鮑 巖

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司東露天礦，遼寧撫順 113003）

撫順東露天礦爆破使用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管和乳化炸藥，采用毫秒微差爆破技術(shù)進(jìn)行爆破作業(yè)。通過總結(jié)前人的爆破經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出適合撫順東露天礦地質(zhì)條件的毫秒微差爆破技術(shù)，用于日常爆破作業(yè)，取得了良好的爆破效果[1]。在實(shí)際生產(chǎn)中偶爾會(huì)出現(xiàn)根底問題，影響了挖掘機(jī)采掘作業(yè)。撫順東露天礦周邊有建筑物，為解決爆破震動(dòng)對(duì)周邊居民的影響問題，露天礦決定采用穿孔爆破，通過優(yōu)化爆破作業(yè)，降低了穿爆成本。

1 礦山概況及爆破工藝

東露天礦是撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司下屬的露天煤礦，位于撫順煤田東部，東西長6.6 km，南北寬2.2 km，面積約為12 km2。

1.1 東露天礦爆破工藝

撫順東露天礦的巖石硬度屬于中硬巖石和堅(jiān)硬巖石，采裝之前需要完成鉆孔、爆破作業(yè)，撫順東露天礦使用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，炸藥以乳化炸藥為主，爆破作業(yè)采用采用毫秒微差松動(dòng)爆破技術(shù)，爆破質(zhì)量決定采裝設(shè)備工作效率，并且與開采成本密切相關(guān)。根據(jù)爆破臺(tái)階高度不同，可分別采用淺孔爆破和深孔爆破[2]。

1）淺孔爆破作業(yè)。臺(tái)階高度小于4 m，炮孔直徑小于75 mm 的爆破作業(yè)。撫順東露天礦在電鐵系統(tǒng)和汽車運(yùn)輸系統(tǒng)調(diào)坡時(shí)大量出現(xiàn)4 m 以下臺(tái)階，淺孔爆破量大約占總爆破量的20 %。

2）深孔爆破作業(yè)。臺(tái)階高度大于4 m，炮孔直徑大于75 mm 的爆破作業(yè)，深孔爆破巖石碎裂質(zhì)量好，爆破后的巖石塊度較均勻，大塊少，不容易出現(xiàn)根底，爆堆分布均勻較松散，易于采裝，撫順東露天礦礦深孔爆破量大約占總爆破量的80%。

1.2 露天礦爆破作業(yè)需要注意的問題

1）露天礦爆破對(duì)周邊建筑物的影響。撫順東露天礦礦坑周邊存在建筑物，且距采界較近。最近建筑距礦坑不足500 m，爆破作業(yè)產(chǎn)生震動(dòng)，對(duì)礦坑周邊建筑物影響較大，曾有附近居民反映爆破振動(dòng)造成室內(nèi)物品掉落，因此爆破減震工作具有較大的社會(huì)意義。

2）露天礦爆破作業(yè)易出現(xiàn)根底。露天礦日常爆破作業(yè)，由于孔深不足、藥量不夠或布控參數(shù)不合理，容易產(chǎn)生根底。為清除殘留根底，需要進(jìn)行二次鉆孔、爆破作業(yè)處理，需挖掘機(jī)進(jìn)行二次采裝，降低了挖掘機(jī)的采裝效率。

3）露天礦爆破技術(shù)與礦山經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。露天煤礦穿孔和爆破成本占總成本的比重較大，通過調(diào)整爆破設(shè)計(jì)，可以優(yōu)化煤炭、油頁巖富礦塊度，提高產(chǎn)品售價(jià)，并且可以提高挖掘機(jī)效率。

2 優(yōu)化爆破工藝

2.1 科學(xué)設(shè)置爆破參數(shù)

實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過程中，工作臺(tái)階因不規(guī)則形狀和特殊地質(zhì)構(gòu)造，有時(shí)需按不規(guī)則形狀進(jìn)行布孔，造成個(gè)別鉆孔之間孔、行距不均衡。當(dāng)相鄰鉆孔間距過大時(shí)，鉆孔間距比最小抵抗線距離更大，造成爆破時(shí)相鄰2 個(gè)鉆孔之間破碎區(qū)域距離較大，爆破產(chǎn)生的破碎區(qū)域不連續(xù)，尤其在臺(tái)階底部位置更容易出現(xiàn)破碎區(qū)域不連續(xù)的情況，易產(chǎn)生根底。

爆破參數(shù)主要包括起爆藥包位置、起爆順序、裝藥結(jié)構(gòu)、布孔參數(shù)等因素對(duì)爆破效果的影響[2]。采用科學(xué)的布孔參數(shù)和起爆方式，直接影響爆破效果和爆破成本。如臺(tái)階高度H、孔徑d 等，作為固定參數(shù)而不予考慮。

