金正泰露天煤礦臺階爆破參數(shù)優(yōu)化

周志友，郭瑞東

（山東能源棗莊礦業(yè)集團金正泰煤炭有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

金正泰露天煤礦臺階爆破參數(shù)優(yōu)化

周志友，郭瑞東

（山東能源棗莊礦業(yè)集團金正泰煤炭有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

針對金正泰露天煤礦巖石水平爆破存在的問題提出4種方案，并對4種方案進(jìn)行爆破效果及經(jīng)濟效益評價，最終確定最優(yōu)爆破方案，在提高現(xiàn)有爆破效果的同時保證具有一定的經(jīng)濟效益，為其它臺階爆破參數(shù)的設(shè)定提供參考。

露天臺階爆破；爆破參數(shù)；方案優(yōu)化

1 工程背景

1.1 爆破參數(shù)

根據(jù)該礦的設(shè)計說明書得知金正泰露天煤礦巖石臺階爆破設(shè)計選用φ=150 mm的CS-100L型潛孔鉆機穿孔，采用垂直深孔松動爆破法?？拙W(wǎng)參數(shù)如下：孔距8 m，排距5 m，臺階高度12 m，超深1.5 m，穿孔深度為13.5 m。單孔裝藥量為120 kg，裝藥密度按0.29 kg/m3計算，梅花形布孔方式，裝藥結(jié)構(gòu)采用連續(xù)耦合裝藥，起爆方法選用逐排微差起爆。

1.2 存在問題

金正泰露天煤礦臺階爆破存在的主要問題是爆破質(zhì)量不理想，爆破成本較高，集中體現(xiàn)在大塊產(chǎn)出，根底留存，爆破作業(yè)時炸藥消耗量大，爆破器材消耗量大，單耗高等方面。根據(jù)以往的實際爆破經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，大塊的產(chǎn)生多數(shù)發(fā)生在孔口未裝藥段，根底留存主要是因為沒有合理控制超深或炮孔底部裝藥量質(zhì)量差造成。

在露天礦的爆破作業(yè)過程中，爆破參數(shù)的確定會直接影響到爆破效果和經(jīng)濟效益。本研究的出發(fā)點就是利用改進(jìn)爆破參數(shù)的設(shè)計、改變起爆方式、優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)等措施找出爆破效果理想，經(jīng)濟成本合理的爆破方案，同時達(dá)到控制大塊產(chǎn)出、根底留存，提高爆破質(zhì)量，改善爆破效果，降低爆破成本，提高經(jīng)濟效益的目的。

2 孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化研究

2.1 試驗臺階概況

為解決現(xiàn)有的臺階爆破問題，經(jīng)過對金正泰露天煤礦實際情況的分析，針對巖石臺階爆破存在的問題，現(xiàn)在分別調(diào)整2個水平的巖石臺階爆破參數(shù)并進(jìn)行孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化，提出方案進(jìn)行試驗驗證?？拙W(wǎng)參數(shù)優(yōu)化的內(nèi)容主要是調(diào)整孔距和排距，底盤抵抗線按公式[1]計算取為5.2 m。

爆破試驗在1154水平巖石臺階進(jìn)行，炮孔類型屬于水孔，充水高度4 m左右，采用逐孔起爆方式，孔內(nèi)與孔外延期。裝藥方式為軸向連續(xù)徑向不耦合連續(xù)裝藥，之所以選擇這種裝藥方式的主要原因是因為炮孔內(nèi)充水，藥包向下填裝時，能使炮孔底部的水有效向上溢出，不僅可以避免出現(xiàn)堵孔現(xiàn)象，而且能夠減小裝藥難度，提高裝藥質(zhì)量[2]。

2.2 爆破方案

2.2.1 方案1（孔網(wǎng)參數(shù)調(diào)整為6 m×4 m）

按照原有的參數(shù)，根據(jù)臺階高度適當(dāng)調(diào)整堵塞長度，并嚴(yán)格控制超深和裝藥質(zhì)量，為了保證下一臺階面的平整，要求超深后的孔底保持在同一水平面上。表1為方案1爆破方案設(shè)計，表2為方案1爆破成本控制表。

表1 方案1爆破方案設(shè)計

表2 方案1爆破成本控制

本次爆破試驗，爆破效果比較理想，爆破質(zhì)量較高，沒有大塊產(chǎn)出和根底留存，爆破后塊度均勻能夠滿足現(xiàn)有設(shè)備鏟裝要求。但是，相對于密集的孔網(wǎng)參數(shù)，需要消耗的炸藥、爆破器材的量較大，相對應(yīng)單耗也較高，從而導(dǎo)致爆破成本較高。從支出情況可以明顯看出，支出項遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于收入項，顯然本次爆破在經(jīng)濟成本上嚴(yán)重不合理。為了降低爆破成本問題，必須要進(jìn)行孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化，從中選取技術(shù)上可行經(jīng)濟上合理的孔網(wǎng)參數(shù)。

