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摘 要：目前国内外铁矿石开采理念是地上地下，高技术、高机械化、高产能、高性能和高可靠性，则更多的是关注开采成本。而铁矿的井下开采技术主要采用的有井下充填技术、深孔爆破技术、光面爆破技术。由于桃花铁矿矿层顶部伪顶平均厚度500mm，护顶矿平均厚度300mm，中下部矿石平均厚度2600mm，且各分层明显，采用常规爆破则会导致伪顶全部混入，废石混入率较高，且伪顶中含有少量的硫铁矿，影响该矿石的市场环境，为了解决这一问题，则对巫山桃花铁矿采用分层爆破。
关键词：巫山 桃花铁矿 分层爆破 品位
中图分类号：P618.31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）01（a）-0003-03
Abstract： At present， domestic and foreign iron ore mining concept is above ground and underground， high technology， high mechanization， high productivity， high performance and high reliability， more attention is paid to mining cost. The downhole mining technologies of iron ore mainly include downhole filling technology， deep-hole blasting technology and smooth blasting technology. Due to the peach blossom iron ore seam false roof top 500 mm thick， on average， to protect the top 300 mm thick， on average， the lowest average thickness of 2600 mm， ore and the stratification， the conventional blasting leads to false roof with entirely， waste rock mixing rate is higher， and the false roof contains a small amount of pyrite， affecting the ore market environment. In order to solve this problem， layered blasting was used in Wushan Taohua iron mine.
Key Words：Wushan; Taohua Iron Mine; Layered blasting; Grade
充填技术是减少采空区塌陷和尾矿库所带来的安全环保等方面的风险，但其成本高，工艺相对复杂。深孔爆破技术主要是采用多段微差爆破方式进行开采，减少了事故的发生和飞石，提高了开采效益。光面爆破技术主要是通过炮眼的布置，一次性形成巷道轮廓相对清晰，对提高巷道成型质量有较高的提升[2-3]。
1 巫山桃花铁矿采矿
根据巫山桃花铁矿开采范围内的矿体埋藏条件，矿体倾角多在30°以内，矿体平均厚度为2.88m的缓倾斜、薄矿体。则采用的是矿体倾角20°～30°的矿体，采用浅孔电耙房柱采矿法进行回采;矿体倾角20°以下的矿体，则采用铲运机房柱采矿法进行回采[4]。
2 巫山桃花铁矿地质情况及分层爆破原因
2.1 巫山桃花铁矿地质情况
巫山桃花铁矿矿体主要受沉积环境和贺家坪背斜控制，为一长轴呈北东向的带状体。缓倾斜矿体的形态与贺家坪背斜基本一致，由于处于沉积边缘，为不规则的波状边缘形态。矿体产状总体受贺家坪背斜的形态控制，与地层产状基本一致。桃花赤铁矿产于泥盆上统黄家磴组顶部，其主要特征：矿层呈层状产出，主矿层仅有一层，矿石为单一的高磷低硫赤铁矿[5]。
2.2 分层爆破的原因
根据对巫山桃花铁矿采矿设计，所采用的爆破为一次爆破成巷，炮眼布置30个，共装药量31kg。一次爆破成巷使矿体的顶板矿石和页岩全部被爆下混入矿石内，造成矿石的废石混入率接近27%，采出TFe品位平均45%左右，严重恶化了产品的市场环境。为了提高矿石的采出品位，则对矿体爆破采用分层爆破。
3 实验方案的确定
由巫山桃花铁矿地质情况，加之施工现场可以确定，巫山桃花铁矿的分层较较为明显，矿体厚度较厚，可以通过炮眼的布置、炸药的用量、二次爆破的方案可以实现巫山桃花铁矿分层爆破。
4 实验内容
4.1 掏槽眼确定
4.1.1 直眼掏槽
直眼掏槽及垂直工作面打1个实眼，周边均匀打6个气眼呈圆形布置，每个气眼离中间实眼距离为80mm，根据试验效果其掏槽效果不好，同时人工、时耗和炸药用量相对较大，则不再作为试验研究方向。
4.1.2 斜眼掏槽
根据试验结果显示，斜眼掏槽效果较好，其炮眼布置如图1所示。
根据图1所示，沿工作面中心线对稱布置四个掏槽眼，最底部的掏槽眼距矿体底部距离500mm，每个掏槽眼的的炸药用量为6支（300g/支），合计炸药用量为7.2kg。 则爆破效果图如图2所示。
