降低礦石爆破炸藥單耗的實踐

邊水妮

(太原鋼鐵(集團)有限公司復合材料廠, 山西定襄縣 035407)

降低礦石爆破炸藥單耗的實踐

邊水妮

(太原鋼鐵(集團)有限公司復合材料廠, 山西定襄縣 035407)

分析了太鋼復合材料廠礦石爆破炸藥單耗偏高的原因,并針對性的采取優(yōu)化爆破孔網參數、增大開采臺階高度、調整起爆順序、嚴格作業(yè)管理、改變鉆孔直徑等措施,達到了降低炸藥單耗 18%左右、爆堆集中、塊度適中、無根底的預期效果。

白云石礦;炸藥單耗;孔網參數;起爆方式

太原鋼鐵(集團)有限公司復合材料廠的主要產品之一為白云石礦,生產的白云石礦主要用于燒結和煉鋼的輔助原料、輕燒白云石等深加工產品的生產原料,礦石普氏硬度系數為 10～14,屬中等堅硬巖石。

中深孔爆破是礦山生產中的重要工作,對鏟裝、運輸、破碎等后續(xù)工藝環(huán)節(jié)的效率、經濟效益、技術經濟指標等都具有較大的影響,衡量爆破經濟效益的重要指標之一是礦石爆破炸藥單耗。2003年底,太鋼復合材料廠白云石礦的中深孔爆破炸藥單耗為0.78 kg/m3,與理論值相比明顯偏高,而且爆破效果一般,這直接造成采礦成本偏高,礦石生產的經濟效益降低。針對這一情況,進行了原因分析并采取有效措施,最終使礦石爆破炸藥單耗降到了 0.64 kg/m3,爆破效果良好,達到了預期的目的。

1 礦石爆破炸藥單耗偏高的原因

針對礦石爆破炸藥單耗偏高的問題,從理論和實際兩方面進行了原因分析,最后確定了影響礦石爆破炸藥單耗的主要因素有 5個方面:

(1)礦石中深孔爆破孔網參數不合理;

(2)開采臺階偏低;

(3)礦石中深孔爆破起爆方式不合理;

(4)布孔、鉆孔、裝藥隨意性大,作業(yè)人員素質低;

(5)潛孔鉆鉆桿直徑偏大。

2 降低礦石爆破炸藥單耗的措施

針對影響礦石爆破炸藥單耗偏高的主要因素,分別有針對性的采取了改進措施。

2.1 選擇合適的礦石爆破孔網參數

在炸藥性能一定時,對各類巖石均有一個合理的爆破炸藥單耗,在給定的孔徑、臺階高度條件下,各類礦巖的中深孔爆破每孔均有一個適宜的負擔爆破面積(參照表1),理論上礦石爆破炸藥單耗要降低,則應適當增大每孔負擔的爆破面積,爆破面積 s的大小決定于孔網參數的取值,即排距(a)和孔距(b)的大小。理論結合實際確定白云石礦每孔適宜負擔爆破面積為 24 m2。原有孔網參數為 3 m×7 m,每孔負擔面積 21 m2顯然偏小,因此將孔網參數調整為 4 m×6 m,每孔爆破負擔面增加 3 m2,以臺階高度為 10 m計,每孔爆破方量增加了 30 m3,單此一項就可使礦石爆破炸藥單耗降低 9%左右。

表1 深孔臺階爆破單位耗藥量

2.2 增大開采臺階高度

通過技術分析和科學計算可知,在一定范圍內適當增大開采臺階高度,當炮孔的超深和填塞高度基本不變時,進行高臺階爆破,將相應增大裝藥高度,可以延長爆炸氣體作用時間,有利于增強爆破作用,改善爆破質量,提高中深孔每米出礦量,從而降低炸藥消耗。因此,通過測算并結合礦石物理力學性質及采場鏟裝設備現狀實際能力,將采場新開采臺階高度從原有的 10 m提高到 12 m,將潛孔鉆鉆孔深度從平均 12.0 m左右調整到平均 14.0 m左右,結果爆破效果良好,既有利于礦石爆破炸藥單耗的降低,又使炮孔利用率得到了提高。