在調(diào)整堵塞長度，嚴(yán)格控制超深和裝藥質(zhì)量的條件下，通過方案1的爆破實驗，有效的解決了大塊產(chǎn)出和根底留存問題。將方案1的爆破方量作為一個定值，利用公式計算得出各方案布孔個數(shù)，在等量爆破的條件下，結(jié)合爆破效果和經(jīng)濟效益兩方面的要求，從而選取最優(yōu)參數(shù)。

2.2.2 方案2（孔網(wǎng)參數(shù)調(diào)整為6 m×5 m）

方案2在方案一的基礎(chǔ)上擴大排距，將排距調(diào)整為5 m。這樣可以有效的減少裝藥孔數(shù)，減少炸藥量和爆破器材的消耗，降低單耗，降低爆破成本。表3為方案2爆破方案設(shè)計，表4為方案2爆破成本控制表[3]。

表3 方案2爆破方案設(shè)計

表4 方案2爆破成本控制

本次爆破試驗，爆破效果理想，爆破質(zhì)量較好，沒有大塊產(chǎn)出和根底留存，塊度均勻，符合現(xiàn)有設(shè)備的鏟裝要求。從支出情況來看，支出項仍大于收入項，雖然減少了炸藥量和爆破器材的消耗，降低了單耗，但是仍然沒有達(dá)到經(jīng)濟上合理的目的。因此需要調(diào)整參數(shù)進(jìn)一步的進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到最優(yōu)的目的[4-5]。

2.2.3 方案3（孔網(wǎng)參數(shù)調(diào)整為7 m×5 m）

方案3在在方案2的孔網(wǎng)參數(shù)基礎(chǔ)上只擴大孔距，排距保持不變。由于底盤抵抗線選擇為5.2 m，排距即是第1排孔以后各排孔的底盤抵抗線值，因此，將排距確定為5 m，只將孔距調(diào)整為7 m，表5是方案3爆破方案設(shè)計，表6是方案3的爆破成本控制表。

表5 方案3爆破方案設(shè)計

本次爆破試驗，爆破效果一般，雖然沒有出現(xiàn)根底，但是出現(xiàn)了部分大塊，不能直接滿足現(xiàn)有設(shè)備的鏟裝要求，需要進(jìn)行破碎或者二次爆破，這顯然沒有滿足預(yù)期的要求。從支出情況來看，支出項小于收入項，達(dá)到了經(jīng)濟上合理的目的，經(jīng)濟效益較好[6-7]。

孔網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化的目的就是在爆破效果理想的前提下，通過調(diào)整參數(shù)，確保不產(chǎn)生大塊和根底，并降低爆破的成本，從而認(rèn)定達(dá)到爆破效果和經(jīng)濟效益的最優(yōu)化。由于底盤抵抗線等于排距，當(dāng)孔距為7m時，爆破出現(xiàn)了大塊問題，因此只能將孔距縮小，再次選取方案進(jìn)行爆破試驗。

2.2.4 方案4（孔網(wǎng)參數(shù)調(diào)整為6.5 m×5 m）

方案4是在方案3的基礎(chǔ)上縮小孔距，將孔距調(diào)整為6.5 m。表7是方案4爆破方案設(shè)計，表8是方案4爆破成本控制表[8]。

表6 方案3爆破成本控制

表7 方案4爆破方案設(shè)計

表8 方案4爆破成本控制

本次爆破試驗，爆破效果理想，爆破質(zhì)量較好，基本沒有產(chǎn)生大塊，沒有根底殘留，能滿足現(xiàn)有設(shè)備的鏟裝要求。從支出情況來看，支出項小于收入項，達(dá)到了經(jīng)濟成本合理的要求。結(jié)合上述方案的爆破效果和經(jīng)濟效益對比，得出本次試驗方案達(dá)到了預(yù)期的爆破目標(biāo)。

3 爆破效果與經(jīng)濟效益對比

通過爆破效果和經(jīng)濟效益對比來選取各自水平爆破效果理想而且經(jīng)濟成本上較為合理的孔網(wǎng)參數(shù)[9-10]。

1154水平試驗時選定1個爆破方量作為定值，通過調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)（孔距、排距），達(dá)到降低炸藥和爆破器材的消耗，降低單耗，降低爆破成本的目的。

