鄭春柏

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司， 廣東 韶關(guān)市 512127)

大寶山露天采場(chǎng)降低爆破成本的途徑

鄭春柏

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司， 廣東 韶關(guān)市 512127)

廣東大寶山礦業(yè)有限公司是一家大型多金屬礦山企業(yè)，露天采場(chǎng)80%以上的礦巖需要穿爆，如何降低爆破成本是露天開(kāi)采生產(chǎn)的重要課題。通過(guò)爆破參數(shù)優(yōu)化，合理選擇爆破材料，改善裝藥結(jié)構(gòu)及采用新技術(shù)等措施，在改善爆破效果的同時(shí)達(dá)到了降低爆破成本的目的。

臺(tái)階爆破；爆破參數(shù)；爆破材料；爆破成本

1 概 述

廣東大寶山礦業(yè)有限公司是一家大型多金屬礦山企業(yè)，其露天采場(chǎng)主要礦石品種有褐鐵礦、黃鐵礦型銅硫礦、磁黃鐵礦型銅硫礦，巖石品種主要有硅化巖、矽卡巖、次英安斑巖、黃鐵礦化矽卡巖、磁黃鐵礦化矽卡巖等，其中80%以上的礦巖需要穿爆，其穿爆成本與裝載成本成反比，如果穿爆成本控制過(guò)低，效果不好，將會(huì)增加裝載難度，提高裝載成本，按照大寶山目前的指標(biāo)，穿爆成本占采剝成本的40%左右較好。

表1 銅采場(chǎng)穿爆采剝直接成本構(gòu)成

2 影響爆破成本的因素

露天爆破成本的構(gòu)成主要由露天采剝穿爆破成本包括鉆機(jī)損耗、柴油費(fèi)用、員工工資、火工材料費(fèi)用及管理費(fèi)用等部分組成。其中員工工資、材料費(fèi)用及管理費(fèi)用只要定員、定額合理，其費(fèi)用是可控的、比較固定的；鉆孔機(jī)械損耗、汽柴油費(fèi)用、火工材料費(fèi)用等則與裝藥結(jié)構(gòu)、炸藥的選擇、堵塞方式、爆破參數(shù)等有直接關(guān)系。影響穿爆破成本的因素主要有炸藥的選擇、爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)及新型爆破技術(shù)的運(yùn)用。

3 降低爆破成本的途徑

3.1 爆破參數(shù)

(1) 孔距和排距。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，采用三角形布孔，孔距為4.5 m，排距為4.5 m時(shí)，爆破達(dá)到最好效果，見(jiàn)表2。

(2) 底盤(pán)抵抗線。底盤(pán)抵抗線是影響露天爆破效果的一個(gè)重要參數(shù)。在露天中深孔爆破中，如果底盤(pán)抵抗線過(guò)大則容易造成根底多、大塊率高等問(wèn)題；如果底盤(pán)抵抗線過(guò)小則容易造成飛石等事故。只有通過(guò)理論計(jì)算以及長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)才能確定合理的底盤(pán)抵抗線，見(jiàn)表2。

(3) 單位炸藥消耗量。在進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時(shí)，炸藥單耗是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。單耗過(guò)小容易產(chǎn)生大塊，直接影響爆破效果；反之，單耗過(guò)大易產(chǎn)生不必要的損失。結(jié)合大寶山礦實(shí)際爆破條件，經(jīng)多年現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及爆破效果比對(duì)，綜合推薦單耗為0.45 kg/m3，此時(shí)效果最佳，且最經(jīng)濟(jì)合理。

(4) 穿孔成孔率。大寶山銅采場(chǎng)巖石品種主要有硅化巖、矽卡巖、次英安斑巖、黃鐵礦化矽卡巖、磁黃鐵礦化矽卡巖等，其中80%以上的巖石需要穿爆。由于巖石性質(zhì)不同直接影響穿孔的成孔率，而成孔率的高低影響爆破的效果。所以，在穿孔過(guò)程中，必須先保證成孔率，才能保證爆破效果，從而降低爆破成本。

