歪头山铁矿岩石可爆性研究

歪头山铁矿岩石可爆性研究 SeriesNo.373 July2007 金鬣 ME1LMINE 总第373期 2007年第7期 歪头山铁矿岩石可爆性研究 胡志强李永强张杰许利生 (1.本钢南芬露天矿;2.本钢矿业公司;3.辽宁科技学院;4.中钢集团马鞍山矿山 研究院) 摘要露天矿山爆破参数直接影响矿山生产与安全,影响爆破质量与生产成本,针对 本钢歪头山铁矿采场 矿岩爆破大块率高,留底根,严重影响矿岩铲装效率的问,进行了采场岩石可爆 性分析研究,实验测定了14种有 代表性的矿岩多项影响爆破效果的物理力学指标,采用可爆性分级指标计算 计算分级指数,根据分级指数分 布将采场矿岩分为易爆,中等,难爆3个等级,为实现采场爆破参数和工艺化作 业提供了理论依据. 关键词露天矿山岩石性质可爆性分级 ResearchonRockBlastabilityofWaitoushanIronMine HuZhiqiangLiYongqiangZhangJie.XuLisheng4 (1.NanfenOpen-pitMine,BenSteel;2.BensteelMiningCompany;3.LiaoningInstituteof ScienceandTechnology;4.SinoSteelMaanshanInstit~eofMiningResearch) AbstractTheblastingparametersaffecttheblastqualityandproductioncostandthus,candire ctlyinfluencethe mineproductionandsafety.InviewoftheblastingproblemsinWaitoushanIronMinesuchash ighlargefragmentrateand largetoewhichseriouslyaffecttheloadingefficiency,theresearchontherockBlastabilityism ade.Severalphysicome— chanicalpropertiesthatcanaffecttheblastingeffectaretestedon14representativeore—rocksamplesandtheirblastabilityis classifiedintoeasy一,medium—anddifficult—to—blastgroupsusingthecalculationequationforblastabilityclassificationinde— xesandaccordingtotheclassificationexponentdistribution,thusprovidinganimportantthe oreticalbasisforthestandardi— zationoftheblastingparametersandprocess. KeywordsOpen—pitmine,Rockproperty,Blastabilityclassification 歪头山铁矿多年来采用中深孔爆破,但不分地 段,不分矿岩采用的是一种爆破参数,爆破质量一直 不佳.为此,对矿岩的可爆I生进行了爆破分级,为合 理确定爆破参数和爆破工艺提供理论依据. 1矿岩的构造地质特征 1.1矿岩分类 歪头山铁矿床属于古老的沉积变质铁矿床,区 域内出露主要地层在太古界鞍山群中,自上而下为: 混合岩化斜长角闪岩(Am),黑云角闪片岩(Am1); 斜长角闪片岩,夹粗晶角闪岩(Amu),阳起石片岩 (GAC)等;阳起磁铁石英岩,磁铁阳起岩[FelPL (U)];斜长角闪岩,夹阳起石片岩,蛇纹石磁铁阳 起岩等;阳起磁铁石英岩[Fe2PL(U)];镁铁闪石 一 透闪石石英岩,云母石英岩夹蛇纹石磁铁白云岩; 透闪阳起磁铁石英岩[Fe3PL(U)];柘榴阳起石片 岩,黑云片岩(AQU);黑云角闪片麻岩,斜长角闪岩 夹变粒岩. 1.2矿物成分与结构构造 矿石的自然类型有:阳起磁铁石英岩,磁铁阳起 岩,阳起磁铁矿岩(富矿),磁铁白云岩,磁铁滑石 (片)岩,其中阳起磁铁石英岩为主要类型.矿石工 业类型有磁铁矿贫矿和磁铁矿,阳起磁铁石英岩为 条状,条带状和块状构造,细粒变晶结构.矿物成分 有磁铁矿,镁,阳起石,透闪石等.磁铁阳起岩在各 层中均有分布,但数量不多,常呈块状和板状构造. 主要矿物为阳起石,其次为磁铁矿,磁铁白云岩主要 分布在阳起石英岩层和南区第3层矿体中,常呈夹 层出现,矿石呈灰色,灰白色,风化后呈褐色,粒状变 晶结构和交代残余结构,块状,条带状结构.主要矿 物是磁铁矿白云石,方解石,蛇纹石.阳起岩磁铁矿 (富矿)主要分布在第2层矿体中,矿石呈黑绿色, 粒状和扁豆状,赋存于阳起磁铁石英岩层中,矿石呈 胡志强(1962一),男,本钢南芬露天矿副矿长,高级工程师,117014 辽宁省本溪市. ? 25? 总第373期金属矿山2007年第7期 黑绿色,粒状结构,块状结构,有时可见残留的条带 状构造,质地松散,主要矿物是磁铁矿阳起石和少量 的绿泥石,绿帘石和镁等. 