陳能革

(馬鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司)

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基于側(cè)向爆破漏斗試驗的高村采場爆破參數(shù)優(yōu)化

陳能革

(馬鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司)

針對高村采場爆破效果差、大塊率高等難題，開展了側(cè)向爆破漏斗試驗，確定了抵抗線參數(shù)對爆破質(zhì)量的影響程度；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一般堅硬巖石和特別堅硬巖石的爆破參數(shù)優(yōu)化分析，獲得了合適的爆破孔網(wǎng)參數(shù)，改善了爆破效果，提高了生產(chǎn)效率，降低了爆破開采成本，為礦山安全高效開采提供了指導(dǎo)。

露天礦山 側(cè)向爆破漏斗 孔網(wǎng)參數(shù)

馬鋼高村采場礦產(chǎn)資源總儲量為3.46億t，平均品位為TFe 20.48%，服務(wù)年限為24 a。礦山設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為700萬t/a，采剝總量為1 850萬t，臺階設(shè)計高度為12 m，最終邊坡角為35°～42°，采場最高標(biāo)高為+102 m，最低標(biāo)高為-186 m，最終邊坡高288 m[1]。礦山采用深孔逐孔微差爆破，KY250A型牙輪鉆機(jī)穿孔，孔徑為250 mm，以乳化炸藥為主。由于礦巖條件及開采參數(shù)等多種因素的影響，礦山爆破質(zhì)量差，大塊率居高不下，根底現(xiàn)象較為突出，直接制約著企業(yè)開采成本，亟待開展爆破參數(shù)優(yōu)化研究。通過側(cè)向爆破漏斗試驗，開展采場爆破參數(shù)優(yōu)化分析，確定合理爆破參數(shù)，以改善爆破質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。

1 側(cè)向爆破漏斗試驗

1.1 試驗材料

試驗炸藥為生產(chǎn)用φ180 mm乳化炸藥，密度為1.1～1.35 g/cm3，殉爆距離為5 cm，爆速為3 200 m/s。雷管采用山東銀光化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的高精度導(dǎo)爆管雷管，每孔2發(fā)。

1.2 試驗方案

在確定安全的前提下，結(jié)合高村采場生產(chǎn)爆破進(jìn)行側(cè)向爆破漏斗試驗，試驗炮孔直徑為250 mm。為了不影響礦山正常生產(chǎn)，單個試驗炮孔布置在距離主爆區(qū)2倍孔距以外的地點；為消除生產(chǎn)爆破對試驗孔的影響，試驗孔先于主爆區(qū)起爆。爆破后對爆破漏斗參數(shù)進(jìn)行測量，對爆破塊度組成進(jìn)行拍照以待塊度圖像分析。

根據(jù)利文斯頓爆破漏斗理論，炸藥在巖石中爆破時，傳給巖石的能量與速度取決于巖石性質(zhì)、炸藥性能、藥包質(zhì)量、藥包埋置深度等因素[2-3]。其中藥包埋置深度是影響爆破效果的關(guān)鍵因素。對于側(cè)向爆破漏斗試驗，抵抗線相當(dāng)于利文斯頓爆破漏斗試驗的藥包埋置深度。為確定爆破抵抗線對爆破質(zhì)量的影響，設(shè)計采取增大和減小抵抗線的方式，與正常爆破抵抗線的爆破效果進(jìn)行對比分析。通過改變單孔爆破抵抗線大小，尋找最優(yōu)爆破參數(shù)。

爆破漏斗試驗共計6組，方案1和方案2為正常生產(chǎn)抵抗線試驗，方案3和方案4為減小抵抗線試驗，方案5和方案6為增大抵抗線試驗。每次試驗的爆破參數(shù)見表1。

表1 側(cè)向爆破漏斗試驗參數(shù)

1.3 試驗結(jié)果分析

目前，圖像分析法是分析爆破塊度的常用方法之一[4-5]。這里把巖塊長度大于800 mm的視為大塊，爆破漏斗試驗塊度情況見圖1(圖中標(biāo)桿間隔長度為10 cm)。每次爆破的大塊率統(tǒng)計見圖2，試驗后爆破漏斗參數(shù)測量結(jié)果見表2。

由圖2和表2可知，對于減小抵抗線的方案3和方案4，爆破漏斗角、爆破漏斗體積以及延米爆破量皆大于其他方案，且這2個方案的大塊率和炸藥單耗都小于其他方案；其中，方案3最大延米爆破量為81.8 m3/m，炸藥單耗最小，為0.28 kg/m3，大塊率最小，為0.98%。對于增大抵抗線的方案5和方案6，相比其他方案，爆破漏斗角減小，炸藥單耗和大塊率增大；其中，方案5炸藥單耗最大，達(dá)到0.49 kg/m3，大塊率最大，為7.53%。

