王友國(guó)　晁建偉

(1.重鋼礦業(yè)有限公司大寶坡石灰石礦；2.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司)

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大寶坡石灰石礦AtlasD7型鉆機(jī)穿孔爆破參數(shù)優(yōu)化

王友國(guó)1晁建偉2

(1.重鋼礦業(yè)有限公司大寶坡石灰石礦；2.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司)

摘要在分析大寶坡石灰石礦AtlasD7型鉆機(jī)功能特性的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整其穿孔參數(shù)，優(yōu)化了爆破孔網(wǎng)參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)，采用優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行工程實(shí)踐，爆破效果得到了明顯改善，提高了穿鑿及挖裝效率。

關(guān)鍵詞AtlasD7鉆機(jī)穿孔爆破單孔爆破量爆破參數(shù)裝藥結(jié)構(gòu)

大寶坡石灰石礦設(shè)計(jì)能力為80萬(wàn)t/a，目前主要在南部采場(chǎng)西翼進(jìn)行作業(yè)，AtlasD7型鉆機(jī)為大寶坡石灰石礦新引進(jìn)的高效率、多功能的現(xiàn)代化穿孔設(shè)備，生產(chǎn)中直接用于南部山頭石灰石穿孔作業(yè)，并輔助用于穿鑿掘溝炮孔、處理臺(tái)階炮孔根底等。在實(shí)際使用過(guò)程中采用該型鉆機(jī)原有的爆破作業(yè)參數(shù)，未對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，致使爆破材料損耗高、爆破效果差，嚴(yán)重影響了作業(yè)點(diǎn)的安全高效生產(chǎn)。為滿(mǎn)足大寶坡石灰石礦作業(yè)點(diǎn)的生產(chǎn)需求，對(duì)AtlasD7型鉆機(jī)穿孔爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1AtlasD7型鉆機(jī)性能參數(shù)及存在問(wèn)題

1.1AtlasD7型鉆機(jī)性能參數(shù)

AtlasD7型鉆機(jī)屬接桿式鑿巖工具，釬桿隨孔深的增加而加長(zhǎng)，釬桿用螺紋連接，具有抗彎曲能力強(qiáng)、螺紋根部強(qiáng)度大、應(yīng)力集中小、傳遞能量效率高、拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)。具體性能參數(shù)有：鉆頭外徑115 mm、鉆桿外徑51 mm、鉆桿長(zhǎng)3 660 mm、設(shè)計(jì)孔深10 m，鉆進(jìn)速度分別為1.70，1.63，1.60 m/min。

1.2存在問(wèn)題

AtlasD7型鉆機(jī)采用的爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　爆破參數(shù)

爆破施工過(guò)程中，對(duì)同段高、同巖性炮區(qū)的穿孔參數(shù)理論上是一致的，但由于穿孔作業(yè)條件的復(fù)雜性，最小抵抗線(xiàn)、孔距、排距、孔深等實(shí)測(cè)孔網(wǎng)參數(shù)與設(shè)計(jì)值總有不同程度的出入，通常以實(shí)測(cè)孔網(wǎng)參數(shù)為依據(jù)逐一計(jì)算炮孔裝藥量。依據(jù)表1進(jìn)行爆破作業(yè)，單孔爆破量486 t/孔，單耗0.33～0.38 kg/m3，存在的問(wèn)題有：①爆破效果較差、塊度不均一、單孔爆破礦石量少、鉆機(jī)作業(yè)炮孔較多、成本增加；②采場(chǎng)工作面增多時(shí)，鉆機(jī)行走增多、效率降低；③裂隙、斷層等因素影響了穿孔效率及爆破質(zhì)量；④設(shè)備隨著工作時(shí)間的增加，性能降低，作業(yè)率逐年降低，此外，新員工操作熟練程度不高也在很大程度上降低了作業(yè)效率。

2穿孔爆破參數(shù)優(yōu)化

2.1孔網(wǎng)參數(shù)2.1.1臺(tái)階高度(H)

臺(tái)階高度按鏟裝設(shè)備型號(hào)和開(kāi)挖技術(shù)條件確定，主要為提高鉆孔、爆破和鏟裝效率設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)的臺(tái)階高度為12～18 m，根據(jù)大寶坡石灰石礦相關(guān)設(shè)備型號(hào)及開(kāi)挖條件，優(yōu)化后的臺(tái)階高度(H)為10 m。

2.1.2前排鉆孔的底盤(pán)抵抗線(xiàn)(Wd)

底盤(pán)抵抗線(xiàn)計(jì)算公式為[1-3]

(1)

式中，Wd為底盤(pán)抵抗線(xiàn)，m；H為臺(tái)階高度，m；α為臺(tái)階坡面角，一般60°～70°；B為從鉆孔中心至坡頂?shù)陌踩嚯x，m。

Wd需根據(jù)實(shí)際條件不斷調(diào)整，按鉆孔作業(yè)條件計(jì)算：①傾斜孔，Wd≤6.1～6.6；②垂直孔，Wd≤2.5～3.0；③按臺(tái)階高度，Wd=(0.6～0.9)H；④按炮孔孔徑倍數(shù)，一般為鉆孔孔徑的20～50倍，則Wd為2.2～5.5 m。Wd受多種因素影響，變動(dòng)范圍大，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可結(jié)合炸藥性能確定最佳數(shù)據(jù)，本研究確定Wd為4～5.5 m。

