寬孔距小抵抗線毫秒微差爆破技術(shù)在露天礦的應(yīng)用

管學(xué)銘　劉洪憶　張國(guó)云　唐明亮

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院；2.云南磷化集團(tuán)有限公司)

?

寬孔距小抵抗線毫秒微差爆破技術(shù)在露天礦的應(yīng)用

管學(xué)銘1,2劉洪憶1張國(guó)云2唐明亮2

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院；2.云南磷化集團(tuán)有限公司)

摘要通過采用寬孔距小抵抗線毫秒微差爆破方式，對(duì)晉寧磷礦露天礦山原有的爆破技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，適當(dāng)增加單孔負(fù)擔(dān)面積，增大孔間距的同時(shí)減小抵抗線，在保證充填高度的情況下，降低爆破巖石單耗，相對(duì)減少了鉆孔進(jìn)尺量和雷管使用量，降低了穿爆成本，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

關(guān)鍵詞露天礦爆破寬孔距小抵抗線毫秒微差

炸藥的性能一定時(shí)，各類巖石都有一個(gè)合理的炸藥單耗，因此，在給定的炮孔直徑下，每個(gè)炮孔都有適宜的負(fù)擔(dān)面積。多排孔爆破時(shí)，孔距和排距是一對(duì)相關(guān)的參數(shù)。瑞典學(xué)者蘭格福斯早期提出的寬孔距小抵抗線微差爆破技術(shù)[1]，即在保持單孔負(fù)擔(dān)面積(即延米爆破量)不變的情況下，通過加大炮孔間距、減小孔排距、增大炮孔密集系數(shù)，改善爆破質(zhì)量的深孔控制爆破技術(shù)。目前，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于露天礦山[2-6]，不論在改善破碎效果，降低炸藥單耗，提高爆破效率，增大延米爆破量等方面都表現(xiàn)出了巨大的潛力。

1工程概述

晉寧磷礦是國(guó)有大型露天磷礦，隸屬于云南磷化集團(tuán)有限公司，年出礦量280萬t，年剝離量超過1 000萬m3。目前以6#坑?xùn)|采區(qū)為主，剝離的巖石位于礦體頂板，為反坡層狀結(jié)構(gòu)，以砂巖為主。隨著剝離的逐步推進(jìn)，礦體頂板巖石出露越來越大，風(fēng)化程度低，硬度較大，主要為石英砂巖及含礫石石英砂巖、白云巖、夾泥質(zhì)白云巖泥質(zhì)砂巖等，巖石堅(jiān)固性系數(shù)f=5～8，大部分剝離巖體只有通過爆破松動(dòng)后方能開挖。

采用山特維克DI500/DI550型穿孔設(shè)備，該設(shè)備適應(yīng)性好，鉆孔效率高，鉆孔直徑150 mm；三角形布孔，鉆鑿豎直孔，孔網(wǎng)參數(shù)5 m×5 m，孔深10 m，根據(jù)爆破后開挖高度，實(shí)際超深約1 m；2#巖石硝銨/乳化炸藥，單孔藥量約81 kg(根據(jù)地質(zhì)條件、鉆孔情況等可調(diào))；導(dǎo)爆管毫秒延期，逐排逐孔微差起爆，爆破網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性好。爆破后，破碎塊度適中，除局部大塊外，基本能夠滿足鏟裝設(shè)備的要求。為了達(dá)到更為滿意的破碎效果，適應(yīng)鉆機(jī)配備要求，降低穿爆成本，提出了寬孔距、小抵抗線、毫秒微差爆破技術(shù)方案。

2爆破工藝改進(jìn)

原有爆破參數(shù)下充填高度過高，炸藥能量作用不夠均勻，導(dǎo)致上部局部出現(xiàn)大塊，因此，在考慮增大孔距、減少抵抗線的同時(shí)，適當(dāng)增加每孔負(fù)擔(dān)面積、增加延米爆破量的方法，以期得到更好的爆破效果。

2.1炮孔直徑及孔深

采用原有的設(shè)備配備、鉆孔方式、三角形布孔方式，孔徑仍采用150 mm，孔深10 m，超深1 m。

2.2孔網(wǎng)參數(shù)

根據(jù)巖石力學(xué)特性，參照實(shí)際爆破施工中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，使用了3，3.5，4 m 3種抵抗線值。根據(jù)寬孔距小抵抗線爆破中炮孔密集系數(shù)為2～6的原則，在保證堵塞長(zhǎng)度不低于孔深1/3時(shí)最大裝填藥量的經(jīng)驗(yàn)參考值，提出了5種可行的孔網(wǎng)參數(shù)組合形式，并進(jìn)行了爆破試驗(yàn)?？拙W(wǎng)參數(shù)分別為：8 m×3.5 m，8 m×4 m，9 m×3 m，9 m×3.5 m，10 m×3 m。

2.3單孔藥量

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，單耗為0.32 kg/m3，5種孔網(wǎng)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的單孔裝藥量分別為90，102，87，99，96 kg。采用連續(xù)裝藥、正向起爆，孔內(nèi)起爆雷管延期時(shí)間500 ms。經(jīng)過對(duì)裝藥的測(cè)算，并現(xiàn)場(chǎng)裝藥驗(yàn)證，以上5種裝藥量均能保證充填高度不低于3.3 m的要求。原爆破參數(shù)及試驗(yàn)爆破參數(shù)如表1所示。