(5) 孔徑。露天深孔爆破的孔徑主要取決于鉆機(jī)類(lèi)型、臺(tái)階高度和巖石性質(zhì)。根據(jù)銅采場(chǎng)的巖石性質(zhì)和臺(tái)階高度，最終確定使用孔徑為140 mm的潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

(6) 臺(tái)階高度和超深。臺(tái)階高度主要考慮為鉆孔、爆破和鏟裝創(chuàng)造安全和高效率的作業(yè)條件，一般按鏟裝設(shè)備選型和礦巖開(kāi)挖技術(shù)條件來(lái)確定。根據(jù)目前露天采場(chǎng)的鏟裝設(shè)備和礦巖開(kāi)挖技術(shù)條件，采場(chǎng)的臺(tái)階高度確定為12 m。露天礦山進(jìn)行臺(tái)階爆破穿孔作業(yè)時(shí)，為保證爆破效果，實(shí)際穿孔深度一般大于臺(tái)階高度，合理 “超深”至關(guān)重要，超深過(guò)大直接造成經(jīng)濟(jì)損失并在一定程度上制約下階段鉆孔工作；反之，超深不足將產(chǎn)生根底或抬高底部平盤(pán)的標(biāo)高，從而影響裝運(yùn)工作。因此，經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)積累，綜合選取大寶山礦露天爆破超深高度為1.5 m。見(jiàn)表2。

表2 爆破參數(shù)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3.2 爆破材料

通過(guò)表3的對(duì)比，并結(jié)合露天采場(chǎng)爆破現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況(水孔除外)，在保證爆破效果和降低爆破成本的前提下，確定使用銨油炸藥進(jìn)行爆破。

表3 露天采場(chǎng)炸藥選擇

3.3 裝藥結(jié)構(gòu)

在大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)比較中得出，若采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，依據(jù)能量耗散原理，能量的傳遞不存在緩沖地帶，易造成局部能量過(guò)于集中，影響破巖效果，造成大塊率過(guò)高。大寶山礦現(xiàn)階段采用較為普遍的分段裝藥結(jié)構(gòu)，炸藥分段填裝，中間間隔50 cm左右厚度的炮泥以做緩沖。依據(jù)相關(guān)試驗(yàn)對(duì)比，炮泥下部炸藥量約為總藥量的2/3時(shí)效果最佳。此種裝藥方式改變了炸藥沿炮孔長(zhǎng)度方向上的分布，使壓縮應(yīng)力波和爆轟氣體產(chǎn)物作用于孔壁的初始?jí)毫档?，延長(zhǎng)了爆破能量作用時(shí)間，從而炸藥能量在裝藥量減少的情況下得到有效利用，使爆堆巖體的破碎更為均勻。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，一般使用巖粉作為間隔介質(zhì)。

3.4 新型爆破技術(shù)

采用深孔水-土復(fù)合封堵爆破技術(shù)。傳統(tǒng)的堵塞方式僅使用巖粉或者砂土堵塞炮眼。為了利用水介質(zhì)封堵的優(yōu)勢(shì)同時(shí)兼顧現(xiàn)場(chǎng)施工便捷，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，總結(jié)出了深孔水-土復(fù)合封堵爆破技術(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)操作中該方法主要有兩種情況：

(1) 有水炮孔的封堵。當(dāng)炸藥裝到需堵塞位置時(shí)(需用抗水炸藥)，填入巖粉或砂土。采用具有一定承重能力的隔離物進(jìn)行人工隔離，然后參照常規(guī)炮孔填塞原則，用炮泥進(jìn)行封堵。

(2) 無(wú)水炮孔的封堵。首先按照規(guī)范要求填裝抗水炸藥，然后向孔內(nèi)注水，要求注水深度剛好滿足下階段孔口堵塞深度要求。緊接著，放入隔離物，最后用常規(guī)方法堵塞炮孔。該方法的科學(xué)依據(jù)在于：水介質(zhì)的封堵作用，延長(zhǎng)了爆炸壓力的作用時(shí)間，使孔底巖體充分破碎，因此爆后孔底部根底較少。同時(shí)由于水介質(zhì)的引入，在孔口部位堵塞長(zhǎng)度減少15%～30%的情況下，可使爆炸壓力“無(wú)損”傳遞，因此孔口部位大塊明顯減少。實(shí)踐證明，這種堵塞方法簡(jiǎn)單可行，而且爆破后的塊度均勻，爆破效果得到了明顯改善。

