三道莊礦爆破參數(shù)的優(yōu)化研究

劉 亮，穆永慶，來(lái)永恒

(洛陽(yáng)欒川鉬業(yè)集團(tuán)礦山公司， 河南洛陽(yáng)市 471500)

三道莊礦爆破參數(shù)的優(yōu)化研究

劉 亮，穆永慶，來(lái)永恒

(洛陽(yáng)欒川鉬業(yè)集團(tuán)礦山公司， 河南洛陽(yáng)市 471500)

根據(jù)三道莊露天礦的實(shí)際，以穿孔爆破鏟裝綜合采礦成本最低為原則，以石英角巖為例，通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，對(duì)原有深孔微差爆破參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。爆破優(yōu)化后延米炮孔爆巖量顯著增加，炸藥單耗明顯降低，降低了采礦綜合成本，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

臺(tái)階爆破;炸藥消耗;孔網(wǎng)參數(shù);采礦成本

1 簡(jiǎn)介

河南省欒川縣三道莊鎢鉬礦床，是世界級(jí)的大型鎢鉬礦床，具有品位高、儲(chǔ)量大、礦體厚大、構(gòu)造簡(jiǎn)單、可采性好等特點(diǎn)。礦石主要為矽卡巖，巖石為大理巖、矽卡巖、硅輝石角巖、石英巖、變細(xì)晶正長(zhǎng)巖，礦石硬度系數(shù)f=12～16，巖石f=8～14。

自1960年代末開(kāi)始開(kāi)采至2005年底前，主要以地采為主。為了合理利用資源，1990年代初開(kāi)始露天采場(chǎng)建設(shè)，2006年7月形成30000 t/d的露天開(kāi)采生產(chǎn)規(guī)模，屬?lài)?guó)內(nèi)大型有色金屬露采礦山。

該礦自露采以來(lái)，在潛孔鉆機(jī)穿孔的臺(tái)階爆破方面，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著規(guī)模的增大，為了適應(yīng)生產(chǎn)，近兩年公司先后購(gòu)進(jìn)了KY－250鉆機(jī)8臺(tái)、KY－310A型鉆機(jī)3臺(tái)，逐步替代了潛孔鉆機(jī)，這就要求對(duì)孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和進(jìn)一步優(yōu)化。對(duì)于石英角巖，根據(jù)實(shí)際單位炸藥消耗量，確定孔網(wǎng)參數(shù)分別為6 m ×8 m(D250)，7 m ×11 m(D310)，炸藥單耗0．50 kg/m3左右。在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)爆破參數(shù)仍可進(jìn)一步優(yōu)化。

2 可行性研究

對(duì)于垂直孔堵塞長(zhǎng)度可由經(jīng)驗(yàn)公式:Lt=(16～32)d確定，式中，Lt為堵塞長(zhǎng)度，m;d為炮孔直徑，m。隨著堵塞長(zhǎng)度的減少，爆破破碎程度提高，平均塊度減少。為了充分提高炮孔利用率，使爆破量增大，同時(shí)改善爆破塊度，應(yīng)調(diào)整堵塞長(zhǎng)度與裝藥長(zhǎng)度的比值。當(dāng)該比值由1．07∶1改變?yōu)?．75∶1 時(shí)，裝藥高度為8．3 m，堵塞長(zhǎng)度為6．2 m。炮孔利用率明顯提高，由原來(lái)的51．7%增大到57．2%。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，堵塞長(zhǎng)度保證在6．2 m以上就能保證爆破安全，若堵塞長(zhǎng)度太大，不但造成炮孔利用率低，而且在上部可能出現(xiàn)大塊。生產(chǎn)實(shí)踐中，炸藥單耗在0．45 kg/m3，爆破效果也較好。以正常臺(tái)階為例，各參數(shù)最佳標(biāo)準(zhǔn)為:超深2．5 m，充填6．2 m，炸藥單耗為0．45 kg/m3。依據(jù)單孔藥量公式為:

式中，Q為炮孔裝藥量，kg;q為炸藥單耗，kg/m3;a為孔距，m;b為排距，m;e為炸藥換算系數(shù)，取1．1;h為臺(tái)階高度，取12 m。

反推出炮孔適宜的負(fù)擔(dān)面積S，即a×b為86．7 m2，當(dāng)采用正三角布孔時(shí)，排距與孔距的關(guān)系為b=a×sin30°=0．866a，大體得出孔網(wǎng)為排距8．5 m，孔距為10．0 m。實(shí)踐證實(shí)，在保持孔網(wǎng)面積不變的前提下，通過(guò)減少排距、增大孔距，即增大孔的密集系數(shù)，可有效地改變破碎質(zhì)量，據(jù)此三道莊礦可采用排距7．0 m、孔距12．0 m的孔網(wǎng)參數(shù)，與以往的孔網(wǎng)相比增大了9%左右。

