露天矿山控制爆破技术

露天矿山控制爆破技术

刘博学

身份证号：370681198610172813

摘要:中深孔爆破技术的应用改变了以前浅孔爆破产能低的缺点，使在自然坡度较大的露天矿山也能使用较大的机械设备开采，而且前期投资少，经济效益好，安全可靠，很适合乡镇中小型采石场开采利用。本文对露天矿山控制爆破技术的应用进行了分析探讨。露天煤矿爆破的爆破效果关系到煤矿生产过程中的经济效益及安全，合理的爆破参数可以改善爆破效果，减小爆破地震和爆破飞石所产生的不利影响。因此，研究露天煤矿爆破参数的优化设计十分必要。本文结合某露天矿山爆破实例，对其爆破参数进行了优化设计，并进行了相关介绍与分析。

关键词:露天煤矿；爆破参数；优化

引言：

露天煤矿爆破是生产过程中的一个重要环节，其爆破参数的设计关系到爆破的效果及煤矿的经济效益。在露天煤矿爆破参数设计中，不同爆区直接的岩石性质差异会导致爆破参数的不同，而一旦爆破参数设计不合理，将会导致爆区爆破效果不理想，大块率、炸药单耗偏高，残留根底，直接影响到煤矿的经济效益。因此，结合露天煤矿的实际情况，对爆破参数进行合理的优化设计，对提高煤矿的经济效益具有十分重要的意义。基于此，本文进行了相关介绍。

1、背景

当前采场采用露天开采工艺，爆破作业是剥采推进过程中的关键环节，爆破效果的好坏直接影响到后续铲装运输环节的施工安全、生产效率及经济效益。

前期采场爆破炸药单耗低，装药装药结构不合理，导致爆破后大块率高、爆堆松散程度差、塌落高度低台阶边坡质量差等问题。从而导致后续铲装作业安全性差、作业效率低、设备损耗快、二次破碎成本高等问题，严重影响大型设备生产安全、生产效益、增大剥采成本的同时，也大幅度影响采剥施工进度及现场管理难度。随着最新终了境界台阶参数的调整及露天设备大型化稳步推进，对单点爆破量和爆破质量要求较高，若需提升大型设备作业效率，需亟待解决爆破质量难题。

2、爆破优化解决的主要问题

目前该矿山采用牙轮钻机穿垂直炮孔排间微差爆破技术，采场爆破炸药单耗、大块率高，延米爆破量低，爆破技术有进一步优化的空间。此次爆破优化主要从爆破参数确定、爆炸能量参数及合理的微差时间入手，提高爆破质量及爆破经济效益。

2.1爆破优化设计

由于矿石和岩石部位的各种物理力学参数相差较大，孔网参数必须分别选取，爆破试验旨在现有参数的基础上，分别进行孔网参数及施工工艺技术进行试验、予以调整，在经济技术分析基础上，得出合理的孔网参数。

二.爆破研究开展情况

1、合理规划爆破施工顺序

由于采场台阶参数的调整，台阶高度从10m调整至15m和30m（1760m以上台阶为15m，1760m以下台阶为30m），现场剥离施工过程中会存在大量次级台阶，若不预先处理，则爆破过程中就会存在抵抗线过大，爆破自由面条件差等问题，严重影响爆破效果。因此，在施工顺序上，提前使用爆破清除次级台阶，为主爆区创造良好爆破自由面，提高爆破质量。

2、爆破参数调整

（1）装药结构优化

前期采场爆破装药结构为中部空气间隔装药（包装袋吊装），孔径140mm-165mm，孔深15m及以上，单耗在0.3kg/m³的条件下，中部间隔段长度达3~6m，由于中部间隔过长，上部装药量过少，导致爆破后中上部岩体破碎不足，较底部大块率高，甚至形成伞岩（详见图2）。针对爆破实践中装药结构不合理导致的爆破问题进行了优化。首先炮孔底部按常规方法装入部分底药，然后使用适当长度竹片捆绑数条炸药后用绳索缓慢吊装至孔内，顶部按常规方法装入剩余炸药。

（2）装药单耗调整

爆破参数的调整是通过增加炸药单耗进行优化孔网参数，实现孔内连续装药。例如对于北部1835m平台，将孔网参数由7×5m调整为8×5m，单耗由0.3kg/m³调整为0.38kg/m³，通过孔网参数和单耗的调整，减少炮孔中部空气间隔段长度，达到优化装药结构，降低炮孔中段大块率。