根據图2所示，斜眼掏槽的爆破效果为椭圆形锥体形状，长边为2000mm，短边为800mm，起爆效果相对于直眼掏槽较为良好，同时人工时耗减少很多，则定所有试验为斜眼掏槽。
4.2 辅助眼、周边眼试验
根据掏槽试验，则进行了炮孔布置试验，最终所得的炮孔布置图如图3所示。
根据图3所示，顶眼炮孔布置离护顶矿不低于700mm，护顶矿在较为破碎的情况下，顶眼离护顶矿距离不低于800mm，才能保证页岩的稳定性，护顶矿脱落相对较少。
4.3 炸药用量试验
根据炮孔布置图，进行炸药用量试验，则每个炮孔的炸药用量如图4所示。
根据图4所示，1号、2号孔均装炸药6支，3号、6号均装药4支，4号孔装药2支，5号孔装药2.5支，合计装药量为85支，共计25.5kg。
7号炮孔为二次爆破炮孔，装药量为2支/孔，二次爆破的装药量为8支，共计2.4kg，则两次爆破的合计装药量为27.9kg。
4.4 主爆层爆破效果图
根据前面的试验数据进行主爆层爆破试验，其主爆层爆破效果图见图5所示。
在掏槽眼布置、炮眼布置、炸药用量试验的基础上进行主爆层爆破试验，主要验证上述试验的可行性和全断面爆破的稳定性，
根据图5所示，主爆层爆破进尺为2000mm，宽度为4100mm，伪顶保留较为完整，护顶矿脱落面积较小，现场测定护顶矿脱落面积为1.6m2，约占总面积的19%，且中部矿石基本全部爆落。
4.5 实验稳定性
针对本研究，现场进行了多次实验，基本可以保证页岩不再脱落，护顶矿脱落面积平均不超过总面积的30%，其稳定性达70%以上。基本保证矿石的采出品位稳定性，减少页岩的混入，降低了矿石的废石混入率。
5 结论
（1）通过实验，分层爆破可以使页岩不再脱落，护顶矿脱落面积小于30%，其稳定性可达70%以上。
（2）采出矿石的废石混入率低于5%，采出矿石TFe品位为50.4%，比全断面爆破采出矿石TFe品位提高5%;二次爆破TFe品位为32.21%，可作水泥原料销售，实现产品的综合利用。
（3）虽然分层爆破增加了机修台班工作量，但炮眼数量减少了20%，炸药用量约减少了10%，加之产品质量满足市场的需求，利润得到了很大的提高。
参考文献
[1] Е.Д.Прилипенко，杨培章.铁矿床地下开采工艺的发展[J].国外金属矿采矿，1983（11）：89-94.
[2] 闫喜明，董长吉.铁矿的地下开采方法相关研究[J].民营科技， 2015（11）：30.
[3] 王朋.铁矿的地下开采方法相关分析[J].华东科技（综合），2018（8）：333.
[4] 吴晓敏.巫山桃花铁矿80万t/a采选工程初步设计[D].长沙：中冶长天国际，2017.
[5] 凡家杰.巫山桃花铁矿200万t/a采选工程可行性研究[D].长沙：中冶长天国际，2015.
[6] 焦国芮.近水平极薄矿体采矿工艺研究[J].有色金属（矿山部分），2020（3）：12-15.
[7] 罗佳.地下采矿切割槽形成技术研究[J].有色金属（矿山部分），2015（6）：14-19.
关键词：巫山 桃花铁矿 分层爆破 品位
中图分类号：P618.31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）01（a）-0003-03
Abstract： At present， domestic and foreign iron ore mining concept is above ground and underground， high technology， high mechanization， high productivity， high performance and high reliability， more attention is paid to mining cost. The downhole mining technologies of iron ore mainly include downhole filling technology， deep-hole blasting technology and smooth blasting technology. Due to the peach blossom iron ore seam false roof top 500 mm thick， on average， to protect the top 300 mm thick， on average， the lowest average thickness of 2600 mm， ore and the stratification， the conventional blasting leads to false roof with entirely， waste rock mixing rate is higher， and the false roof contains a small amount of pyrite， affecting the ore market environment. In order to solve this problem， layered blasting was used in Wushan Taohua iron mine.
