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
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
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。
3.1 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。
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。
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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。