三、爆破研究成果

1、爆堆塌陷高度

调整前，由于岩石炸药单耗低，在进行15米以上台阶爆破时，爆堆塌落高度低甚至未塌落，爆破后爆堆高度大于挖掘设备最大挖掘高度（液压铲最大挖掘高度为13.2m；电铲最大挖掘高度为13.9m），加之爆堆上部大块率高，铲装过程中存在较大安全隐患。爆破参数调整后，爆堆普遍整体向下塌落2~3米，爆堆塌落后低于挖掘设备最大挖掘高度，提高铲装作业安全性。

2、爆堆松散程度及大块率

根据前期爆破效果分析情况，通过调整爆破参数，结合9月份实际生产情况来看，爆破后爆堆形态好，松散程度高，且大块率低，满足大型设备安全、高效铲装需求。

3、铲装运输效率

结合大型设备实际生产情况来看，通过对炸药单耗的调整，提高了大型设备铲装运行效率，设备出勤率高，维护时间少，特别是卡特6030电铲工作效率提升较为明显。前期大型设备平均运行效率为13260T/天，调整后平均铲装效率为15453T/天，运行效率提升16.54%。

4、废石胶带运行效率

爆破参数调整前，废石胶带系统综合运行效率为5859t/h，通过炸药调整后，爆破废石大块率低、大型设备铲装效率高，胶排供料稳定，运行效率达6617t/h，在以往基础上提升了12.94%。

5、铲装运输安全

爆破参数调整前，台阶边坡质量差，边坡浮石较多，安全风险大，安全隐患处理成本高，台阶平面平整程度低，坑洼较大，车辆运输安全性差，道路维护成本高。调整后边坡较整齐，台阶平面平整程度大幅提升。

6、成本分析

（1）穿孔成本：前期综合延米爆破量20.37m³/m。通过调整方案，优化爆破孔网参数及装药结构，目前最大单点爆破量达7.6万m³，最大延米爆破量由原来35m³/m提高至40m³/m（不包括250mm牙轮钻），可大幅度降低穿爆成本。

（2）破碎设备成本：通过爆破参数调整方案，大型设备作业区域由原来2台破碎设备减少为1台。每台每月平均约363小时/月，按240元/小时核算，通过调整后二次破碎成本每月可节约87120元。

（3）辅助设备成本：结合实际生产情况分析，前期爆破效果差，大型设备施工区域爆破后爆堆松散度差，塌陷高度不足，爆破后使用小挖机进行爆堆上部安全隐患处理，每天大约2小时，每月台时大约60小时。通过调整后无需使用辅助设备进行爆堆隐患处理，按台时折算后费用176元/小时核算，每月可节省成本大约10560元。

（4）废石胶带用电成本

结合废石胶带前期生产情况，胶带实际生产用电吨耗为1.649度/吨，通过爆破参数调整试生产，胶带实际生产用电吨耗为1.623度/吨，每吨废石用电节约0.026度，按照年度废石胶带计划完成工程量，用电费用按0.5元/度计算，全年可节约用电785094度，用电成本可节约39.25万元。

结语：

实践证明，通过爆破过程的完善，明显的改善了爆破质量，为随后的采装、运输、破碎工艺的良好运行提供了保障。目前，爆破过程中仍存在不足，需进一步改进。对矿山中深孔爆破技术机理和不同地质条件下，矿岩破坏的能量分配进行更深入的研究，在此基础上，对原有爆破参数进行细致优化，尝试进一步扩大孔网参数。对于深层空区爆破网络进行优化，减少二次穿孔。二次穿孔区域大块率较高，需探讨并进一步提高爆破质量。针对矿区的特殊情况，通过对爆破各道工序出现的问题及采取的应对措施，使爆破作业更加规范，有效地保障了爆破质量。

参考文献：

[1]闫大洋.露天矿台阶预裂爆破参数优化的研究与应用[D].安徽理工大学，2014.

[2]丁小华.露天矿安全高效爆破智能化动态设计系统的研究与应用[D].中国矿业大学，2014.

[3]李发本.地下转露天矿山复杂空区安全管理与控制研究[D].西安建筑科技大学，2014.