2.3 調整礦石中深孔爆破起爆順序

起爆順序變化的主要目的,在于改變炮孔爆破方向,縮小爆破時實際的最小抵抗線,增大實際的a/w(a表示孔間距,w表示最小抵抗線)值,創(chuàng)造新自由面,增加爆破后巖塊之間的碰撞機率,實現再破碎,以改善爆破塊度和爆堆形狀,降低爆破地震效應。

根據有關研究資料,藥包爆炸后 10 ms,巖石地表開始有明顯的移動,接著在加速過程中形成鼓包,到 20 ms時,鼓包運動接近最大速度,到 100 ms時鼓包嚴重破壞。經過實踐,在微差爆破中采用間隔時間為 50～100 ms爆破效果較好。而原有起爆方式起爆時按 1～15段依次起爆,前 5排微差時間 25～50 ms之間,顯然偏小。因此,將起爆方式調整為按 1,3,5,7,9,11段或 2,4,6,8,10,12段等跳段方式進行排間微差爆破,使排間微差時間控制在 50～100 ms之間。另外,還采用逐孔起爆技術進行孔間微差爆破,此技術是在孔內安裝高段位 400 ms雷管,地表使用 25,42,65 ms等延期雷管,通過地表延期的方式進行孔間微差爆破。起爆順序改變后,增加了礦石爆破后的相互擠壓碰撞,從而間接降低了礦石爆破炸藥單耗?？组g微差爆破連線見圖1。

圖1 孔間微差爆破網絡連線示意

2.4 嚴格作業(yè)管理

嚴格按設計要求進行布孔、鉆孔、裝藥連線。加強對作業(yè)人員的指導和教育,將責任到人,確保鉆孔質量、裝藥質量,杜絕了可控因素的影響,為降低礦石爆破炸藥單耗提供了必要條件,具體措施如下:

(1)制定了《爆破工藝標準及達標管理辦法》,嚴格按辦法要求對相關人員進行一對一的培訓指導,確保布孔、鉆孔及裝藥等相關工作正常開展,做好事前控制;

(2)爆破技術人員及時下達鉆孔任務,包括布孔示意圖、孔網參數、鉆孔深度、鉆孔方向等;

(3)要求鉆孔作業(yè)人員嚴格按鉆孔任務書進行作業(yè),并對各孔孔內情況做好記錄,鉆孔孔距、排距誤差分別控制在 ±0.3 m、±0.2 m范圍內,孔深必須為正誤差≤1.0 m;

(4)爆破實施前,鉆孔作業(yè)人員按爆破設計要求做好炮孔的修正、回填等工作,直至各鉆孔孔網參數、孔深符合爆破設計要求,否則不準實施爆破;

(5)爆破實施時,爆破作業(yè)人員嚴格按裝藥卡片要求進行作業(yè),對于有裂縫和有水的孔直接用塑料袋和特制繩索配合進行裝藥。

2.5 改變鉆桿直徑

原有鉆機為 KQ150潛孔鉆機,鉆桿直徑為 170 mm,從表2可以看出,鉆桿直徑越小每米裝藥量越少,通過對設備進行技術改進,將原有潛孔鉆鉆桿直徑改為 150 mm,另外新配置一臺 CS165D液壓潛孔鉆機,鉆桿直徑為 165 mm,這樣每米裝藥量減少了2～5 kg,此項使礦石爆破炸藥單耗降低了 3%左右。

表2 孔徑與每米孔裝藥量的關系

3 結 論

通過采取以上措施,礦石爆破炸藥單耗明顯下降,爆破后效果良好,爆堆集中,無根底,無巖坎,塊度適中。

(1)采取措施后,礦石爆破炸藥單耗從原來的0.78 kg/m3降到 0.64 kg/m3,降低了 18%左右,基本接近理論及類似礦山爆破炸藥單耗值,達到了預期的效果。

(2)按年爆破方量 40萬 m3,銨油炸藥 3元 /kg計算,年爆破炸藥消耗可節(jié)約費用 16.8萬元。

[1] 劉殿中,等.工程爆破實用手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1999.

[2] 林德余,等.礦山爆破工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993.

[3] 張志毅、王中黔,等.交通土建工程爆破工程師手冊 [M].北京:人民交通出版社,2002.

[4] 翁春林、葉加冕,等.工程爆破 [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006.

[5] 中國力學學會工程爆破專業(yè)委員會.爆破工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1996.

2009-08-05)

邊水妮(1973-),女,陜西興平人,工程師,從事采礦技術工作,Email:bianshuini@163.com。