2.4起爆方式

按照不同孔網(wǎng)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的藥量裝藥，嚴(yán)格按照孔深裝填，保證充填高度，充填堵塞后，即可連線起爆。起爆過程仍采用逐排逐孔非電導(dǎo)爆管毫秒微差起爆方式，孔內(nèi)起爆雷管延期時(shí)間500 ms，同排炮孔孔間微差65 ms，排間微差147 ms。起爆網(wǎng)路如圖1所示。

表1　不同孔網(wǎng)參數(shù)的爆破參數(shù)

圖1　起爆順序

2.5試驗(yàn)結(jié)果與優(yōu)化

以上5種不同孔網(wǎng)參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)均取得較好的效果，塊度小且較均勻。但是由于穿孔質(zhì)量不能保證，局部出現(xiàn)根底。為了避免因穿孔質(zhì)量對(duì)爆破造成過大影響，同時(shí)考慮延米爆破量增加的幅度以及原有導(dǎo)爆管雷管腳線長(zhǎng)度限制等因素的影響，考慮選取延米爆破量大且孔間距稍小的孔網(wǎng)組合，并對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化，以達(dá)到更好的效果，最終選取了8 m×4 m的孔網(wǎng)參數(shù)。

8 m×4 m方案爆破巖石破碎塊度小，前排局部造成飛石，因此，采用適當(dāng)減小巖石單耗的方法，最終采用0.30 kg/m3的單耗，單孔藥量由102 kg減少到96 kg。

3技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

以上試驗(yàn)結(jié)果證明，寬孔距小抵抗線爆破技術(shù)不僅取得了較好的爆破效果，而且增加了延米爆破量，減小了巖石單耗，節(jié)省了炸藥用量，降低了爆破成本。

(1)炸藥單耗。寬孔距小抵抗線爆破實(shí)質(zhì)上是在保證爆破質(zhì)量的前提下，通過改善孔間距與孔排距之間的關(guān)系，使得炸藥能量得到了充分利用。由于孔間距增大而排距減小，既增加了應(yīng)力波的反射作用，又使實(shí)際爆破抵抗線小于標(biāo)準(zhǔn)爆破漏斗的抵抗線，使前排孔爆破為后排孔創(chuàng)造了自由面，為巖石破壞創(chuàng)造了更好的條件；另外，由于抵抗線的減小，排除了孔間的應(yīng)力降低區(qū)，使得炸藥能量利用率更高。根據(jù)爆破過程中炸藥的實(shí)際用量，炸藥單耗降低了0.02 kg/m3，對(duì)于年剝離量1 000萬m3的礦山，每年可節(jié)省炸藥200 t左右，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

(2)穿孔進(jìn)尺量。由于單孔負(fù)擔(dān)面積由原來的25 m2增加到32 m2，延米爆破量由22.5 m3/m增加到28.8 m3/m，按照年爆破量1 000萬m3估算，一年可以減少穿孔進(jìn)尺量約97 200 m，約占全年總量的22%，大大降低了全年穿孔總成本；同時(shí)，穿孔進(jìn)尺量的減少，也減少了鉆機(jī)配備數(shù)量，降低了礦山投資；通過對(duì)孔網(wǎng)參數(shù)的調(diào)整，鉆機(jī)稍顯富余，充分發(fā)揮出了鉆機(jī)的效率，延長(zhǎng)了鉆機(jī)使用壽命。

(3)爆破器材消耗。由于鉆孔負(fù)擔(dān)面積增大，孔數(shù)減少，爆破時(shí)采用毫秒導(dǎo)爆管雷管雙線網(wǎng)絡(luò)，每孔2枚導(dǎo)爆管雷管，導(dǎo)爆管雷管的消耗量也大大減少。據(jù)估算，采用原始爆破參數(shù)時(shí)，雷管消耗量為0.008枚/m3，采用寬孔距后為0.006枚/m3，全年可減少1/4左右的雷管使用量，約2萬枚。

4結(jié)語(yǔ)

寬孔距小抵抗線爆破技術(shù)在晉寧磷礦的應(yīng)用取得了較好的效果，不僅改善了爆破質(zhì)量，充分利用了炸藥的能量，而且由于相對(duì)進(jìn)尺量的減少，對(duì)于鉆機(jī)配備略顯不足的礦山來說顯得尤為重要。另外，由于穿孔進(jìn)尺量的減少，單耗的降低以及爆破器材消耗量的減少，使得礦山生產(chǎn)成本得以下降，礦山企業(yè)來說經(jīng)濟(jì)效果明顯。在今后的實(shí)際生產(chǎn)中，爆破參數(shù)還有待進(jìn)一步的優(yōu)化，以期獲得更好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]韋愛勇,王玉杰.控制爆破技術(shù)[M].西安:電子科技大學(xué)出版社,2009.

[2]鄭燦勝,莊健康,李戰(zhàn)軍.寬孔距小抵抗線技術(shù)在深孔爆破中的應(yīng)用[J].礦業(yè)工程,2010(3):40-42.

[3]張平,劉松,劉海瑞.大孔距小排距技術(shù)在中深孔爆破中的應(yīng)用[J].建材世界,2013(6):78-80.

[4]楊波.寬孔距小抵抗線爆破技術(shù)在云浮硫鐵礦的應(yīng)用[J].廣東化工,2007(6):146-147.

[5]夏超,何君.寬孔距爆破機(jī)理分析及在黃麥嶺磷礦的應(yīng)用[J].爆破,1989(3):13-16.

[6]龔杰.寬孔距小抵抗線多排孔微差爆破技術(shù)[J].爆破,2001(2):37-38.

(收稿日期2015-10-13)

管學(xué)銘(1988—)，男，碩士研究生，100083 北京市海淀區(qū)學(xué)院路30號(hào)。