大寶山露天采場降低爆破成本的途徑

鄭春柏

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司， 廣東 韶關市 512127)

大寶山露天采場降低爆破成本的途徑

鄭春柏

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司， 廣東 韶關市 512127)

廣東大寶山礦業(yè)有限公司是一家大型多金屬礦山企業(yè)，露天采場80%以上的礦巖需要穿爆，如何降低爆破成本是露天開采生產(chǎn)的重要課題。通過爆破參數(shù)優(yōu)化，合理選擇爆破材料，改善裝藥結構及采用新技術等措施，在改善爆破效果的同時達到了降低爆破成本的目的。

臺階爆破；爆破參數(shù)；爆破材料；爆破成本

1 概 述

廣東大寶山礦業(yè)有限公司是一家大型多金屬礦山企業(yè)，其露天采場主要礦石品種有褐鐵礦、黃鐵礦型銅硫礦、磁黃鐵礦型銅硫礦，巖石品種主要有硅化巖、矽卡巖、次英安斑巖、黃鐵礦化矽卡巖、磁黃鐵礦化矽卡巖等，其中80%以上的礦巖需要穿爆，其穿爆成本與裝載成本成反比，如果穿爆成本控制過低，效果不好，將會增加裝載難度，提高裝載成本，按照大寶山目前的指標，穿爆成本占采剝成本的40%左右較好。

表1 銅采場穿爆采剝直接成本構成

2 影響爆破成本的因素

露天爆破成本的構成主要由露天采剝穿爆破成本包括鉆機損耗、柴油費用、員工工資、火工材料費用及管理費用等部分組成。其中員工工資、材料費用及管理費用只要定員、定額合理，其費用是可控的、比較固定的；鉆孔機械損耗、汽柴油費用、火工材料費用等則與裝藥結構、炸藥的選擇、堵塞方式、爆破參數(shù)等有直接關系。影響穿爆破成本的因素主要有炸藥的選擇、爆破參數(shù)、裝藥結構及新型爆破技術的運用。

3 降低爆破成本的途徑

3.1 爆破參數(shù)

(1) 孔距和排距。通過現(xiàn)場多次試驗，采用三角形布孔，孔距為4.5 m，排距為4.5 m時，爆破達到最好效果，見表2。

(2) 底盤抵抗線。底盤抵抗線是影響露天爆破效果的一個重要參數(shù)。在露天中深孔爆破中，如果底盤抵抗線過大則容易造成根底多、大塊率高等問題；如果底盤抵抗線過小則容易造成飛石等事故。只有通過理論計算以及長期現(xiàn)場試驗才能確定合理的底盤抵抗線，見表2。

(3) 單位炸藥消耗量。在進行爆破設計時，炸藥單耗是一個關鍵指標。單耗過小容易產(chǎn)生大塊，直接影響爆破效果；反之，單耗過大易產(chǎn)生不必要的損失。結合大寶山礦實際爆破條件，經(jīng)多年現(xiàn)場經(jīng)驗總結及爆破效果比對，綜合推薦單耗為0.45 kg/m3，此時效果最佳，且最經(jīng)濟合理。

(4) 穿孔成孔率。大寶山銅采場巖石品種主要有硅化巖、矽卡巖、次英安斑巖、黃鐵礦化矽卡巖、磁黃鐵礦化矽卡巖等，其中80%以上的巖石需要穿爆。由于巖石性質(zhì)不同直接影響穿孔的成孔率，而成孔率的高低影響爆破的效果。所以，在穿孔過程中，必須先保證成孔率，才能保證爆破效果，從而降低爆破成本。

(5) 孔徑。露天深孔爆破的孔徑主要取決于鉆機類型、臺階高度和巖石性質(zhì)。根據(jù)銅采場的巖石性質(zhì)和臺階高度，最終確定使用孔徑為140 mm的潛孔鉆機進行鉆孔作業(yè)。

(6) 臺階高度和超深。臺階高度主要考慮為鉆孔、爆破和鏟裝創(chuàng)造安全和高效率的作業(yè)條件，一般按鏟裝設備選型和礦巖開挖技術條件來確定。根據(jù)目前露天采場的鏟裝設備和礦巖開挖技術條件，采場的臺階高度確定為12 m。露天礦山進行臺階爆破穿孔作業(yè)時，為保證爆破效果，實際穿孔深度一般大于臺階高度，合理 “超深”至關重要，超深過大直接造成經(jīng)濟損失并在一定程度上制約下階段鉆孔工作；反之，超深不足將產(chǎn)生根底或抬高底部平盤的標高，從而影響裝運工作。因此，經(jīng)過多年經(jīng)驗積累，綜合選取大寶山礦露天爆破超深高度為1.5 m。見表2。