1）炸藥使用量和單耗。炸藥單耗指爆破每m3礦石所需的炸藥量。對(duì)不同種類巖石，數(shù)值有大有小。單孔裝藥量計(jì)算方法如下[1-2]：

式中：Q 為單孔裝藥量，kg；q 為火藥單耗，kg/m3；H 為臺(tái)階高度，m；Wp為抵抗線，m；a 為孔距，m。

2）底盤抵抗線的計(jì)算方法。底盤抵抗線Wp指炮孔底部中心至階梯底腳的水平距離。深孔爆破使用垂直炮孔，也因?yàn)榕_(tái)階底部的抵抗較大，而都按底盤抵抗線Wp進(jìn)行計(jì)算，在深孔臺(tái)階爆破中，為避免留根底、殘埂，一般都以底盤抵抗線代替最小抵抗線。計(jì)算底盤抵抗線時(shí)，需要確保鉆孔安全作業(yè)。根據(jù)鉆機(jī)在臺(tái)階邊緣作業(yè)的安全操作規(guī)程要求，底盤抵抗線應(yīng)滿足以下條件：

式中：C 為鉆孔中心至臺(tái)階坡頂線的安全距離，m，C≥2.5～3 m；α 為臺(tái)階坡面角，（°）；H 為臺(tái)階段高，m。

2.2 降低對(duì)礦區(qū)周邊的影響措施

1）優(yōu)化起爆網(wǎng)絡(luò)達(dá)到減震目的。通過優(yōu)化爆破參數(shù)，減少對(duì)礦坑周圍建筑物的影響，實(shí)現(xiàn)礦山與周圍環(huán)境的和諧共生，降低東露天礦爆破對(duì)周圍居民的影響。撫順東露天礦爆破作業(yè)使用微差式網(wǎng)絡(luò)起爆方法，以3 個(gè)爆破孔為1 組，每個(gè)爆破孔延期時(shí)間為75 ms，使用4 段式毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，相鄰組之間，按等差時(shí)間間隔起爆，采用延期導(dǎo)爆管雷管連接，較好的降低了爆破孔同時(shí)起爆時(shí)的震動(dòng)疊加作用，防止相鄰2 組炮孔同時(shí)起爆產(chǎn)生的應(yīng)力波相互疊加，相鄰炮孔依次起爆減少了地震波強(qiáng)度[3-6]，不同種類毫秒延期導(dǎo)爆管雷管的延期時(shí)間見表1。

表1 不同種類毫秒導(dǎo)爆管雷管延期時(shí)間表

2）合理計(jì)算裝藥量。合理的裝藥結(jié)構(gòu)可以減小爆破作業(yè)對(duì)周圍的影響。為達(dá)到減震效果，撫順東露天礦將連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)改為分2 段不偶合裝藥結(jié)構(gòu)，第1 段填入炸藥，爆破孔內(nèi)保留一段空氣，再填入剩余炸藥。使用分段裝入炸藥的方式，可以避免爆破孔內(nèi)炸藥同時(shí)起爆，也有降低爆破能量傳播的作用，在保證爆破質(zhì)量的前提下，起到了減震作用[7-10]。

3）分區(qū)起爆達(dá)到減震目的。將1 塊爆破區(qū)域分成偶數(shù)個(gè)等分區(qū)域，對(duì)稱區(qū)域使用同等爆破孔數(shù)量和炸藥使用量，采用相同的起爆網(wǎng)絡(luò)，以間隔起爆時(shí)間△T 按先后順序起爆，達(dá)到降低震動(dòng)的目的[3，11]，分區(qū)域爆破示意圖如圖1。

4）優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)，防止產(chǎn)生根底。以往在爆破設(shè)計(jì)中，主要注重臺(tái)階自由面方向和礦巖硬度等因素，對(duì)巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)考慮的比較少。為降低根底的產(chǎn)生，通常布置三角形起爆網(wǎng)絡(luò)，采用串并聯(lián)起爆方法，降低爆破能量在巖石節(jié)理面位置的分散，達(dá)到減少根底的目的[1-2，12-14]。