3 孔網(wǎng)參數(shù)與炸藥單耗優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化的原則是:在保證爆破效果良好的前提下，以提高延米爆巖量，降低穿孔、爆破、鏟裝綜合成本為目標(biāo)，確定典型礦巖條件下的合理的炸藥單耗和最大孔網(wǎng)參數(shù)。

根據(jù)單孔藥量公式，在臺(tái)階高度確定的前提下，炮孔所承擔(dān)的爆破面積(變量1)與炸藥單耗(變量2)成反比，本實(shí)驗(yàn)將其中變量1固定化，對(duì)變量2進(jìn)行最優(yōu)化處理，再以最優(yōu)化的變量2優(yōu)化變量1，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合整體爆破效果，直至獲得該礦巖的最佳爆破參數(shù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表3。

通過(guò)連續(xù)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，爆破后塊度有所增大，但并不影響鏟裝效率，優(yōu)化后單耗下降0．05 kg/m3，孔網(wǎng)參數(shù)增大9%，單位成本降低0．3元/m3，對(duì)于3 萬(wàn)t/d的生產(chǎn)規(guī)模，年可節(jié)省剝離成本100萬(wàn)元。

表1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 優(yōu)化前后爆破參數(shù)比較

表3 優(yōu)化前后鏟裝效率對(duì)比

4 存在問(wèn)題及處理方式

在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，同一段場(chǎng)地內(nèi)巖性類(lèi)別不單一，巖體構(gòu)造及臺(tái)階實(shí)際高度往往有所變化，具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

(1)有時(shí)在同一臺(tái)階存在上部為石英角巖(f=8～12)、下部為透輝石斜長(zhǎng)石角巖(f=12～18)的情況，應(yīng)根據(jù)透輝石斜長(zhǎng)石角巖的厚度適當(dāng)減小孔網(wǎng)面積，適當(dāng)增加炸藥用量。

(2)在三道莊礦床存在幾條大破碎帶，巖層節(jié)理和裂隙發(fā)育，這些都會(huì)對(duì)爆破塊度產(chǎn)生影響，炮孔方向應(yīng)盡量與破碎帶、主要節(jié)理面和裂隙的方向垂直，以避免因爆破能量散失而導(dǎo)致大塊率高的現(xiàn)象。

(3)因穿孔孔深有一定的考核范圍，只要在設(shè)計(jì)孔深±0．5 cm的范圍內(nèi)，均符合標(biāo)準(zhǔn)，鏟裝時(shí)司機(jī)的操作水平及技術(shù)人員標(biāo)定標(biāo)高的準(zhǔn)確性都會(huì)導(dǎo)致臺(tái)階高度發(fā)生變化。當(dāng)臺(tái)階高度明顯低于設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小孔網(wǎng)，否則在相同炸藥單耗下會(huì)因設(shè)計(jì)藥量偏大而致使充填不足出現(xiàn)安全隱患。當(dāng)臺(tái)階高度明顯高于設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大孔網(wǎng)或增加炮孔充填高度，否則會(huì)導(dǎo)致不必要的炸藥浪費(fèi)。

5 結(jié)論

(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了石英角巖的合理爆破參數(shù)，與以前相比，孔網(wǎng)面積增大了9%左右，炸藥單耗降低了10%左右，成本降低了0．3元/m3，有效提高了炮孔利用率、降低了穿爆成本。

(2)為三道莊露天礦其它巖性的爆破參數(shù)優(yōu)化提供了合理的實(shí)驗(yàn)方案，應(yīng)逐步通過(guò)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，對(duì)其它典型礦巖進(jìn)行爆破參數(shù)優(yōu)化，以盡量減少成本，使利潤(rùn)最大化。

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

［2］ 王 清，史維祥．采礦學(xué)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2005．

［3］ 高文遠(yuǎn)，趙興家．蘭尖鐵礦爆破參數(shù)優(yōu)化［J］．金屬礦山，2000，(4)．

［4］ 程建勇，王春毅，林衛(wèi)星．露天臺(tái)階深孔切割崩落處理多層復(fù)合空區(qū)的工程實(shí)踐［J］．采礦技術(shù)，2008，(5)．

［5］ 王永紅，王春毅，程秀升．洛鉬集團(tuán)礦山公司節(jié)能減排主要措施與實(shí)施效果［J］．采礦技術(shù)，2008，(5)．

2010－10－27)

劉 亮(1983－)，男，山東泰安人，助理工程師，主要從事礦山爆破工作，Email:yangqiang513@126．com。