2矿岩物理力学性质 矿岩物理力学指标包括密度,单轴抗压强度,弹 性模量,抗拉强度,声波波速,动载强度,动弹性模 量,应变一时间曲线,应变率一时间曲线,应力一时 间曲线,应力一应变曲线等. 根据对采场有代表性的14种矿岩进行的抗压. 抗拉,弹性模量,密度,动弹性模量,动载强度等多项 指标的实验测定,初步查明了影响矿岩爆破效果的 力学指标. 2.1单轴抗压强度 单轴抗压强度计算公式为 = 半,(1) 式中,为单轴抗压强度;P,为岩石试件最大破 坏载荷,N;A为试件受压面积,mm. 弹性模量E,泊松比计算公式为 E= 3U,(2)L = ,?'Lj 式中,E为弹性模量,GPa;(50)为单轴抗压强度 的50%MPa;(50),d(50)分别为(50)时的轴 向压缩应变和径向拉伸应变;为泊松比. 2.2抗拉强度 矿岩抗拉强度计算公式 t 南,(4) 式中,为矿岩抗拉强度,MPa;P为矿岩试件最大 破坏载荷,N;D为试件直径,mm;T为试件厚度, 主要矿岩的抗拉强度指标见表1. 2.3矿岩密度与声波速度 矿岩密度用体积密度法计算公式 JD:,(5) 式中,P为矿岩密度,g/em.;为矿岩质量,g;为矿 岩体积,em.. 声波速度计算公式 c:,(6) 』x rx =一 ,(7) 表1矿岩单轴抗压强度和抗拉强度 式中,c为声波在介质中传播速度,m/s;为试件长 度,m;为声波在介质中传播时间,s;T1为声波进 入一端的时间,s;为声波从另一端出来的时间, S0 根据声波速度与介质力学参数之间的关系求得 动弹性模量和动泊松比: CP=H/, C=H/, E=P-c;×10,, e (C;一2c)一 2(C一C)' (8) (9) (10) (11) 式中,c,c分别为纵,横波速度,m/s;,分别为 纵波,横波通过时间,s;为试件高(长)度,m;E为 动弹性模量,GPa;/z为动泊松比. 主要矿岩的密度与声波速度指标见表2. 表2矿岩密度与声波速度 胡志强等:歪头山铁矿岩石可爆性研究2007年第7期 3矿岩可爆性分级 矿岩可爆性分级指标公式: …n[e]')?=l1'(12)1, 式中,JD为岩体波阻抗,MPa/s×10;JD为岩石容 重,t/m;为岩石爆破漏斗体积,m;.j}.,k,.j},分别 为爆破大块率,合格率,小块率,%. N=67.22—38.44V+K=2.031n(pv), (13) 式中,?为矿岩可爆性分级指数;V为爆破漏斗体 积,m;K为爆破块度分布指数. 矿岩爆破块度分布指数公式 【J,(14) 式中,k.为大块(>300mm)率,%;k为合格(50 , 300mm)率,%;k3为小块(<50mm)率,%. 可爆性分级指数公式中的3个变量确定后,可 爆性指数也就确定了,根据爆破性能分级原则,歪头 山铁矿14种矿岩的可爆性分级结果如表3. 4结论 14种有代表性的矿岩的可爆性分析和1年多 的现场爆破试验,揭示了该矿矿岩破岩规律,提出了 适合于不同矿岩采场的爆破参数,采场爆破效果明 显得到改善,并为实现采场爆破参数和工艺的标准 化作业提供了重要的理论依据. 表3歪头山铁矿矿岩可爆性分级 参考文献 [1]高毓山.提高露天矿爆破质量的[J].中国矿业,2003(1): 31_28. [2]王永清.孔底起爆技术国内试用现状及推广前景[J].矿业工 程,2003(5)33-36. [3]崔宝.影响露天矿爆破效果的因素分析[J].中国矿业, 2O00(3)20.25. [4]涂春根.提高露采爆破质量的生产实践[J].金属矿山,2002 \ (4):30-35. (收稿日期2o07_()5-27) (上接第9页) (2)一19m钛铁矿的合理回收技术开发.选 钛原矿中一19m的二氧化钛量占全部量的30% 左右,回收该部分钛铁矿对提高整个选钛的回收率 意义重大; (3)微细粒级钛铁矿回收工艺的完善和新型高 效,无毒,价廉浮选药剂的研制; (4)浮选自动控制系统的研制; (5)选钛全粒级浮选技术研究; (6)尾矿坝尾矿提钛技术研究. 2.2面对攀西钛产业发展要求,加强相关钛资源提 钛技术研究 (1)大型砂矿选钛厂工艺技术研究; (2)金红石矿采,选矿工艺技术研究; (3)高炉渣提钛选矿工艺技术研究j. 3结论 攀西钒钛磁铁矿选钛工业的发展是依靠技术进 步的结果.技术进步解决了攀钢钛工业发展的许多 技术难题,提高了攀枝花钛资源的综合利用率,促进 了攀西乃至中国钛工业的发展.今后攀西钛工业要 进一步发展壮大,仍然要靠提钛工艺技术进步,特别 是在一些重大技术问题上要取得突破,如超微细粒 级钛铁矿的回收技术,低Ca,Mg矿的生产技术,副 产品的综合利用等. 参考文献 [1]谢泽君.XT新型浮钛捕收剂的工业试验[J].矿产综合利用, , 2004,26(4):22-25. [2]魏民,谢建国,陈让怀.新型钛铁矿捕收剂捕收性能和作用 机理的研究[J].矿冶工程,2006,26(2):38-41. [3]郑刚.攀枝花选钛厂微矿生产线工艺流程优化研究[J].矿 产综合利用,2006(4):16-20. [4]朱俊士.中国钒钛磁铁矿选矿[M].北京:冶金工业出版社, 1996. [5]张力,李光强,娄太平,等.高钛渣中钛组分的选择性富集与 长大[J].金属,2002,38(4):400-402. (收稿日期2007-05-20)