圖1 分區(qū)域爆破示意圖

3 降低爆破成本

1）科學(xué)設(shè)置孔、行距。為控制鉆孔、爆破經(jīng)費(fèi)，配合本礦的穿孔設(shè)備型號(hào)、炸藥的種類、挖掘機(jī)的最大挖掘距離等生產(chǎn)參數(shù)，對(duì)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。以往應(yīng)用高段布孔方式一般為雙排孔，邊眼距一般為4 m，行距4 m，孔距6 m，以14 m 段高臺(tái)階為例，爆破后巖石平均位移在12 m 左右。但采掘面及運(yùn)輸鐵路不一定成直線排列，為了確保不同水平臺(tái)階能夠均衡生產(chǎn)，當(dāng)高水平臺(tái)階完成了一段工作面的采掘任務(wù)之后，高水平臺(tái)階就需要移動(dòng)運(yùn)輸鐵路為低水平臺(tái)階創(chuàng)造采掘位置，移動(dòng)后的鐵路線形狀是一條平滑的曲線，不同位置鐵道線路所對(duì)應(yīng)的平盤各不相同，鐵路移路吊車的最大移路步距為11.5 m，平均移路布局為9 m，由于平盤寬度不相同，導(dǎo)致挖掘機(jī)不能一次完成全部爆堆的采掘，遺留下的已爆破未采裝部分，在下一次爆破時(shí)會(huì)出現(xiàn)部分二次爆破，爆破單耗也會(huì)相應(yīng)增加，為了避免浪費(fèi)炸藥，在條件允許的情況下，優(yōu)先采用單行孔進(jìn)行爆破。

2）根據(jù)實(shí)際情況確定爆破孔行數(shù)。確定炮孔行數(shù)主要包括以下幾個(gè)因素：①巖石硬度和地質(zhì)情況。在采掘順層工作面時(shí)，爆震波可以使巖石順巖層滑落，可以考慮減少裝藥量、密打眼，采用雙行孔爆破；②臺(tái)階段高和電鏟的采掘參數(shù)：在臺(tái)階高度大于挖掘機(jī)最大挖掘高度時(shí)，為保證電鏟安全作業(yè)，需要通過爆破降低臺(tái)階高度，應(yīng)用單行孔爆破效果比較好，對(duì)12～15 m 臺(tái)階爆破時(shí)，單行孔爆破可使臺(tái)階下沉1～1.5 m，采用雙行孔爆破時(shí)下沉0.5～1 m；③采掘線的移路步距及采掘?qū)挾龋涸诓捎秒p行孔爆破時(shí)，可以增大挖掘機(jī)的采掘?qū)挾?，相?yīng)增加采掘線的移路步距。如果移路步距大于吊車的最大移設(shè)步距，則必須改為單行孔爆破；④選用的爆破方式：一般在深孔爆破作業(yè)時(shí)，更加適合采用單行孔爆破，將高段臺(tái)階的雙行孔、三角形起爆方式改為單行孔，并串聯(lián)起爆方式，這樣不僅能夠提高爆破率，降低單耗，而且可以提高爆破質(zhì)量，在孔距、行距、邊眼距與雙行布孔相同的情況下，經(jīng)過多次爆破對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單行孔較雙行孔有鉆機(jī)調(diào)運(yùn)較少，提高了鉆機(jī)使用率，鉆孔作業(yè)所占用的平盤寬度小。為了進(jìn)一步提高爆破質(zhì)量，需要提高鉆孔質(zhì)量。采用雙行孔爆破時(shí)單孔孔深不足時(shí)，只要相鄰行炮孔孔深符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生根底的可能性就比較低，實(shí)行單行孔爆破時(shí)，必須保證鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)超深，保證爆破質(zhì)量。

通過采用科學(xué)合理的布孔參數(shù)，使爆破單耗平均下降12.5 g/m3；穿孔延米降低10.5%；爆破質(zhì)量明顯改善，大塊率下降9%以上；高段臺(tái)階下沉率提高5%，電鏟裝車時(shí)間縮短3.5 min/列。

東露天礦煤層采空區(qū)較多，煤炭采區(qū)炸藥單耗變化較大，撫順東露天礦礦修改煤炭采區(qū)的布孔參數(shù)，采用了直徑80 mm 的小直徑乳化炸藥進(jìn)行不耦合爆破和空氣柱爆破，既降低炸藥單耗，又減少了煤炭粉碎圈的范圍，使破碎更均勻。在提高煤炭塊度方面取得了較好的成效，煤炭炸藥單耗由原來的105 g/m3降低到65-75 g/m3[15-16]。

4 結(jié)語

通過對(duì)撫順東露天礦礦爆破工藝進(jìn)行分析改進(jìn)，爆破質(zhì)量有所提高，采區(qū)爆破后殘留根底有所減少。通過采取減震措施，降低了爆破震動(dòng)對(duì)礦坑周邊建筑物的影響。通過優(yōu)化爆破參數(shù)，降低了炸藥單耗，提高了鉆機(jī)使用率。取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。