2.1.3鉆孔深度(L)

為使臺(tái)階平整、采場(chǎng)規(guī)范，本研究結(jié)合實(shí)際爆破點(diǎn)孔口高程計(jì)算L，取值為10.75～11.4 m。

2.1.4裝藥長(zhǎng)度(l1)

根據(jù)大寶坡石灰石礦實(shí)際情況，采用乳化炸藥和2#巖石炸藥制成混合裝藥。為保持炮孔線(xiàn)密度均勻，達(dá)到降低大塊率、提高破碎效果的目的，本研究l1取值為6.75～7.75 m。

2.1.5堵塞長(zhǎng)度(l2)

按孔徑20～40倍取值，l2=2.2～4.4 m；按不小于底盤(pán)抵抗線(xiàn)的0.75倍取值，l2=3.7～4.1。經(jīng)綜合分析，本研究確定l2為4 m，堵塞物料以小粒度巖粉或泥土最佳，若用巖渣，則適當(dāng)增加堵塞長(zhǎng)度以確保安全，但爆破效果未必最佳。

2.1.6超深(h)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式h=(0.15-0.35)Wd，可計(jì)算得：h=0.75～1.4 m。超深過(guò)大或過(guò)小將導(dǎo)致炸藥浪費(fèi)，為此，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，本研究確定h為0.75～1.75 m，具體生產(chǎn)過(guò)程中h由技術(shù)人員核算確定，以便達(dá)到更好的效果。

2.1.7孔距和排距

孔距計(jì)算公式為[4-5]

(2)

式中，m為炮孔密集系數(shù)，其值通常大于1，在寬孔距爆破中則為3～4或更大，本研究第1排孔距確定為5 m。

采用三角形布孔原則，使炸藥能量相對(duì)均勻，則排距b=asin60°≈4.33 m，后排可適當(dāng)加大孔網(wǎng)(間排距為5.5 m×5 m，一般情況下，間排距為5 m×4 m)。

2.2裝藥結(jié)構(gòu)

大寶坡石灰石礦曾采用間隔式裝藥方法，因炮孔淺、裝藥高度較高、飛石難以控制，取得的爆破效果不理想。而后一直沿用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)的要求有：

(1)對(duì)需要克服底盤(pán)夾制作用較大的炮孔，采用組合裝藥結(jié)構(gòu)，控制裝藥長(zhǎng)度。

(2)不均質(zhì)層狀巖體適宜采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，將藥包放置于最堅(jiān)硬部分，在軟弱部分進(jìn)行堵塞和充填。

(3)如在(1)、(2)情況下采用了間隔裝藥結(jié)構(gòu)，注意上部裝藥量的1/3～1/4中間用堵塞料分開(kāi)，上部藥包至孔口的距離應(yīng)不小于其與臺(tái)階坡面的垂直距離。

3工程實(shí)踐

3.1爆破效果

依據(jù)優(yōu)化后的爆破參數(shù)，在大寶坡石灰石礦南部采場(chǎng)西翼進(jìn)行了爆破作業(yè)，平均單孔爆破量513 t/孔，單耗0.29～0.31 kg/m3，爆破效果得到了明顯改善。同時(shí)鉆機(jī)穿鑿淺孔，爆破時(shí)降低了爆破地震效應(yīng)，提高了穿鑿效率，改善了破碎質(zhì)量，降低了炸藥單耗、減小了后沖，取得了爆堆集中的效果。穿鑿淺孔使設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)得到了充分體現(xiàn)，有效降低了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3.2經(jīng)濟(jì)效益

提高鑿巖生產(chǎn)率的重要途徑之一是提高鑿巖機(jī)的純鑿巖速度，本研究以鑿巖速度(V)作為驗(yàn)算取得經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo)，計(jì)算公式為

(3)

式中，A為單次沖擊功，J；N為沖擊頻率，Hz；η為能量利用律，一般取0.8；a為比功，J/cm3；kd為釬桿不變時(shí)釬頭直徑對(duì)排粉效果的影響系數(shù)；d為釬頭直徑，mm。

經(jīng)計(jì)算，Vs=314.29 mm/min(生產(chǎn)實(shí)際測(cè)定，增加了洗孔工序)，Vy=1 643.3 mm/min(淺孔試驗(yàn)獲得，接近理論數(shù)據(jù)1.63 m/min)。

以穿孔位置及參數(shù)合理計(jì)算，節(jié)約穿孔費(fèi)用2萬(wàn)元/100萬(wàn)t，節(jié)約爆炸物品費(fèi)用5萬(wàn)元/100萬(wàn)t。

4結(jié)語(yǔ)

在分析AtlasD7型鉆機(jī)功能特性的基礎(chǔ)上，調(diào)整了其穿孔爆破參數(shù)，并優(yōu)化了爆破孔網(wǎng)參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)，使爆破效果得到了明顯改善，可供類(lèi)似礦山參考。

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(收稿日期2016-01-07)

王友國(guó)(1979—)，男，工程師，碩士，400000 重慶市大渡口區(qū)。