圖1 爆破漏斗試驗塊度情況

圖2 側(cè)向爆破漏斗試驗大塊率統(tǒng)計

方案漏斗角/(°)漏斗體積/m3前沖距離/m后沖距離/m延米爆破量/(m3/m)單耗/(kg/m3)1108852203.556.10.442114100722269.40.4231241260325.581.80.284120102035670.30.345889357564.50.49698888106.862.50.47

根據(jù)利文斯頓爆破漏斗理論，隨著炸藥埋置深度的增加，爆破漏斗體積逐漸增大；當(dāng)埋置深度為最適宜深度時，漏斗體積達(dá)到峰值；隨后繼續(xù)增加炸藥埋深，漏斗體積呈現(xiàn)迅速減小趨勢。

試驗結(jié)果表明，在礦山當(dāng)前爆破參數(shù)下，在一定的幅度內(nèi)減小抵抗線，可以增大延米爆破量，降低炸藥單耗，減小爆破作業(yè)成本；同時有助于降低大塊率，改善爆破質(zhì)量；礦山當(dāng)前的抵抗線大于最佳抵抗線，即對應(yīng)于利文斯頓爆破漏斗試驗中炸藥的埋置深度大于最適宜深度，故應(yīng)適當(dāng)降低抵抗線，使其向最佳抵抗線靠近，以取得最佳爆破效果。

2 現(xiàn)場參數(shù)優(yōu)化

2.1 一般堅硬礦巖

對于一般堅硬礦巖，按照初步設(shè)計參數(shù)，正常生產(chǎn)孔網(wǎng)參數(shù)爆破區(qū)域的大塊率為4.52%；爆破孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化后，大塊率為2.45%，大塊明顯減少，大塊率降低45.6個百分點，優(yōu)化效果顯著。從現(xiàn)場爆破效果看，爆堆松散集中，塊度均勻，未見根底現(xiàn)象，便于鏟裝運輸。優(yōu)化前后爆破參數(shù)對比見表3。

表3 一般堅硬礦巖優(yōu)化前后爆破參數(shù)對比

2.2 特別堅硬礦巖

以往在特別堅硬的礦巖地帶爆破時，炮孔負(fù)擔(dān)面積較小，單耗較高，大塊多，大塊率在7%～10%。對采場北部堅硬礦石進(jìn)行了爆破孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化后，大塊率降低至4.37%，爆破質(zhì)量得到明顯改善，提高了鏟裝效率，降低了爆破成本。優(yōu)化前后爆破參數(shù)對比見表4。

表4 特別堅硬礦巖優(yōu)化前后爆破參數(shù)對比

3 現(xiàn)場施工控制措施

(1)根據(jù)采場不同位置的巖性條件，及時調(diào)整爆破孔網(wǎng)參數(shù)，以取得良好的爆破效果。

(2)加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理，準(zhǔn)確測定鉆孔位置；裝藥前，對鉆孔傾角、孔深等參數(shù)進(jìn)行測量，以便控制裝藥量、堵塞長度等參數(shù)。

(3)爆破工程技術(shù)人員在裝藥前應(yīng)對第一排各鉆孔的最小抵抗線進(jìn)行測定，對形成反坡或有大裂隙的部位應(yīng)考慮調(diào)整藥量或間隔填塞。底盤抵抗線過大的部位應(yīng)進(jìn)行處理，使其符合爆破要求?？卓诘挚咕€過小者，應(yīng)適當(dāng)加大填塞長度。

(4)裝藥過程中出現(xiàn)阻塞、卡孔等現(xiàn)象時，應(yīng)停止裝藥并及時疏通；裝藥結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行檢查驗收，驗收合格后再進(jìn)行填塞和聯(lián)網(wǎng)作業(yè)。

4 結(jié) 論

根據(jù)側(cè)向爆破漏斗試驗，得到礦山當(dāng)前的抵抗線大于最佳抵抗線，通過對礦山一般堅硬礦巖和特別堅硬礦巖的爆破參數(shù)優(yōu)化，大塊率分別由原來的4.52%和7%～10%，降低至2.45%和4.37%，改善了爆破質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，為礦山安全高效生產(chǎn)提供了重要指導(dǎo)。為確保爆破質(zhì)量，現(xiàn)場施工中應(yīng)加強(qiáng)科學(xué)管理；根據(jù)現(xiàn)場條件，因地制宜地采取有效控制措施。

[1] 畢可程.大孔徑預(yù)裂爆破技術(shù)在高村露天鐵礦的實驗與應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè),2011(7):85-86.

[2] 汪旭光.爆破手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2010.

[3] 王玉杰.爆破工程[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2009.

[4] 呂 林.圖像處理技術(shù)在巖體塊度分析中的應(yīng)用[D].武漢:武漢理工大學(xué),2011.

[5] 林大澤.爆堆塊度評價方法研究的進(jìn)展[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2003,13(9):9-13.

2016-09-12)

陳能革(1966—)，男，高級工程師，243000 安徽省馬鞍山市。