况下，就产生了如何运用有限的资金选择有效的开采方法对矿山进行技术改造的问题。

　　中小型石灰石矿山都采用高台段浅眼小爆破的开采方法，我们针对高台段，采用了高台段开采方法。高台段开采就是使用深孔钻机，按山坡自然段高钻凿深孔，进行深孔爆破一次落矿至现有开采平台。高台段开采段高与目前开采高度相一致，避免了开拓采准工程，节省了基建费用，从而解决了矿山资金不足的难题。采用深孔孔内微差爆破，提高了爆破质量，装运环节可以不做改动，有利于矿山逐步实现机械化开采。对于年产20万吨以内矿石的矿山，采用高台段方法开采，能确保产量的需求。

　　高台段开采必须首先解决深孔钻机的问题。由于钻机作业场地多是在不平整的坡面地带，所以，应选用自重小，移动灵活，低钻架，多接杆的轻型钻机。由于高台段，钻机的钻孔深度应在40米左右；钻机价格也要为这类矿山所能承受。

　　为适应中小型石灰石矿山生产装备较小的特点，高台段开采中，炮孔直径一般选择90～120毫米，同时选取较小的孔网参数，使炸药能量在岩体中均匀分布，以获得较小的均匀块度。

　　在钻孔技术上，钻凿过程中的方向偏差一般应≤3%，否则，由于段高大，钻孔底部偏差将过大，影响爆破效果。因此，应制定严格的操作规程和培养熟练的技术工人。

　　由于段高大，易造成爆堆过高，影响铲装工作的安全。所以，应采用相应的爆破措施来降低爆堆的高度。试验中，采用孔内、孔间和排间微差爆破，有效地降低了爆堆高度。

　　高台段开采对爆破质量要求较高，如块度均匀，降低大块率，避免或减少底根，爆堆整齐，需要采用相应的爆破技术。我们在这两个矿山应用了深孔孔内微差爆破技术，经大量试验，确定了合理的爆破参数，爆破质量达到预期效果。

3  深孔孔内微差爆破

　　高台段开采的技术关键是深孔爆破技术，如仍采用常规爆破方法，势必底根大块产出多，爆堆偏高，爆破震动大，爆破质量差。高台段深孔孔内微差爆破，主要针对高台段、台段高度的变化和爆破体构成要素的变动，研究试验装药结构，深孔孔内微差的段数，孔内、孔间及排间微差的结合、起爆顺序，确定合理的爆破参数，以达到最佳爆破效果。

　　1) 孔网参数　孔网参数是很重要的参数，它控制了爆孔间相互应力效应以及对自由面作用范围和能力。孔径d小，对孔网参数的选取也应适当减小。

　　最小抵抗线W在试验中选取3～4米。宿县地区水泥厂矿山用WS-75型钻机只能打垂直孔，段高越高底盘抵抗线越大，有时达8米多，使得底部爆破条件恶劣。为避免底根和减少大块，爆破前应在底部扩孔形成药壶，以增加底部装药量；爆破前尽量清理底根，有时用手风钻补底眼，与深孔同时起爆；把钻机两履板前端垫高，使钻孔可形成83～85°的倾角，减小底盘抵抗线距离。滁县地区水泥厂矿山使用H60型钻机，可打75°斜孔，上下抵抗线基本一致。

　　孔距a按 a=(1～1.5)W选取。

　　排距b按 b=(0.8～1)W选取。

　　孔深L随地表平台至坡顶相对高差的变化而不同，试验中，段高H在25～33米。