方案1的爆破質(zhì)量最好，爆破效果理想，但存在的主要問題是爆破成本較高。方案2與方案1對比發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)，爆破質(zhì)量基本沒有影響，沒有出現(xiàn)大塊和根底，同時還降低了爆破器材消耗，降低了爆破成本。方案3是在方案2的基礎(chǔ)上增大了孔距，爆破后，沒有出現(xiàn)根底留存現(xiàn)象但是出現(xiàn)部分大塊，不能完全符合現(xiàn)有設(shè)備的鏟裝要求，需要破碎或二次爆破，雖然經(jīng)濟效益較好，但是爆破質(zhì)量欠缺。方案4是在方案3的基礎(chǔ)上縮小孔距，爆破質(zhì)量理想，基本沒有大塊和根底現(xiàn)象出現(xiàn)，而且經(jīng)濟上也較為合理。綜合上述4個方案，方案1的爆破效果最好，但是爆破成本最高；方案2的經(jīng)濟成本不合理，方案3，經(jīng)濟效益最好，但是爆破質(zhì)量欠缺。結(jié)合爆破效果和經(jīng)濟效益兩方面條件確定選擇方案4作為1154水平巖石臺階爆破的最優(yōu)的孔網(wǎng)參數(shù)。

4 結(jié) 論

在改進(jìn)爆破設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化研究，通過調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)對1154水平列出不同的試驗方案，逐一進(jìn)行爆破優(yōu)化試驗，評價分析了各種孔網(wǎng)參數(shù)下的爆破效果，綜合爆破效果和經(jīng)濟效益對比選取最優(yōu)的孔網(wǎng)參數(shù)。

［1］汪驚奇.三河金能露天采場爆破設(shè)計與優(yōu)化研究［R］.長沙：長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，2014.

［2］陳磊，吳磊，李銀霞.炮孔底部水介質(zhì)在臺階爆破中的作用［J］.金屬礦山，2013（5）：34-35.

［3］李超亮.露天礦山爆破效果與綜合成本優(yōu)化研究［J］.礦冶工程，2012（6）：55-56.

［4］潘澤軍，劉麗霞，郭一娜.露天礦深孔爆破技術(shù)的發(fā)展趨勢［J］.礦業(yè)工程，2012（3）：123-124.

［5］師雪嬌，彭超.淺析黃麥嶺磷礦露天爆破大塊產(chǎn)生的原因及解決措施［J］.爆破，2012（1）：65-67.

［6］吳申云，李志成.紅田露天煤礦巖土臺階爆破方法和爆破參數(shù)試驗研究［J］.云南冶金，2009（9）：121-123.

［7］賈海鵬，張云英，謝海鵬.在神華準(zhǔn)能黑岱溝露天礦臺階爆破作業(yè)中減小鉆孔偏差的措施［J］.西部探礦工程，2016（6）：89-91.

［8］張德林.海州露天礦煤臺階爆破塊度分布規(guī)律的探討［J］.露天采礦，1987（4）：24-26.

［9］欒龍發(fā)，王文龍.臺階爆破破碎度的分布規(guī)律［J］.爆炸與沖擊，1988（9）：34-35.

［10］汪義龍，趙春濤，董星，等.露天煤礦高臺階拋擲爆破相似模型試驗研究［J］.工程爆破，2007（12）：132-134.

【責(zé)任編輯：解連江】

Bench blasting parameter optimization in Jinzhengtai Open-pit Coal Mine

ZHOU Zhiyou,GUO Ruidong
(Zaozhuang Mining Group,Jinzhengtai Coal Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

Aiming at the existing problem of rock level blasting,the article puts forward four kinds of solutions,and carries out the blasting effect and economic benefit evaluation on four kinds of schemes,finally determines the optimal blasting scheme.The mine improves the existing blasting effect and guarantees certain economic benefits,which provide reference for the other bench blasting parameters settings.

open-pit bench blasting;blasting parameter;scheme optimization

TD235

B

1671－9816（2017）03－0008－04

2016-09-07

周志友（1980—）男，漢族，山東濟寧人，助理工程師，畢業(yè)于山東科技大學(xué)，現(xiàn)工作于山東能源棗莊礦業(yè)集團準(zhǔn)格爾旗金正泰煤炭有限責(zé)任公司露天煤礦，從事煤礦開采技術(shù)管理工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.03.003

周志友，郭瑞東.金正泰露天煤礦臺階爆破參數(shù)優(yōu)化［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（3）：8-10.