Key Words：Wushan; Taohua Iron Mine; Layered blasting; Grade
充填技术是减少采空区塌陷和尾矿库所带来的安全环保等方面的风险，但其成本高，工艺相对复杂。深孔爆破技术主要是采用多段微差爆破方式进行开采，减少了事故的发生和飞石，提高了开采效益。光面爆破技术主要是通过炮眼的布置，一次性形成巷道轮廓相对清晰，对提高巷道成型质量有较高的提升[2-3]。
1 巫山桃花铁矿采矿
根据巫山桃花铁矿开采范围内的矿体埋藏条件，矿体倾角多在30°以内，矿体平均厚度为2.88m的缓倾斜、薄矿体。则采用的是矿体倾角20°～30°的矿体，采用浅孔电耙房柱采矿法进行回采;矿体倾角20°以下的矿体，则采用铲运机房柱采矿法进行回采[4]。
2 巫山桃花铁矿地质情况及分层爆破原因
2.1 巫山桃花铁矿地质情况
巫山桃花铁矿矿体主要受沉积环境和贺家坪背斜控制，为一长轴呈北东向的带状体。缓倾斜矿体的形态与贺家坪背斜基本一致，由于处于沉积边缘，为不规则的波状边缘形态。矿体产状总体受贺家坪背斜的形态控制，与地层产状基本一致。桃花赤铁矿产于泥盆上统黄家磴组顶部，其主要特征：矿层呈层状产出，主矿层仅有一层，矿石为单一的高磷低硫赤铁矿[5]。
2.2 分层爆破的原因
根据对巫山桃花铁矿采矿设计，所采用的爆破为一次爆破成巷，炮眼布置30个，共装药量31kg。一次爆破成巷使矿体的顶板矿石和页岩全部被爆下混入矿石内，造成矿石的废石混入率接近27%，采出TFe品位平均45%左右，严重恶化了产品的市场环境。为了提高矿石的采出品位，则对矿体爆破采用分层爆破。
3 实验方案的确定
由巫山桃花铁矿地质情况，加之施工现场可以确定，巫山桃花铁矿的分层较较为明显，矿体厚度较厚，可以通过炮眼的布置、炸药的用量、二次爆破的方案可以实现巫山桃花铁矿分层爆破。
4 实验内容
4.1 掏槽眼确定
4.1.1 直眼掏槽
直眼掏槽及垂直工作面打1个实眼，周边均匀打6个气眼呈圆形布置，每个气眼离中间实眼距离为80mm，根据试验效果其掏槽效果不好，同时人工、时耗和炸药用量相对较大，则不再作为试验研究方向。
4.1.2 斜眼掏槽
根据试验结果显示，斜眼掏槽效果较好，其炮眼布置如图1所示。
根据图1所示，沿工作面中心线对稱布置四个掏槽眼，最底部的掏槽眼距矿体底部距离500mm，每个掏槽眼的的炸药用量为6支（300g/支），合计炸药用量为7.2kg。 则爆破效果图如图2所示。
根據图2所示，斜眼掏槽的爆破效果为椭圆形锥体形状，长边为2000mm，短边为800mm，起爆效果相对于直眼掏槽较为良好，同时人工时耗减少很多，则定所有试验为斜眼掏槽。
4.2 辅助眼、周边眼试验
根据掏槽试验，则进行了炮孔布置试验，最终所得的炮孔布置图如图3所示。
根据图3所示，顶眼炮孔布置离护顶矿不低于700mm，护顶矿在较为破碎的情况下，顶眼离护顶矿距离不低于800mm，才能保证页岩的稳定性，护顶矿脱落相对较少。
4.3 炸药用量试验
根据炮孔布置图，进行炸药用量试验，则每个炮孔的炸药用量如图4所示。
根据图4所示，1号、2号孔均装炸药6支，3号、6号均装药4支，4号孔装药2支，5号孔装药2.5支，合计装药量为85支，共计25.5kg。
7号炮孔为二次爆破炮孔，装药量为2支/孔，二次爆破的装药量为8支，共计2.4kg，则两次爆破的合计装药量为27.9kg。
4.4 主爆层爆破效果图
根据前面的试验数据进行主爆层爆破试验，其主爆层爆破效果图见图5所示。
在掏槽眼布置、炮眼布置、炸药用量试验的基础上进行主爆层爆破试验，主要验证上述试验的可行性和全断面爆破的稳定性，
根据图5所示，主爆层爆破进尺为2000mm，宽度为4100mm，伪顶保留较为完整，护顶矿脱落面积较小，现场测定护顶矿脱落面积为1.6m2，约占总面积的19%，且中部矿石基本全部爆落。
4.5 实验稳定性
针对本研究，现场进行了多次实验，基本可以保证页岩不再脱落，护顶矿脱落面积平均不超过总面积的30%，其稳定性达70%以上。基本保证矿石的采出品位稳定性，减少页岩的混入，降低了矿石的废石混入率。
5 结论
（1）通过实验，分层爆破可以使页岩不再脱落，护顶矿脱落面积小于30%，其稳定性可达70%以上。
（2）采出矿石的废石混入率低于5%，采出矿石TFe品位为50.4%，比全断面爆破采出矿石TFe品位提高5%;二次爆破TFe品位为32.21%，可作水泥原料销售，实现产品的综合利用。
（3）虽然分层爆破增加了机修台班工作量，但炮眼数量减少了20%，炸药用量约减少了10%，加之产品质量满足市场的需求，利润得到了很大的提高。
参考文献
[1] Е.Д.Прилипенко，杨培章.铁矿床地下开采工艺的发展[J].国外金属矿采矿，1983（11）：89-94.
[2] 闫喜明，董长吉.铁矿的地下开采方法相关研究[J].民营科技， 2015（11）：30.
[3] 王朋.铁矿的地下开采方法相关分析[J].华东科技（综合），2018（8）：333.
[4] 吴晓敏.巫山桃花铁矿80万t/a采选工程初步设计[D].长沙：中冶长天国际，2017.
[5] 凡家杰.巫山桃花铁矿200万t/a采选工程可行性研究[D].长沙：中冶长天国际，2015.
[6] 焦国芮.近水平极薄矿体采矿工艺研究[J].有色金属（矿山部分），2020（3）：12-15.
[7] 罗佳.地下采矿切割槽形成技术研究[J].有色金属（矿山部分），2015（6）：14-19.