4 結(jié) 論

從影響爆破成本的幾個(gè)因素入手，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及理論分析得出了降低爆破成本、改善爆破效果的幾種方法。

(1) 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，選擇了合理的爆破參數(shù)，提高穿孔成功率，設(shè)計(jì)合理的臺(tái)階高度及超深能夠極大的改善爆破效果。

(2) 在無(wú)水狀態(tài)下選擇較為常用和廉價(jià)的銨油炸藥能夠降低爆破成本。

(3) 采用間隔裝藥的形式能夠有效降低上部大塊的產(chǎn)生，同時(shí)減少裝藥量。

(4) 在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出了深孔水-土復(fù)合封堵爆破技術(shù)，這種技術(shù)能夠綜合水介質(zhì)在爆破中的優(yōu)勢(shì)同時(shí)兼顧到施工的便捷，對(duì)提高爆破效果及降低爆破成本有很大的益處。

2016年,廣東大寶山礦業(yè)有限公司露天采場(chǎng)在爆破過(guò)程中采取上述措施后，取得了非常好的效果，經(jīng)計(jì)算每立方礦巖大約可以節(jié)約爆破成本0.225元，全年大約節(jié)約112.5萬(wàn)元，取得了顯著成效。

[1]GB6722-2014.爆破安全規(guī)程[S]. [2]宋嘉棟，王 堅(jiān).地下采空區(qū)頂板礦體露天開(kāi)采工藝[J].有色金屬，2000(5):14-18.

[3]張光權(quán),劉殿書(shū),吳春平.臺(tái)階爆破綜合效果定量評(píng)價(jià)與參數(shù)優(yōu)化研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2017,37(01):40-44.

[4]張 強(qiáng),許夢(mèng)國(guó),王 平.基于經(jīng)濟(jì)合理的爆破質(zhì)量分析及炸藥單耗優(yōu)化[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2016,36(09):102-105.

[5]王國(guó)英,董凱程.基于灰色關(guān)聯(lián)分析理論的采礦成本優(yōu)化[J].采礦技術(shù),2016,16(04):20-21，65.

[6]李曉平.長(zhǎng)山壕露天礦爆破根底產(chǎn)生原因及控制措施[J].現(xiàn)代礦業(yè),2015(12):29-30.

[7]黃曉蕓,柯麗華,劉 雨.基于灰色關(guān)聯(lián)度的烏龍泉礦生產(chǎn)成本主要控制因素及對(duì)策研究[J].中國(guó)礦業(yè),2015(09):28-32.

[8]李 杰,池恩安,康 強(qiáng).基于正交試驗(yàn)法的露天中深孔爆破經(jīng)濟(jì)成本優(yōu)化試驗(yàn)[J].化工礦物與加工,2015(02):28-31.

[9]馬新虎.哈爾烏素露天煤礦爆破作業(yè)成本控制分析[J].露天采礦技術(shù),2014(11):26-28.

[10]趙 云,歐禮康.石灰?guī)r礦穿爆成本控制[J].露天采礦技術(shù),2014(11):32-35.

[11]葛虎勝.南泥湖露天鉬礦爆破參數(shù)優(yōu)化[J].現(xiàn)代礦業(yè),2014(06):98-99,104.

[12]王亞朋,王 相,王海亮,等.連續(xù)裝藥起爆方式對(duì)爆破效果的影響分析[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2016,36(12):101-103.

[13]杜宇翔,許夢(mèng)國(guó),程愛(ài)平,等.礦山生產(chǎn)成本界限確定及成本影響因素分析[J].化工礦物與加工,2016(10):75-79. [14]藍(lán) 宇，趙 興.大寶山礦地下復(fù)雜采空區(qū)的安全防治技術(shù)探討[J].南方金屬，2012(6).

[15]姚 建.大寶山地下采空區(qū)穩(wěn)定性分析及處理技術(shù)[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2006.

2017-02-17)

鄭春柏(1985-)，男，福建莆田人，助理工程師，主要從事露天礦開(kāi)采技術(shù)研究，Email：104836370@qq.com。