表2 爆破參數(shù)與技術經(jīng)濟指標

3.2 爆破材料

通過表3的對比，并結合露天采場爆破現(xiàn)場的實際情況(水孔除外)，在保證爆破效果和降低爆破成本的前提下，確定使用銨油炸藥進行爆破。

表3 露天采場炸藥選擇

3.3 裝藥結構

在大量現(xiàn)場試驗比較中得出，若采用連續(xù)裝藥結構，依據(jù)能量耗散原理，能量的傳遞不存在緩沖地帶，易造成局部能量過于集中，影響破巖效果，造成大塊率過高。大寶山礦現(xiàn)階段采用較為普遍的分段裝藥結構，炸藥分段填裝，中間間隔50 cm左右厚度的炮泥以做緩沖。依據(jù)相關試驗對比，炮泥下部炸藥量約為總藥量的2/3時效果最佳。此種裝藥方式改變了炸藥沿炮孔長度方向上的分布，使壓縮應力波和爆轟氣體產(chǎn)物作用于孔壁的初始壓力降低，延長了爆破能量作用時間，從而炸藥能量在裝藥量減少的情況下得到有效利用，使爆堆巖體的破碎更為均勻。在現(xiàn)場施工中，一般使用巖粉作為間隔介質(zhì)。

3.4 新型爆破技術

采用深孔水-土復合封堵爆破技術。傳統(tǒng)的堵塞方式僅使用巖粉或者砂土堵塞炮眼。為了利用水介質(zhì)封堵的優(yōu)勢同時兼顧現(xiàn)場施工便捷，在長期的生產(chǎn)實踐中，總結出了深孔水-土復合封堵爆破技術。在現(xiàn)場操作中該方法主要有兩種情況：

(1) 有水炮孔的封堵。當炸藥裝到需堵塞位置時(需用抗水炸藥)，填入巖粉或砂土。采用具有一定承重能力的隔離物進行人工隔離，然后參照常規(guī)炮孔填塞原則，用炮泥進行封堵。

(2) 無水炮孔的封堵。首先按照規(guī)范要求填裝抗水炸藥，然后向孔內(nèi)注水，要求注水深度剛好滿足下階段孔口堵塞深度要求。緊接著，放入隔離物，最后用常規(guī)方法堵塞炮孔。該方法的科學依據(jù)在于：水介質(zhì)的封堵作用，延長了爆炸壓力的作用時間，使孔底巖體充分破碎，因此爆后孔底部根底較少。同時由于水介質(zhì)的引入，在孔口部位堵塞長度減少15%～30%的情況下，可使爆炸壓力“無損”傳遞，因此孔口部位大塊明顯減少。實踐證明，這種堵塞方法簡單可行，而且爆破后的塊度均勻，爆破效果得到了明顯改善。

4 結 論

從影響爆破成本的幾個因素入手，通過現(xiàn)場試驗及理論分析得出了降低爆破成本、改善爆破效果的幾種方法。

(1) 通過現(xiàn)場試驗，選擇了合理的爆破參數(shù)，提高穿孔成功率，設計合理的臺階高度及超深能夠極大的改善爆破效果。

(2) 在無水狀態(tài)下選擇較為常用和廉價的銨油炸藥能夠降低爆破成本。

(3) 采用間隔裝藥的形式能夠有效降低上部大塊的產(chǎn)生，同時減少裝藥量。

(4) 在長期的生產(chǎn)實踐中總結出了深孔水-土復合封堵爆破技術，這種技術能夠綜合水介質(zhì)在爆破中的優(yōu)勢同時兼顧到施工的便捷，對提高爆破效果及降低爆破成本有很大的益處。

2016年,廣東大寶山礦業(yè)有限公司露天采場在爆破過程中采取上述措施后，取得了非常好的效果，經(jīng)計算每立方礦巖大約可以節(jié)約爆破成本0.225元，全年大約節(jié)約112.5萬元，取得了顯著成效。

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2017-02-17)

鄭春柏(1985-)，男，福建莆田人，助理工程師，主要從事露天礦開采技術研究，Email：104836370@qq.com。